"深海超高压模拟试验装置"开造 探寻万米深海奥秘
2016-12-26 来源：转载 作者：-
继我国载人深海潜水器“蛟龙号”突破水下7000多米极限的“中国深度”之后，最近，科技部网站公开发布消息称，全球个头最大、工作压力最高的“深海超高压模拟试验装置”，已在中国第二重型机械集团公司（以下简称“中国二重”）开工制造。目前，这个肩负两项全球之“最”的装置已完成主立架和辅框架锻造，将于明年5月全部交付装置总成单位，为我国自行研制的全海深载人球壳提供压力测试条件。
装置误差不超过两微米
据了解，到2020年左右，我国将在海底挑战11000米的深度，探索目前地球已知的“最深海沟”马里亚纳海沟。“深海超高压模拟试验装置”由四川航空工业川西机器有限责任公司牵头，中国二重负责试验装置主机系统的具体建设，最后在海南三亚组装完成。
中国二重铸锻公司大型铸锻件研究所副所长沈国劬介绍，按照项目工期，首组设备装置将于2017年1月中旬发运到装置现场进行组装，5月底将全部完工发运。目前该装置已完成主框架立柱、辅框架立柱和半圆梁的锻造，进入初加工阶段。下一步，将在第三方监理见证下进行性能检测和探伤，对达到技术要求的产品进一步开展精加工。
“制造这个装置的目的是为了在陆地上模拟11000米的深海环境。”该公司营销部项目负责人徐诗勇介绍，该装置通过环境模拟，实时获取载人球舱耐压测试数据。装置由三组“操场形状”的机架直立，中间包裹着一个高4.8米、内径2.8米的大圆筒，可搭载3人的载人球壳“住”进去试验，圆筒就是该装置的压力舱，里面可以自动升降压。
“下潜到11000米深度，对材质和技术要求可谓严苛到了极致，相当于一个指甲块大小的面积需要承受1100公斤压力，堪比1辆轿车的重量。”沈国劬介绍，该装置的材料在制造过程中，误差只能控制在两微米以内，这比三分之一根头发丝还细。
测试成功后它便能“横行”深海
徐诗勇告诉记者，目前所知地球上最深的海沟是马里亚纳海沟，海拔为负11034米，水压110MPa（兆帕）。那里黑暗寒冷，水压达110MPa（兆帕），被称为“黑暗禁区”。
“深海超高压模拟试验装置”建成后，将可以模拟最大作业深度11000米的深潜项目，承受最大180MPa（兆帕）的工作压力，承载力超过马里亚纳海沟110MPa（兆帕）的水压。“正常的大气气压是0.1兆帕，也就意味着它所承受的工作压力是大气气压的1800倍。”沈国劬说，就装置而言，“超高压”就是最大的技术挑战。“如果这个压力的水，从一个一元硬币大小的枪口出来，可以切断钢板。这对材料技术指标和现场工艺提出了‘超高要求’。”
沈国劬介绍，一体式压力筒在研制大容积、超高压试验装置时，难以克服应力集中的问题，存在很高的技术风险及安全隐患。该装置目前在国际上容积与工作压力组合技术难度已达最高级别。“可进行筒体内环境数据监测、升降压自动控制的压力试验系统，在超高压试验装置的技术领域已属国际领先水平。”
该模拟试验装置的9类15件关键零部件都要经过严格的冶炼、锻造、热处理、精加工等4道工序后才能成为一个零部件。在沈国劬看来，这个模拟试验装置对材料的技术指标有着严苛的要求，例如钢水的纯净度高、夹杂物含量极低、机械性能要求高等，包括在制造过程中，技术方案的制定、现场生产的监控，都有着很高的要求。
“轰、轰、轰……”在锻压车间，通过锻压机强大的压力作用，使高性能普通的金属材料在模具内流动，细化内部晶粒，实现大型模锻件的整体精密成形。技术人员将运行原理比喻为“压月饼”，通过液压传递能量形成压制力，并解决一次性成型问题。这些金属材料在大型设备强大的压力作用下，可以蜕变为高压模拟试验装置的“骨骼”——立柱，可以蜕变为装置的“脊柱”——半圆梁，可以蜕变为装置“胸腔”——圆筒等。
今年6月至8月，“探索一号”科考船在马里亚纳海沟开展了我国首次综合性万米深渊科考。我国“海斗”号无人潜水器创造10767米深潜纪录，使我国成为继日、美两国之后第三个拥有研制万米级无人潜水器能力的国家。而在载人深海潜水技术方面，我们同样值得期待。
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