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身怀(绝)技(勇)闯万米海底 “奋斗(者)”号,了不(起)

时间:2020-12-01 07:53:46   来源:找小妹全套服务包夜服务多少钱 浏览量:47259

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  身(怀)绝技,(勇)(闯)万米(海)底

  “奋斗(者)”号,了不起(科技(自)立(自)(强))

  本(报)记(者) (吴)月辉

  (核)心阅读

  11月28日,“奋斗(者)”号(完)成万米深潜海试任(务)并顺利(返)航。“奋斗(者)”(号)启(航)以(来),在马里亚纳(海)(沟)完成13(次)下(潜),其中8次突破万米,创造10909米(的)中国载人深潜新纪录……不(断)刷新的数字(背)后,是抗压、(控)制、通信、浮力等多个关键(领)域的(技)术攻关,(体)现(着)我(国)自主研发深海装备技术的突破和进步。

  11月28日,“(奋)斗(者)”号全海(深)(载)人潜(水)器圆(满)完(成)万米深潜海试任务,顺利返回海南三亚。

  10月10日,“(奋)斗者”(号)(从)(三)亚崖(州)(湾)南山港(码)(头)启航,前往(西)(太)平洋马里亚纳海沟(海)域实(施)(万)米(深)潜(试)验任(务)。此后,一路捷报(频)传——

  10月27日,下潜首次突破(万)米;11月10(日),(创)造了10909米的中(国)(载)(人)(深)(潜)新纪录;11月13日,完成了(世)界上首次载(人)(潜)水(器)(与)(着)(陆)器(在)万米海底(的)联(合)作业,并(进)(行)了视频直播……截至11月19日,“奋斗(者)”号(在)(马)里亚(纳)海沟海域(共)(开)(展)了13次下潜,其中8次(超)过万米。

  外观酷似一条绿色(大)头鱼的“奋斗(者)”号,是国际上(首)次可以同(时)搭(载)3人下潜的万米载人潜水器。本领如此(高)(超),要归(功)于它(有)着一颗强(大)的“(中)国心”,在多个(关)键(技)术(和)(重)要材料领域,拥有(很)高(的)(国)产化程度,核心部件国(产)化率超过96.5%。

  (抗)高压

  新(型)钛(合)(金)材(料)(制)成宽敞而结(实)的载人舱

  (潜)(入)(万)米海底,首先要攻(克)(的)难关就是(巨)大的水(压)。被(称)为“地球第四(极)”的马里亚纳海沟,完(全)黑暗、(温)(度)极低,是(地)球上环境最恶(劣)的(区)域之(一)。海(沟)1万(米)深处,水压接近1100个(大)气压,相当于2000头(非)洲象踩在一个(人)(的)背上。“奋斗者”号如何(做)到不惧(高)(压)极端(环)境,在(万)米海底自由(行)走?

  关键在于载人舱。(载)人舱(是)全海(深)载(人)潜水器的核心(关)键部件,(是)人类进(入)(万)米深海的硬件保(障)和安全(屏)障,也标(志)着一个国家(载)人(潜)水器的技(术)水(平)。

  “奋斗者”号(的)载人舱呈球形,能够同时容(纳)3名潜航员。此前,(也)有国外深潜器依(靠)(球)形载人舱成功(挑)战(了)(万)米(重)压,但舱体空间仅能容纳1到2人,(无)法搭载更多的人和设备。为(了)让“奋斗者”(号)的载(人)舱体(既)(宽)敞又结(实),还足够灵巧轻盈,科研人(员)没少费心(思)。

  中科院金属研究所(研)究员、全海深(载)人潜水器载人(舱)项目负责人杨(锐)说:“载(人)(舱)(作)为整个潜水器里(规)格最大的(一)(个)(耐)压(容)器,制作材料十(分)特殊,(其)成败(直)(接)关系着整个潜(水)器(的)成败。”

  在万米(海)深的(极)端(压)力条(件)下,按照“奋斗者”号的目标尺寸和厚度要求,以往深潜(器)使用的材料(都)已不能达标,(需)要(找)(到)一(种)高强(度)、高韧性、可焊接的(钛)(合)金。“国际上没有制造先(例),也(找)不(到)国外厂家(生)产,(唯)一(的)(出)路就只(有)(我)们自(己)造。”(杨)(锐)(说)。

  于是,中科院金(属)研究所联合(国)(内)多(家)企业和研(究)所,(组)(建)(起)全海深钛(合)金载人舱研(制)“国家队”,(经)过一系列(调)研论证、(研)究(实)验,攻(克)了载人舱材料、成型、焊接(等)一系(列)关(键)技术瓶(颈)。杨锐(说):“我(们)(独)(创)的新(型)钛(合)金材料Ti62A成功解(决)了载人舱材料所面临的强(度)、(韧)性和可(焊)性等难题。”

  操控准

  先进控制系统实(现)高精度(航)(行)控(制)

  深(海)(一)片漆(黑),地形环境高度复(杂),“(奋)斗者”号要避(免)“触礁”风(险),得依靠控制(系)统的精准(指)挥。

  (为)此,(中)科院沈(阳)自(动)化研(究)(所)的科(研)人(员),针对深渊复杂(环)(境)下大惯量载(体)多自由度(航)行(操)控、(系)(统)安全可靠运行等技术(难)(题)进行了攻(关),让“奋斗者”号(的)控制系统实现(了)基于数据(与)(模)(型)(预)测的在线智能故障诊断、基于在线控制分配(的)容错控制(以)及(海)底(自)主避碰等功(能)。

  中(科)(院)沈阳自动化(研)(究)所(研)(究)员、“奋(斗)者”号副总(设)计师赵洋说:“我们设计的神经网(络)优化算(法),能够让‘奋斗者’号在海底(自)动匹配地形巡航、(定)点航行(以)及悬停(定)位。其(中),(水)平面(和)(垂)直面(航)行控制性(能)指(标),达到国际先进(水)(平)。”

  此外,研究人员还为“奋斗者”号装上了一双高度灵活且(有)力的“(手)”。“潜水(器)(使)(用)了我们研发的(两)套主(从)伺服液压机械手(开)展万米(作)业,每套(手)有7个关节,可实现6(自)由度运动控(制),持重能力(超)过60公(斤),能够覆盖采样(篮)及(前)部作业区域,(具)有强(大)的(作)(业)(能)力。”中(科)院沈阳自动化研究所(水)(下)机器人研究室副主(任)(张)奇峰说。凭借这(双)“手”,“奋斗者”号顺利完成了(岩)石、(生)(物)抓(取)及沉积物(取)样器操(作)等精(准)(作)业任务,填补了(我)国(应)用全(海)深液压机(械)手开(展)(万)(米)作业的(空)白。

  “千里耳”

  (水)声通信系统助万(米)海底声像实时传输

  “亲爱(的)观众们,万米的海(底)妙不(可)言,希望我们能够通过‘奋(斗)者’号的画(面)向大家(展)示万米的海底。”11月10(日)8时12分,“奋斗者”号(成)功坐(底)马里亚纳海(沟),3名(潜)航员第(一)(时)(间)通(过)水(声)通信系统分享(了)心情。

  (作)为“奋斗者”(号)与母船“探索一(号)”之间沟通的唯一桥梁,这套(水)声通信系统实现了潜水器从万米海底至海(面)母(船)的文字、语音及图像的实(时)传输。(相)较于前两代(的)“蛟龙”号(与)“深海勇士”(号)载人潜水器,“奋斗者”(号)的声(学)系统实现了完(全)(国)产化。这个(系)统由(中)(科)(院)声学研(究)所牵(头)研制。

  除了传(递)(声)音和影像,声(学)系(统)还能帮助“奋(斗)者”号在万米海底精确作业。比(如),由(声)(学)多(普)勒测速仪(和)定位声呐及惯性导航(等)设备集成(的)组(合)导(航)系统,为(巡)航作(业)提供了高(精)度的水下(定)位导航。

  “在11月16日的(下)(潜)(作)业中,借(助)(组)(合)(导)航系统和声呐设备,潜航(员)仅用(半)(小)时(便)成功(取)回了此前(布)放在万米海(底)的3个(水)下取样器,实现了‘海底捞针’,(并)通过(水)声通(信)机将(取)样画面回传(至)(母)船。” (作)(为)(此)次“奋斗者”号(的)潜(航)员之一,中(科)院声学研究所高级工程(师)刘烨瑶对此次作(业)印象深刻,“‘(奋)斗者’号(的)声学系(统),突破了全海深难关,为全(海)深范围内的持续巡(航)作业(提)供(了)可(靠)(的)技术保障。”

  (浮)力强

  固体浮力材料让深潜器顺利返(回)水(面)

  “奋(斗)者”号既要“下得(去)”,也得“回得来”,而顺(利)返回水面(的)关键(是)(固)体浮力(材)料。

  (固)(体)(浮)力(材)料的作用是为(潜)(水)器顺利下潜和(安)全上(浮)提供(保)障,其性能(直)接关系到潜水器(与)(潜)(航)(员)的(安)全,也是众多深(海)科(学)考(察)装备及实现海洋资源开(发)(的)核(心)材(料)。(然)而,(由)(于)高性能固体浮力材料(制)备技术难(度)大,(仅)有(少)数(几)个国家(掌)握。

  在缺少文献和(经)验借鉴的情(况)下,(中)(科)(院)理化技术(研)(究)所(牵)头开(始)(了)万(米)(级)浮力材料自主攻关。“国(际)上不乏由(于)浮力材料开裂塌陷等(原)因,导致水下装备丢(失)和报废的(事)故,‘奋斗(者)’号要满足反(复)(深)潜,(技)(术)难(度)可想而知。”(中)(科)院理化技(术)研(究)所研(究)员(张)敬杰介(绍),“核心(技)术问(题)(就)是要(解)决材料的密度与强度的(协)(同)关系,也就是说(既)要密(度)低(又)要耐高水压。”

  (在)前期多年(技)术积累(基)(础)(上),科研人(员)采用(具)有自主知(识)产(权)的软化学制备(技)术,在短(时)间内(研)制出了固体浮(力)(材)料(的)核心原材料,实现(了)我国浮力材料研(究)的关键技术突(破)。随后,(经)过(一)系列配(方)调试和工艺(优)化,制备出了具有高安全(系)数的万米级固体浮力材料并进(行)了(批)量化生产,解决了长(期)(以)(来)国产固体(浮)力材料(强)度(差)密度高的技术难题。

  《 人民日(报) 》( 2020(年)11月30(日) 07 版)

【编(辑):房家梁】

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