国产深潜器将实现新超越

      钛微媒     2020-01-02     320

核心提示:8月底,中央电视台和央广新闻连续报道了万米深潜器载人球舱出厂验收的新闻,观后令人大受鼓舞,这标志着我国科研人员研制的深海
8月底,中央电视台和央广新闻连续报道了万米深潜器载人球舱出厂验收的新闻,观后令人大受鼓舞,这标志着我国科研人员研制的深海潜水器即将实现历史性的超越,这将使我国深海潜水器在世界上,从“并跑”到“领跑”又向前迈出了关键性一步。
国际上将深度1000米以下水深的海洋,称之为深海。现在国际上对海洋--特别是深海的科学技术探索和研究,已经成为了热点领域,是人类解决资源短缺、拓展生存空间的战略必争之地,也是全球军事与经济竞争的重要领域。人要下潜到千米以下的深海,必须要研制生产载人深潜器,要研制载人深潜器,就必须攻克深潜器载人球舱这个最关键部件的研制难题。载人潜水器球舱要保证乘坐者的绝对安全,耐压是载人球舱材料的关键性指标,解决制作载人球舱材料研发和制作工艺成为了我国科研人员必须面对的首道课题。载人潜水器,特别是深海载人潜水器,是海洋开发的前沿与制高点之一,其制造水平可以体现出一个国家材料、控制、海洋学等领域的综合科技实力。
在谈我国研制载人深潜器的重要性之前,先让我们来简要了解一下世界载人深潜器发展的历程。
载人深潜器的前生今世。人类出于对海洋的好奇,很早就开始了潜水器的研制。最早的载人潜水器出现在大约公元前四世纪,亚里士多德(Aristotle)曾经记载过一种供潜水员采集海绵的小型“潜水钟”。这种装置像一个倒扣的水杯,潜水员不必露出水面,只需将头伸入到潜水钟内部进行换气。由于技术的限制,这样的潜水器只能让潜水员在230~300米范围内进行采集活动。真正意义上的载人深海潜水器“曲斯特Ⅰ”号。1960年1月23日,美国人唐·华尔什和深潜器发明者的儿子丁·皮卡特乘坐“曲斯特Ⅰ”号,在太平洋马里亚纳海沟下潜达到深度10916米(海沟最深11034米),创造了人类下潜最深海沟的历史记录。
目前,世界上潜深达到4000米以上的深潜器被法国、美国、日本、俄罗斯、中国的不同组织掌控使用。世界上现役的可以下潜到3500m以上的自航式大深度载人潜水器有,美国的“阿尔文”号、法国的“鹦鹉螺”号、俄罗斯的“和平1”号和“和平2”号、日本的“深海6500”号、中国的“蛟龙”号和“深海勇士”号。其中,美国的“阿尔文”(ALVIN)号潜水器利用效率最高,自1964年建造下水以来,共下潜了4100余次,每年下潜的次数达到百次以上。美国现已建成新型的“阿尔文”(ALVIN)号潜水器来替代老的“阿尔文”(ALVIN)号,新型“阿尔文”(ALVIN)号潜水器可以下潜到6500米的深度,保持原有每天下潜一次的工作方式,具有24小时内下潜2次的能力,确保了美国在深海研究和深海技术方面处于领先地位。
世界各大工业国争相研制大潜深载人深潜器,说明各国对海洋勘探和开发的重视,但是研制开发深海潜水器也是有很大技术难度的一个综合性工程,我国载人潜水器从立项到研制成功,经历了曲折艰难的发展过程。
笔者在这里只想谈谈载人潜水器的核心部件--载人潜水器球舱的研制和发展历程。载人潜水器球舱是深海载人潜水器的最核心部件之一,是保证潜航员安全最重要的屏障。国产深海载人深潜器的研究也是经历了“跟跑”“并跑再到 “领跑”“超越”的发展历程。
“跟跑”“并跑”。国产载人潜水器从国家“十五”计划开始,1993年确立了“十五863重大专项大深度载人潜水器”项目,于2002年正式立项。深潜器载人球舱在设计上需要一种在下潜和上浮的过程中,克服深海压强,保持硬度不变形且海水对它几乎没有任何腐蚀作用的金属材料。“钛”金属成为了不二之选,因为钛合金不仅强度高,具有很强的韧性,它还有一个超强的特性,那就是海水几乎对钛金属没有任何腐蚀作用。在制作工艺上,国外的载人球舱使用的都是瓜瓣焊接,也就是先制造西瓜瓣,再焊接为一个整球,不仅焊缝多,工期长,而且安全性方面有待提高。汲取借鉴国外的工艺设计,我国的科研技术人员,连续攻克宽厚板成型、半球冲压成型、电子束焊接等技术难关,成功研制出了4500米载人潜水器球舱,并用于国产载人潜水器“深海勇士”号,实现了4534m的最大下潜深度。使我们在深海探测、科学研究领域,迈出了坚实的一步,并拥有了更多的话语权。
随着我国载人深潜器“深海勇士”号的研发海试成功,并投入使用,要研制拥有完全自主知识产权的万米载人潜水器,就成为了我国深海探测科研人员的下一个目标。特别值得一提的是,随着深潜器国产化步伐的不断迈进,能研发生产让人乘坐并下潜到万米深海的最核心的钛合金载人球舱的企业,也备受关注。
国产4500米深潜器钛合金载人球舱研制成功倍受关注。2016年6月3日,中共中央总书记、国家主席习近平在北京国家展览馆,举办的“十二五”科技成就展上对宝钛集团研制生产的4500米载人球舱显示出浓厚地兴致,听取了丁抗教授介绍后,说出了“这上面的每一个零部件,都不容易。”的鼓励话语。国务院总理李克强当天也对球舱研制成功给予高度评价,并鼓励和要求项目研制要向下潜的更深去努力。2018年4月习总书记在海南考察中国科学院深海科学与工程研究所时,再次表达了对宝钛自主研发的深潜器载人球壳技术的关注。同年,宝钛集团“4500米深潜器用TC4ELI钛合金载人球壳制造技术”项目,获得了钛行业2018年中国有色金属科学技术一等奖。
同期,我国还建造了潜深达到7062米的“蛟龙”号深潜器,也频频见诸于各大新闻媒体。但是遗憾的是“蛟龙”号所用的浮力材料是英国制造,机械臂是美国制造,载人舱是俄罗斯制造……。
“一代材料,一代装备”。
“领跑”“超越”。随着潜水器下潜深度和球舱尺寸增大,研制难度成倍增加。制造万米载人深潜器对于我国的材料工业来说,又是一次重要的考验,也是一次创新工艺的检验,想要建造属于自己的万米级全海深载人潜水器,我们必须迎接新的挑战。
2014年,我国的科研人员又将目光放到了万米深潜器的研制上,开始针对全海深载人潜水器用载人舱材料等关键技术,展开深入的调研论证和先期研究工作。2016年,科技部“全海深载人潜水器用钛合金载人舱研制”项目立项后,组建成立了全海深钛合金载人舱研制国家队。经过广大科研人员夜以继日的技术攻关和艰苦努力,成功突破多项关键技术,填补国际上钛及钛合金领域多项技术空白。历时3年6个月,国家重点研发计划 “全海深载人潜水器用钛合金载人舱研制”项目研制,取得了里程碑式的进展,国产万米深潜器载人球壳于2019年8月31日从宝集团完工出厂。央广新闻第一时间发布了这一消息,让国内关注钛产业发展的人士异常兴奋,笔者作为业内人士,也感到无比的振奋和自豪。全海深载人舱研制成功标志着我国钛合金科学技术和制造成形工艺进入国际前列。
期待“超越”。美国深海探索止步于二十世纪六十年代,但是近些年也开始了深潜器的更新,也在为新的深海探索做着相应的准备。我国探索深海近些年取得了一些成绩,但是我们继续下潜的脚步不会停止,海洋--特别是深海的神秘面纱,亟待我们的科研人员逐步揭开,并深入研究、探索和认知。就目前而言,我们要在深海研究、深海探测实现真正意义上的“领跑”乃至“超越”,还有很长的路要走,我们的科研人员还不能停留在短暂的喜悦上。据有关报道,我国正在建造的万米载人潜水器,具备覆盖全球海洋100%海域的作业能力,处于世界先进水平。2020年,中国自主研发制造的全新一代载人潜水器计划将在世界海洋最深处的马里亚纳海沟进行海试,预计下潜深度超过一万米。这个万米载人潜水器,将成为世界上下潜深度最大,最先进的潜水器之一。将使我国深海探测与装备领域的研制技术在国际上,实现由“并跑”到 “领跑”的历史性跨越。

我们拭目以待!




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