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圖爲實驗型深海移動工作站內部(央視截圖)。
圖爲實驗型深海移動工作站在車間調試(央視截圖)。
圖爲實驗型深海移動工作站下水現場(央視截圖)。
由中船重工集團公司702所研製的首個實驗型深海移動工作站,歷經十年科技攻關,在完成總裝集成和陸上聯調的基礎上,昨日在該所露天水池圓滿完成第一期水池試驗。工作站爲35噸級,在海底工作的時間爲12到18個小時,可載6人。這是繼蛟龍成功研製後我國深海裝備研發的又一項前沿探索,爲研製首艘千米潛深、百噸級小型深海空間站奠定技術基礎。
實驗型深海移動工作站裏的空間不是特別大,“有五六平方米的樣子”。一個大桶用來吸收二氧化碳,淨化空氣,一個箱子裝的是備用電源。工作站左側和右側裝的都是電源。至於空間,身高1米73的人,站在裏面還比較寬敞,可以容納6個人同時作業。一邊有舷窗,可以通過舷窗觀察,是工作站的眼睛。右側有氣壓表,顯示空氣質量,保證人員作業安全。除了頭上有舷窗外,後面也有,可以通過舷窗觀察釋放到海底作業的機器人是怎樣工作的,同時所有的操作界面也都在這裏。應該說,工作站空間不大,但也是“五臟俱全”了。
整個實驗平臺的內徑可以達到2.1米,艙內地面鋪平之後高度也差不多有1.9米,長度可以達到13.5米。因爲它僅僅是一個實驗平臺,所以艙裏面除了必須的實驗設備之外,像起居室、衛生間等目前還都不具備。
探訪
工作站空間不大五臟俱全
深海移動工作站是在科技部、工信部的大力支持和推動下研製的,是我國未來深海“空間站”的雛形。它由中船重工集團公司702所研製,該所是我國深海空間技術的發起單位和技術牽頭單位,主要經營深海空間站技術需求論證和建設規劃,並重點負責深海空間站主站的設計研究工作。
工作站爲35噸級,在海底工作的時間爲12到18個小時,可以載6個人。本次水池試驗分陸上吊放訓練、船塢試驗、水池試驗和訓練試驗四個階段實施,共開展18項試驗項目。包括定重試驗,傾斜試驗,正常手操和應急手操試驗,定向、定深、定高等自動控制試驗,水下導航定位功能調試試驗,全任務流程功能考覈試驗等8項專項試驗;以及主壓載系統正常和應急注排水、浮力調節、液壓系統等10項考覈性測試項目。
據介紹,本期水池試驗,主要是全面驗證試驗平臺航行與機動、潛浮運動、水下懸停等水動力總體性能,考覈試驗平臺推進系統、電力系統、液壓系統、生命支持系統等的可靠性,調試和檢驗試驗平臺控制系統軟件信息流和控制流的交換正確性和可靠性,驗證試驗平臺多人員、長時間生命支持的可靠性和安全性,同時積累平臺可靠運行和維護保養的原始數據,培養試驗艇的駕駛隊伍和試驗保障隊伍,爲第二期水池試驗打基礎。
水試
開展18項試驗項目
中船重工702所所長翁震平表示,這次試驗主要驗證兩個方面:第一,它能不能夠載6個人在水下比較長時間的逗留。第二,它能不能夠像我們所希望的有更強的作業能力,可以攜帶作業工具,比如攜帶水下機器人、攜帶無纜的、自主的機器人到更遠的地方去探測和操作。
到了明年,水下機器人還有小型的潛器,安裝在或者說搭載在小型的深海空間站上面,放出去以後可以走出很遠的距離,它可以走出2公里、3公里,甚至5公里。未來的小型和中型深海空間站裏的潛器,可以走出30公里、50公里。
實驗型深海移動工作站跟“蛟龍號”完全不一樣,所以它的航行性能好不好也是要驗證的技術之一。馬上就要驗證的是它的航行性能、下潛上浮性能、長時間生命支持系統的功能等。在第二期纔是它的作業能力的驗證實驗。
作業
將進行水下機器人試驗
據悉,實驗型深海移動工作站還將於2014年開展第二期水池試驗,屆時將重點進行水下作業技術的演示驗證。在此基礎上開展試驗平臺在淺海域的總體性能和水下作業試驗,進一步在海洋環境中考覈小型深海空間站技術的成熟度,爲研製首艘千米潛深、百噸級小型深海空間站奠定技術基礎。
翁震平表示,2013年這個35噸級的實驗平臺主要用於驗證、演示深海工作站具有哪些功能,下一步中船重工還將建造300噸級的實驗型深海工作站,而我們最終的目標是研製出1500噸級和2500噸級的深海移動工作站。
展望
未來將建2500噸深海空間站
核電將爲深海空間站提供動力
我國首個深海移動工作站昨天下水,本報記者第一時間連線了中船重工702所深海空間站專項辦公室相關負責人,負責人告訴記者,這次深海移動工作站成功下水試驗主要有兩大意義。
第一個意義是可以不受海面波浪影響布放潛水器。“現在的潛水器在下水時都要考慮天氣狀況,海況惡劣的話會限制下水。而有了工作站,就可以在水下進行布放潛水器,不受天氣狀況影響。”這位負責人稱。
第二個意義是工作站可以水下長時間駐紮,可爲我國深水油氣田開發、海洋觀測網絡建設與運行維護、海洋科學研究提供深海作業裝備,可以進行海洋礦藏和地質等一系列試驗。“如果把‘蛟龍號’比作神舟飛船,這個實驗型深海移動工作站就相當於‘天宮一號’,它是中國未來深海空間站的雛形。”
這位負責人還談到了在深海空間站的研發中,有三項關鍵技術需要提升。第一,要研發大型殼體承受水底壓力的新型結構與新型材料技術。第二,深水海底小型模塊化核能以及溫差能供電技術。第三,深海空間站與水面支持系統的連接裝置與對接技術。
未來深海空間站還有一個部分是乾溼轉換艙。它和指揮艙相連,同時也和外面的海水相連,它有兩扇門,在裏面有潛器。這個潛器既可以是無人的也可以是有人的,當把和海水連通的那扇門打開時,它就可以出去執行任務,回來之後把和海水連通的艙門關掉,然後把海水排掉,指揮艙的人就可以進去檢查、維修。
“現在的移動工作站只是實驗型的,最終的目標是可以在水下停留數月。而目前的動力來源是鉛酸電池,未來將採用核電動力,到那時工作站的停留時間會顯著延長。”這位負責人稱。(記者高玉)
目標
我國深海空間站分三步走
試驗艇是深海空間站研製的第一步,是進行深海空間站主要功能演示以及部分關鍵技術驗證的原理樣機,2009年啓動工程研製,2012年開始試驗。該試驗艇工作潛深150米,生命支持時間72小時,總長13.5米,可乘坐6人。試驗艇目前已經進行了72小時水下航行試驗、水下起吊、布放試驗、海底觀測試驗、海底取樣試驗,達到預定設計目標。
小型深海移動工作站是深海空間站系統的第二步,整個工作站分爲相對獨立的模塊。工作站自身搭載有多種作業潛水器和作業工具,這些作業潛水器和作業工具可以互相配合,協同作業,提升了作業能力。同時,載人艙也較以往有所擴大,人員居住舒適性大爲提高。室內還可以進行裝修,食品、淡水也充足,甚至可以在水下洗澡。
建立深海空間站是第三步,未來將建成工作深度約1000至2500米的深海空間站,可在水下逗留60天,最大載員50人,空間站重量約2500噸級,並與水下運載器對接,運送物資和人員。它可以長週期、全天候在深海域直接操控作業工具與裝置,進行水下工程作業、資源探測與開發,以及海洋科學實驗研究。
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背景
美俄曾建深海空間站
正如天際空間站是航天領域的核心技術一樣,深海空間站代表了海洋領域的前沿核心技術,人類在太空建立的空間站已經運行了很長時間,而深海空間站則罕見報道。幾個大國都在研究,這是國家科技發展水平、生產力水平的重要標誌,將把人類活動空間移向深海。目前,我國是繼美、法、俄、日之後世界上第五個掌握3500米以上大深度載人深潛技術的國家。我國的“蛟龍號”保持着載人深潛7062米的世界紀錄。
深海空間站是一類不受海面惡劣風浪環境制約,可長週期、全天候在深海域直接操控作業工具與裝置,進行水下工程作業、資源探測與開發、海洋科學研究的載人深海運載裝備。
從上世紀60年代起,美國和前蘇聯都陸陸續續完善了深海空間站體系。但那時,所有體系都出於冷戰思維,用來進行軍備競賽,較少涉及民用開發。2000年,俄羅斯公佈了本國深海空間站的民用建設,其針對性很單一,主要針對於北冰洋的石油開採。
美國的深海空間站計劃源自康涅狄格州的國家水下研究中心主管庫伯教授,由於其不滿聯邦政府的官僚作風,遂自籌資金5億美元在夏威夷、康涅狄格等處研發深海空間站。目前,庫伯正在醞釀世界上第一個深海生活—工作實驗室,叫做海洋大氣海底綜合研究,預計花費7500萬美元,該海洋基地將是世界上第一個深海研究設備,將處於水下139.7米的大陸架上,庫伯的目標是建立一個在與外界隔絕的惡劣環境下能夠生活數週的實驗室。
這個海洋基地將佔地2580平方米,分三部分:水上上層建築部分、中部和海底基地。一個水密的柱式電梯將往返實驗室和居室之間。海洋基地計劃建成一個海底的居住地,大概139.7米深,一個常壓電梯能夠運送科學家、學生、遊客等。基地將能爲參觀者進一步向海洋深處探索提供工具等設備。海底居住地將有一個高壓艙室,壓力等於外部水壓,這樣科學家在返回住處時就不需要重新調整壓差。
海洋基地將要研究的內容涉及:氣候變化研究、海水—空氣交換、生態系統模型確認、監測系統研發、居住研究、海上水產業、人在極限環境下的反應等等。(綜合報道)
(來源:北京日報)