“蛟龍”號總設計師徐芑南:中國“蛟龍”志在7000米--科技--人民網
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“蛟龍”號總設計師徐芑南:中國“蛟龍”志在7000米

張楠

2011年07月22日07:59    來源:《科學時報》     手機看新聞

  


  7月21日,“蛟龍”號載人潛水器在試驗區成功完成第一次下潛試驗任務,最大下潛深度達4027米,並將在22日向5000米目標發起沖擊。

  蛟龍號是我國第一台自行設計、擁有自主知識產權的深海載人潛水器,其研制集結了中船重工集團公司702所、中科院沈陽自動化所和聲學所等百余家單位,2002年6月正式啟動,去年即實現下潛3759米的中國紀錄。按計劃將於2012年挑戰7000米的世界深度。

  7月17日,在蛟龍號5000米海試任務北京陸上基地保障中心,年逾古稀的蛟龍號總設計師徐芑南接受了《科學時報》專訪。

  

  下去能干活

  “下去要能干活,上來要保安全。”徐芑南稱,這一設計理念早已成為團隊共識。

  蛟龍號的動力源是蓄電池,“無動力下潛上浮技術”為潛水器節約了能源,其中的重要角色是兩組壓載鐵:下沉到達預期位置時,拋掉一組,並通過可變壓載水泵進行微調,實現懸停﹔採樣工作結束時拋掉另一組,即可實現上浮。

  “穩定的貼近海底自動巡航能力、精確的懸停定位能力,這兩個條件使蛟龍號能夠在地形復雜的海底搜索目標。”徐芑南表示,蛟龍號有三方面國際領先的技術,這是其一。“傳感器要精確、運動控制方法要好、執行機構要靈敏。蛟龍號布有7個推力器,原地就能轉圈。”

  此次海試區域的海底流速很低,也保証了蛟龍號的定位精度。

  高速數字化水聲通信,可向母船傳輸文字、語音、圖像,是蛟龍號的另一先進技術。即使水聲通信出現故障,還有一套水聲電話備用。

  完全由我國自主研制的充油銀鋅蓄電池是第三大亮點,具有重量輕、析氣量少的特點,超過110千瓦時的容量更是當下國際潛水器上最大的電池,這意味著更長的水下工作時間和更多的測量儀器。目前日本的潛水器蓄電池為86千瓦時,美國、法國為四五十千瓦時。

  此外,蛟龍號還具備多種考察手段,能夠實現運動過程中的工作,還能夠坐底。“3759米那次,為了抓海參,快到時間了潛航員還不想上來。”徐芑南回憶起這件事,笑了起來。

  說到潛航員,徐芑南認為良好的身體和心理素質是必備條件,在內徑隻有2.1米的耐壓艙內,他們可能面對海底和設備出現的各種情況。此次3位潛航員之一葉聰,本身就是蛟龍號總體設計的主任設計師,並且掌握電氣、計算機、結構、流體力學等各方面知識,具有豐富的下潛經驗。

  

  上來保安全

  

  蛟龍號載人潛水器最快下潛上浮速度是每分鐘42米。怎麼保証潛航人員和蛟龍號能從5000米甚至7000米深海及時、安全浮上水面?

  徐芑南強調,首先要保証人的安全,因而現在的設計是通電吸附、斷電拋載。即使斷電還沒把壓載鐵扔掉,還可以利用液壓缸“頂掉”。

  為保証安全和獲取最大浮力,假如重140公斤的兩隻機械手失靈,甚至被海草糾纏,則可分別“斷臂”﹔二三十公斤的採樣籃、1.2噸的主蓄電池箱,都可以電爆螺栓脫掉﹔極端狀態下,用以調節平衡的420公斤重的水銀也可以扔掉。

  “如果還上不來,那就是陷在泥裡‘不能自拔’了。”此時,潛水器發射帶有長纜繩和閃光器的應急浮標,海面上的母船能夠迅速定位並施救。

  蛟龍號的生命支持系統,其設計標准不亞於國際潛水器的標准。蛟龍號球艙內需消耗的氧氣、吸收的二氧化碳,是按3位潛航員12小時工作時間設計的,應急呼吸系統為72小時。

  深潛,向著7000米

  “邊實驗,邊提高,邊改進。”徐芑南說,“2002年開始設計的時候高清概念還沒有進入。這次“蛟龍”號引用了高清攝像錄像系統,再配上合適的燈光,將能更好地為海洋科考服務。”

  徐芑南介紹,每次檢查、試潛,隻要發現問題就及時調整。

  而這次海試還對蛟龍號故障檢測系統進行了較高效率地完善。“以前,一條電纜漏水馬上就能報警,但不能立即知道故障發生在哪裡。現在能夠對故障立即定位,顯著提高了工作效率。”

  5000米,也許是逗號,也許是分號,蛟龍號真正向往的是7000米深海。

  深潛器目前的最大考驗還是來自水壓。徐芑南打了個比方:7000米處水壓的能量,相當於將700公斤重量壓在一個小拇指甲蓋上。那麼例如一根電纜,裡面有四十幾根芯,在強壓下它們間隙會越來越小,絕緣度將受到影響。

  目前,對於計算機、芯片這類不能承受壓力的元器件,需要有耐壓管來保護。對一些如蓄電池箱這樣的結構,則通過充油壓力補償方式,達到內外壓的平衡,以減小箱壁厚度,來減輕箱體的重量,還可以增加油介質的絕緣保護能力。

  5000米的深度佔地球海洋面積的75%,7000米可以到達99.8%。徐芑南表示,海底有大量資源有待開發,而海洋生物、海洋化學、海洋地震等學科的進一步開展,都需要這樣的有力工具。“一個深潛器肯定不夠,在進一步研制中,我們還要追求可靠性、可維性、國產率,並要降低運行成本。”
(責任編輯:宋陽)

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