“深海超高压模拟试验装置”项目

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继我国载人深海潜水器“蛟龙号”突破水下7000多米极限的“中国高度”以前,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,这一肩负两项全球之“最”的装置已完成主立架和辅框架锻造,将于明年5月完整交付装置总成单位,为我国自行研制的全海深载人球壳提供压力测试条件。

“深海大型超高压模拟试验装置”作为国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项中第另一个正式启动的项目,以满足全海深背景下大容积、超高压力的测试需求为目标,为全海深载人/无人潜水器的压力试验提供及时的支撑。该项目研制完成后将成为国际上容积与工作压力组合技术难度最高、可进行筒体内环境数据监测、实现压力筒盖启闭、升降压自动控制的压力试验系统,整体技术和功能达到国际领先水平。

装置误差不超过两微米

据贤集网小编了解,到2020年左右,我国将在海底挑战500000米的高度,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月底将完整完工发运。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。

“制造这一装置的目的是为了在陆地上模拟500000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“操场行态”的机架直立,里面包裹着另一个高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,圆筒而是我该装置的压力舱,里面能不需要 自动升降压。

“下潜到500000米高度,对材质和技术要求可谓严苛到了极致,至少另一个指甲块大小的面积时要承受50000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,误差不需要 控制在两微米以内,这比三分之两根头发丝还细。

测试成功后它便能“横行”深海

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,将能不需要 模拟最大作业高度500000米的深潜项目,承受最大1500MPa(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,也就意味着着分析它所承受的工作压力是大气气压的15000倍。”沈国劬说,就装置而言,“超高压”而是我最大的技术挑战。“将会这一压力的水,从另一个一元硬币大小的枪口出来,能不需要 切断钢板。这对材料技术指标和现场工艺提出了‘超高要求’。”

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,趋于稳定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件关键零部件时要 经过严格的冶炼、锻造、热出理 、精加工等4道工序后不需要 成为另一个零部件。在沈国劬看来,这一模拟试验装置对材料的技术指标有着严苛的要求,累似 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,时要 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,细化组织组织结构晶粒,实现大型模锻件的整体精密成形。技术人员将运行原理呼告为“压月饼”,通过液压传递能量形成压制力,并出理 一次性成型问题。哪几个金属材料在大型设备强大的压力作用下,能不需要 蜕变为高压模拟试验装置的“骨骼”——立柱,能不需要 蜕变为装置的“脊柱”——半圆梁,能不需要 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、美两国以前第另一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,这一人 同样值得期待。

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