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人民日报:“蛟龙”是怎样铸成的

2012-09-04

 

 
时间:2012-09-03  原文作者:王炜 邱冰清
 

  6月底,“蛟龙”号载人潜水器又一次冲破7000米深海,下潜至7062米的最新深度,完成了全流程功能验证等各项深海科考试验,刷新了世界海洋科考的新深度。新深度标志着“蛟龙”号的工作范围可覆盖全球99%以上的海域。我国也成为拥有世界上作业深度最大的作业型载人潜水器的国家。


  6次下潜,3次超过7000米,4次刷新最深下潜纪录,7000多米的水下进行离海底5米的定高运动……这些不断刷新的纪录背后是无数技术难关的攻克,“蛟龙”号的成就凝聚着老中青三代“蛟龙”人十几年的心血。


  下潜7000米,抗压每平方米7000吨


  载人深潜是复杂的系统工程,从设计到下水,风险无处不在,成败系于毫发。


  “蛟龙”号总设计师、中船重工集团七○二研究所研究员徐芑南告诉记者,在“蛟龙”号下潜过程中,海洋的环境会随着下潜的深度不断发生变化,下潜得越深,海洋的环境也就越复杂,与预想产生差别的可能性就越大,如果能与下潜环境顺利匹配,那么下潜成功。否则,哪怕出现一丝的疏忽,都可能产生致命的危险。


  10年间,“蛟龙”号的研究攻克了大量技术难关。要下潜至7000米,最大的难点就是700个大气压——每平方米承受7000吨的压力。同时,7000米水下的温度约为1摄氏度,海水表面温度为25摄氏度左右,潜航员在下潜过程中要经历春夏秋冬四季。经过研究,“蛟龙”使用特殊玻璃微珠材料作为外壳材料,不仅承受住了重压,还出色地适应了温度的变化,坚不可摧。


  应对7000米巨大的水压,对于耐压载人舱和其他耐压罐而言,选择材料只是第一步。耐压壳的形状、直径,穿舱体的数目与大小,舱口盖的尺寸与其密封形式,观察窗数量、大小与密封等诸多问题,都需要设计者既要满足潜水器的技术指标要求,又要顾及加工制造工艺的现实条件和能力,寻求最佳技术路线。


  此外,近底自动航行和悬停定位、高速水声通信、大容量充油银锌蓄电池这三大特色,对“蛟龙”号的成功起了重要作用。


  拿高速水声通信来说,“蛟龙”号与其母船“向阳红09”船之间的垂直距离为7000米,水声通信要经过很多的温跃层、不同的流跃层及密跃层,在此过程中温度、盐度、深度、密度变化很大,在这种情况下信道受到很大的干扰与反射,想要保持7000米的水声通信很困难。


  在海试初期,水声通信在试验过程中屡屡出现问题。积累了几十年水中声呐研究技术的北京长城电子装备有限责任公司经过3个多月的技术攻关,展示出多年的技术功底,解决了此前出现的问题,确保了水面和水下的通信。


  中船重工原总工程师方书甲告诉记者:“我们的水声通信不仅要与母船对话,接受母船指挥,还要上传图像,而且实现了宽带传输,传上来的图像清晰,且信噪比非常好,这些都是很不容易的。从这一点上也表明我们的水声通信技术已经进入国际领先行列。”


  “‘蛟龙’号是我国自主研制的。”方书甲介绍,“蛟龙”号使用的充油蓄电池、电子耐压罐、自动控制装置与生命工程系统等都是在国内完成的。在引进、消化、自行研发基础上,目前材料和设备的国产化率已大大提高,“蛟龙”号的应用再也不会受到进口部件或设备的约束。


  三代“蛟龙”人,共圆深海梦


  “蛟龙”成功的背后,有一群可爱的“蛟龙”人。他们孜孜以求的奉献,成就了“蛟龙”不断刷新下潜深度。


  早在1992年,徐芑南就在时任七○二所所长的吴有生院士领导下,和其他老专家一起提出搞载人深潜的项目,因当时需求不够迫切,再加上技术难度太大,投入力度也不小,项目当时未获审批。就这样,徐芑南带着遗憾与无奈退休了。


  直到2002年6月,科技部正式把7000米载人潜水器列为国家863计划重大专项。在立项选择总设计师时,所有人不约而同地想到了徐芑南。他长期致力于我国深海装备研究,先后担任单人常压潜水器、双功能常压潜水器、缆控水下机器人、大深度无缆智能水下机器人、6000米自治水下机器人等项目的总设计师,具有丰富的经验和深厚的技术功底。当时,虽然徐芑南退休已经有6年,但组织上还要他担任总师职务。


  有人劝他说:“万一项目做不出来,也许就会毁掉你一辈子的成就。”因他患有心脏病、高血压,一只眼睛已经仅存光感,身体能不能适应也是大问题。出于这些担心,当时徐芑南的家人也顾虑重重。


  但是,深海潜水器是徐芑南的生命里被搁浅的梦。面对实现梦想的机会,他又怎能放弃?


  时年66岁的徐芑南放弃了在国外享受天伦之乐的生活,带着夫人方之芬回到所里,挑起了7000米深海载人潜水器总设计师的重担。


  “蛟龙”第一次做海试的时候,徐芑南已经73岁。但是他仍然坚持亲自上船,为海试“护航”。母船“向阳红09”船是一条旧船,条件很差。“当时在送徐总出海的时候,大家心里都特别不好受。”方书甲告诉记者。


  在深潜事业的感召下,我国首批长江学者、七○二所副所长崔维成也加入到这个研究队伍中来。崔维成毕业于清华大学工程力学系, 1993年在国外完成学业后,面对祖国的召唤,他毅然放弃国外优厚的工作待遇回国发展。作为“蛟龙”号第一副总设计师,他带领科研人员首次将多学科设计优化理论应用于潜水器的设计,并首次给出了大深度载人潜水器的设计载荷以及疲劳寿命的评估方法。


  胡震、侯德永、叶聪、程斐、杨申申等一批年轻的科研人员也加入其中,一支拥有老中青三代人的载人潜水器创作团队很快组建起来。所有参研参试人员都时刻铭记“扎实”二字,精益求精体现在每一个细小的环节,力求分秒不差、万无一失,夯实了“蛟龙”入海的可靠性和安全性基础。 


  刷新了7062米的深潜新纪录后,人们对因“用”而生的“蛟龙”有着更多的期待。海洋作为我们家门口的邻居,蕴含着非常丰富的资源。除了深度上的突破,“蛟龙”还承担着多项科考任务。实现深海极端环境下的地质和资源探测科考才是研发“蛟龙”的真正目的。


  徐芑南介绍,想要了解海洋,走向深海,仅凭载人潜水器是不够的,仍需完善深海运载器的系列,逐渐形成有缆控水下机器人、无缆水下机器人、载人潜水器这三者形成合力的深海调查梯队。还需建立兼具工作站和试验站功能的水下深海空间站,它可以为长期在水底工作的潜水器提供修整、维护的工作基地。深海空间站还可给海洋领域的“原味研究”——在水下对水下的生物,特别是生物体系进行持续一定时间的研究提供条件。

  (本文章摘自9月3日《人民日报》)




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