“蛟龍”號(hào)最大工作深度水下7000米左右，但世界上最深的地方在海平面以下超過(guò)10000米，那里人跡罕至，有太多的未知等待人類去探索。中國(guó)想要到達(dá)這樣的深度，就需要新的載人潛水器，這就是目前正在研制的全海深載人潛水器，屬于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)。
日前，中科院理化所為全海深載人潛水器全新研制的浮力材料開(kāi)展了定型測(cè)試，即將開(kāi)始正式生產(chǎn)。
為全海深載人潛水器全新研制的浮力材料，在中科院深?？茖W(xué)與工程所的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一系列不同的測(cè)試試驗(yàn)。
中船重工702所全海深載人潛水器總設(shè)計(jì)師 葉聰：我們把它放在有正常標(biāo)準(zhǔn)的萬(wàn)米海水壓力的環(huán)境中;增加它的試驗(yàn)倍數(shù)，用更高的壓力來(lái)測(cè)試浮力材料的性能。測(cè)試完以后，還要進(jìn)行上百次、上百小時(shí)的測(cè)試，來(lái)驗(yàn)證它的浮力性能。測(cè)試時(shí)間是很長(zhǎng)的，有十幾天。
據(jù)了解，進(jìn)行定型測(cè)試的浮力材料樣品，是運(yùn)用兩種不同的工藝路線研制的，測(cè)試也是為了選擇一種更優(yōu)的方案，運(yùn)用到真正的生產(chǎn)當(dāng)中。全部浮力材料都必須要首先經(jīng)歷模擬萬(wàn)米水下壓力環(huán)境的保壓試驗(yàn)，測(cè)試材料是否能夠滿足實(shí)際工作環(huán)境要求。在此之后，工作人員對(duì)浮力材料抽取多種類型的樣品，進(jìn)行不同的測(cè)試。
中船重工702所全海深載人潛水器總設(shè)計(jì)師 葉聰：根據(jù)萬(wàn)米載人潛水器的需要，浮力材料的生產(chǎn)工藝有好幾種，我們要選到最好的工藝，確定了工藝以后，就開(kāi)始批量生產(chǎn)。世界上具備萬(wàn)米載人潛水器浮力材料生產(chǎn)能力的國(guó)家屈指可數(shù)，之前也只有澳大利亞。研制成功后，我們將是世界上第二個(gè)能夠生產(chǎn)萬(wàn)米載人潛水器所需要的浮力材料的國(guó)家了。
多項(xiàng)測(cè)試檢驗(yàn)材料各種性能
定型測(cè)試要通過(guò)多項(xiàng)不同方面的試驗(yàn)，檢測(cè)浮力材料的各種性能。
專家告訴記者，全部浮力材料都必須進(jìn)行工作深度保壓試驗(yàn)，而且嚴(yán)格要求材料外觀不能發(fā)生任何損壞，在這項(xiàng)試驗(yàn)之后，要對(duì)材料進(jìn)行稱重，確定材料的重量變化能夠嚴(yán)格控制在非常小的范圍之內(nèi)。
中船重工702所全海深載人潛水器總設(shè)計(jì)師 葉聰：從水面到萬(wàn)米的海底，海水密度是變化的，溫度也是變化的，那么浮力材料，它隨著深度的變化，體積會(huì)有縮小，然后有一定吸水，就是重量會(huì)增加。我們要把這個(gè)數(shù)值控制在我們可控的范圍之內(nèi)，計(jì)算的時(shí)候會(huì)更加精確。另外，包括它體積的收縮導(dǎo)致排水體系減少，我們可以預(yù)先控制。
通過(guò)保壓試驗(yàn)的浮力材料，要接下來(lái)進(jìn)行抽檢，完成包括超過(guò)實(shí)際工作壓力的保壓試驗(yàn)、實(shí)際工作壓力的上百次循環(huán)試驗(yàn)以及力學(xué)性能測(cè)試等，這些試驗(yàn)都是針對(duì)材料的不同方面性能而專門設(shè)計(jì)的。嚴(yán)苛的指標(biāo)要求，也經(jīng)歷了反復(fù)計(jì)算才最終確定。
中船重工702所全海深載人潛水器總設(shè)計(jì)師 葉聰：我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了浮力材料的國(guó)產(chǎn)化，現(xiàn)在的話，是在國(guó)產(chǎn)化工藝的基礎(chǔ)上，優(yōu)中選優(yōu)，生產(chǎn)出質(zhì)量更好、抗壓能力更好的微珠，通過(guò)更優(yōu)的一個(gè)配方，更優(yōu)的處理，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)米浮力材料的生產(chǎn)。
新型浮力材料可抵抗萬(wàn)米水深壓力
正在研制的全海深載人潛水器，將帶領(lǐng)中國(guó)的科學(xué)家到達(dá)地球上最大深度的洋底開(kāi)展科學(xué)作業(yè)，這個(gè)深度超過(guò)了水下一萬(wàn)米。超萬(wàn)米的水深，對(duì)浮力材料，甚至潛水器來(lái)說(shuō)，將帶來(lái)哪些挑戰(zhàn)?
普通人日常背著壓縮空氣瓶，能夠下潛的深度大概是在水下三四十米左右，這對(duì)潛水器來(lái)說(shuō)，可以用“蜻蜓點(diǎn)水”來(lái)形容。全海深載人潛水器，要載人突破萬(wàn)米水深，要抵達(dá)這樣深度，潛水器首先要面對(duì)的挑戰(zhàn)，就是水下極高的壓力。
中船重工702所全海深載人潛水器總設(shè)計(jì)師 葉聰：萬(wàn)米水深的壓力，如果要比喻的話，就像我現(xiàn)在站的這個(gè)地方，頭頂上有500個(gè)”深海勇士”號(hào)載人潛水器頂在我頭上，一個(gè)平方米頂著一萬(wàn)噸的重物，這樣一個(gè)概念，所以這是個(gè)非常龐大的數(shù)字。我們對(duì)人下到萬(wàn)米的安全，要更加關(guān)注，更加重視。
潛水器的耐壓殼體主要是用金屬制造而成，密度大于水，想要承受這樣的壓力，還要自如地上浮下潛，就需要浮力材料的密度足夠小，同時(shí)能夠提供足夠的浮力。科研團(tuán)隊(duì)在“深海勇士”號(hào)載人潛水器項(xiàng)目中，攻克了運(yùn)用于深海裝備的浮力材料在研制中的難關(guān)，這也使得現(xiàn)在全海深載人潛水器的研制有了更多經(jīng)驗(yàn)。
中船重工702所全海深載人潛水器總設(shè)計(jì)師 葉聰：從這十幾年來(lái)，我們的技術(shù)的積累，“蛟龍”號(hào)、“深海勇士”號(hào)給我們很多經(jīng)驗(yàn)，使我們能夠縮短研制時(shí)間。更重要的一點(diǎn)，是我們現(xiàn)在可以做一個(gè)極致設(shè)想，就是針對(duì)這樣的一個(gè)極限環(huán)境，我們把我們的方法，我們把我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)，它的準(zhǔn)確度，它的集中度，它的密度，更加集中了。
葉聰表示，除此之外，新型浮力材料在研制過(guò)程中，也推動(dòng)了我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的原材料生產(chǎn)、加工等一系列工業(yè)基礎(chǔ)的提升，這都將對(duì)國(guó)家未來(lái)的裝備制造起到重要支撐作用。
