第06版:船舶
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2017年12月6日 星期
我国又一“探海神器”交付
“深海勇士”有何过人之处

各国深海载人潜水器下潜深度。

□ 本报记者 胡逢 整理报道

随着深度不断增加,透过观察窗看出去,各类奇特的海洋生物逐渐变得多了起来,星星点点的浮游生物,水母,游动迅速的红色小虾陆续出现在视野中。一台全新的潜水器在预定位置平稳坐底后,正用机械臂轻轻“抱起”海参放入海洋生物收集舱。四个多小时的试潜,它最深到达水下1057.5米,获得海洋生物样品两只,海底沉积物样品两管,圆满完成了它一天的科考任务。

继“蛟龙”号之后,11月30日,我国第二台深海载人潜水器“深海勇士”号顺利完成结构探伤检测,正式验收交付,“深海勇士”号载人潜水器成功实现了潜水器核心关键部件的全部国产化,降低了运维成本,有力推动深海装备功能化、谱系化建设,为中国正在建造的万米级潜水器打下基础。

【拥有聪明大脑】

“深海勇士”号拥有目前世界先进的控制系统,这套控制系统于日前发布了正式版。这意味着,它今后可以应用在各类潜水器中,也为中国正在建造的万米级潜水器打下基础。如果把载人潜水器想象成智能生物的话,控制系统就像生物的大脑和神经系统。究竟它有多聪明呢?

“深海勇士”号控制系统研制课题负责人祝普强说:“比如潜水器在水下是什么姿态,它怎么往前跑,怎么作业,怎么悬停,都有一个很好的控制。另外,现在汽车也在往无人驾驶或者自动驾驶方面发展,而我们潜水器已经具备自动驾驶的能力。” 

除了自动驾驶、紧急制动、防止漏水以外,新一代潜水器控制系统最牛的设计就是自带导航,可以实现大海捞针。

祝普强介绍,比如去热液区、去冷泉区作业,或者是做深渊的海底培养,只要把设备放在那儿,都需要第二次或者多次重复到达那个位置,所以这个相当于就是个大海捞针。

专家介绍,“深海勇士”号用锂电池取代了原先的银锌电池,从而使电池可用次数从50次增加到500次,使用寿命长达5年左右,有效降低了成本。深海锂电池还颠覆了世界深潜界的一个概念——无动力下潜、无动力上浮。这两个过程原来不用电,但耗时较长;使用锂电池后,潜水器可借助电力快速上浮和下潜,增加在深海作业的时间。

此外,“深海勇士”号可从海底实时传输图像,“深海勇士”具备的对海底微地貌的探测能力,不仅能够准确绘制海底地形图,而且能够进一步运用到对微小目标的搜寻当中。祝普强说,美国的“新阿尔文”号只能传输数据,俄罗斯的“和平号”、日本的“深海6500”则是模拟信号,“深海勇士”号实现了数字通信,是一个很大的进步。

“海试结果表明,‘深海勇士’号载人潜水器性能优良,可列入国际最先进载人潜水器序列。”中科院院长白春礼在发来的贺信中说。

“深海勇士”号载人潜水器总设计师胡震说,海试结果表明,“深海勇士”号的载人舱、推进器、海水泵等十大关键部件性能可靠,未来将带动这十个方面海洋装备科技的国产化水平,为我国未来全海深科考奠定坚实基础。

“‘深海勇士’号是继‘蛟龙号’后我国深海装备的又一里程碑,实现了我国深海装备由集成创新向自主创新的历史性跨越。”中船重工集团公司副总经理杜刚说。

【完全自主研发建造】

“深海勇士”号载人潜水器全部由中国人自主研发建造,控制系统作为最复杂的设计系统,国产化之路并不是一帆风顺,用科学家的话来说,就是摸着石头过河。从初代的只能完成简单的操作,到拥有最强大脑,经历了16年。 

第一代主要符合的是工程需求的要求,也就是完成最简单的潜水器的控制,要求潜水器能动,能干活,能下潜就可以了。因为我们第一代也是首创,国内之前是没有的。

为了满足了科学需要,第二代潜水器控制系统将深海地形图加入其中,让潜水器在深海摸清方向,到了最新一代,实现了诸多高级指令和功能,打造出目前国际一流的潜水器大脑和神经。

“深海勇士”号载人潜水器主任设计师赵洋介绍,实际调试的时候,很多数据甚至都采不到。所以,当时我们在现场也费了很大的精力去改进接口模块,解决上面出现的一些数据线路问题,最终把我们所有的国产化设备都连接到了一起,实现了目前载人潜水器控制系统的稳定、安全、可靠的运行。

“深海勇士”的观察窗设计,同类型潜水器中也是史无前例。

载人舱对于载人潜水器来说是至关重要的,自主设计、自主建造能够承载超高水压的载人舱对于载人深潜来说,是必须要突破的一道难关。“深海勇士”号载人潜水器副总设计师李艳青打了一个形象的比喻:这相当于一个大象的重量站在两个手指甲盖上。

为了设计、建造出耐高压、耐腐蚀的载人舱,研制团队针对国内的不同材料、不同工艺,充分地进行了研究,反复进行试验,在制作了多个不同的载人舱的基础上,最终确定了“深海勇士”号载人舱的最佳方案,并且在保证安全的同时,观察窗的数目在同类型潜水器中也史无前例地达到了5个。

【各工种完成“大考”】

实际上,“深海勇士”的下潜挑战并不是一路坦途。

第一次下潜,潜器只需要潜到50米深度,这对4500米潜器来说并不困难,甚至可说是“牛刀小试”。

潜器要安全平稳的放置在海面上,首先需要起吊。将潜器与A架勾住要靠粗重的缆绳和巨大的挂钩,由于跟吊车需要磨合,挂钩就耗费了大量时间。经过了一番磨练,潜器终于下水并很快潜到50米,一切顺利。但是在回收的时候,却出现了惊险的一幕:潜器回收的第一步,是由蛙人将缆绳挂在潜器上面。然而,蛙人第一次挂缆以失败告终,一个浪拍过来,还差点将他打入水中。好在第二次挂缆时,蛙人一脚踩稳,爬上了潜器。这次下潜,各工种都经历了一次“大考”。

不仅在第一次试验过程中一波三折,潜器回到母船进行检查之后,科学家们也发现有很多问题需要解决。

潜器作为一个极其精密的高科技仪器,和人一样有着高能运算的大脑和千丝万缕的神经。祝普强的团队就负责打造潜器的“大脑”和“神经系统”的。他们经常为了一个小部件忙到凌晨4点,第二天6点又要起床参加新一轮海试。除了检查大脑和神经,潜器的皮肤、手臂甚至辅助下潜的设备都出现过问题。“深海勇士”号载人潜水器总指挥刘心成说,海试的目的就是在于发现问题。50米阶段时,就暴露出7项问题,但这些问题都在海试团队自己的努力下解决了。

值得一提的是,此次勇士号4500米海试成功,并不是我国自主研制潜器的最终目标。世界上海底最深的地方深度超过10000米,“深海勇士”在我国南海进行了不同深度的28次下潜试验,完成了388项测试,获取了不同海深的近40只各类样品.

“深海勇士”号明年将赴西南印度洋开展科考.而目前,我国已经部署了11000米大深度项目,预计2020年下水。

【向深海空间站冲刺】

中国深海探测取得的巨大成就有目共睹,是继美、法、俄、日之后世界上第五个掌握大深度载人深潜技术的国家,在全球载人潜水器中,“蛟龙号”属于第一梯队。可是大家比较熟悉的后发优势也是属于中国的。跟随之后很快就创新追赶,赶上之后就快速超越已经成为中国装备科技领域的典型符号。

深海潜水作为近年来最前沿、最受关注的科技领域之所以受到国际社会的巨大关注,不仅仅是因为其具有极大的经济价值,而且还因为其具有极大的战略价值。深海潜水不仅对于海底资源勘探具有重大价值,而且对于未来深海装备建设,深海体系构建都有着异乎寻常的意义。

据相关媒体报道,中方开始正在加大力度研制升级计术,制定研制计划,力争促进深海研究的快速升级。中国具有后发优势,并且具备集中力量干大事的特有优势,这些都是西方国家所不具备的。下一步随着技术的不断成熟,我们完全可以实现弯道超车,领先西方率先在该领域取得革命性突破。

业内人士表示,计划在未来几年内先做出一个样机,在成功完成海试后,设置无人潜水器和着陆器,尽快设计出深度超过万米的全海深载人潜水器,成功完成实验,挑战世界海沟的极大深度,打破外方记录。这个记录打破后,我们可以利用自己独具优势的量子组网技术,打造全新的深海装备体系,也就是深海空间站。

中国是世界上第三个掌握全海深无人探测器技术的国家,建立自己的具有革命性意义的深海装备体系,从而让中国深海探测体系化。中方将成为世界上第一个研制出超过万米的全海深作业型载人探测潜水器的国家。有了这个世界最深的全海深作业型载人探测潜水器作为支撑,我们就具备了打造深海装备体系的能力,也就是打造深海空间站的能力。

日本《读卖新闻》报道说,中国已经成为深海探测强国,将来必然在深海探测方面发挥重要作用。日媒认为,日本是一个岛国对海洋有着天然的依赖,虽然日本在深海探测方面进行了大量深入研究,但是以目前的趋势来看,中国很可能将来实现反超。如果中国深海空间站装备体系建设完成,那么中国将在该领域占据世界顶端,这些技术和装备体系对于日本建设具有重要意义。日媒认为,日本需要加入中国的研发团队,从而最大限度分享中国创新技术成果,为日本解决陆地滑入海沟,资源短缺、灾害多发等问题都具有重要意义。

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