《为深海而生》③丨总装、海试初期

中国科学院深海科学与工程研究所

2021-02-14 09:30:48

零丁洋


2016年早春,探索一号的舾装尚未最终完成,内部装修还没开光,便沿着繁忙的航道驶往珠江口,在那里测试船的航行部分。



这条船未来将载着四千五载人潜水器航行于世界各个大洋,船舶航行部分经过重大改装是否能令人满意最受关注。


和正常行驶不同,本应闲人免进的驾驶室里,来自四面八方的设备承包商和技术人员聚集于此,和船东、船厂的人争论沟通。


在船上的其他部位,也是同样景象。


总的来说,试航令人满意,老海工船发动机、轴系主要的毛病已然不存在,即便还有些问题也是解决在望。


航行设备表现不错,刘祝船长有些兴奋,他没想到航速能提高这么多。虽然之后还有很多事情要做,唐古拉山还是松了口气,一年来心神紧绷的日子终于快结束了。


母船-马沟 2016-6


如果说四千五是“强劳力”,它的工作母船探索一号也不弱。还在四千五总装前后,探索一号已经完成了它的处女航,去过南海,两次赴地球最深的马里亚纳海沟,借助强大的科考装备,创造了很多中国乃至世界的第一次。



在8125米深处发现了狮子鱼,是当时已知生存深度最大的鱼。


用我国自主研发的深海地震仪,在世界上首次获取了万米级海洋人工地震剖面数据。


寻找马里亚纳海沟最深点位置,并做了深度精细测量,有可能改写世界公认记录。


一些来自不同单位的年轻工程师们,还试验了他们的深海机器人、水下滑翔机等等。


当然,这些都是用万米缆车和各种无人潜水器完成的,专业术语统称为“常规海洋调查”。而载人下潜还要等四千五的总装完成。


702总装开始 2016-9-1


5个月后,四千五的总装开始了,702所总装车间里人来人往。总装,就像一个大聚会,30多个参研单位带着自己负责研制的上百个部件,来到总体单位702所。


几个月的时间里,四千五将在他们手里一点点搭建起来。现在,我们可以来看看这艘载人潜水器大致的结构和布局了。


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四千五的外表用浮力材料和玻璃钢做成;6个推进器可以让它向任意方向移动;钛合金载人舱可以承受每平米5700吨的海水压力,保护舱内的3名乘员;采样篮用来放置在海底作业的工具和采集的样品;两只机械手干起活儿来就像胸口挂着篮子采蘑菇的人。


安装载人球


载人球是关键部件,第一个安装。未曾想,却发生了意料不到的事。


框架卡住了安装路径,载人球装不进去。


工程师们回到设计图上,在电脑的虚拟世界里找到了安装路径,然后回到真实世界按电脑提示路径转展推进,果然把载人球装进了主框架。


从蛟龙号到四千五,设计上并没有革命性的突破,但四千五仍是一个重要的转折点,它的最重要的进展,就是“好用”。


不要小看“好用”这个听上去朴实的表达,它意味着,中国的深海载人潜水器技术趋于成熟,定型。


推进器


再来看看四千五的推进器,载人球是脑袋,那么推进器就是腿,在总装时,推进器,包括带动它旋转的电机还要在压力筒里做打压试验,看看它在模拟深海压力下的表现。对深海设备来说,打压试验确实是一道“鬼门关”。


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从压力筒里出来,出问题的是推进器上一根从国外定制的电缆。这是一根融合了多种电路有着复杂绝缘层的特殊电缆,在巨大的压力下没有熬过来。


浮力材料


看看四千五的钢筋铁骨,再看看即将组装上去的部件,你相信它沉入海底后还能浮上来吗?它需要的是中科院理化所研制的浮力材料来提供向上的浮力。但提供多少浮力也是有分寸,要精细计算的。


不密封的艇壳


浮力材料安装在潜水器的周边,就像外壳。虽然它确实有保护潜水器内部件、保持流线型的作用,却并不是密封的外壳,这和人们熟悉的潜水艇是很不一样的。


无一例外,浮力材料在安装之前,也要送到压力筒里过“鬼门关”。只有变形率、吸水率非常小的才能用来总装,否则,潜水器就会有危险,下得去,上不来了。


灯光视频


想象一下,靠着5个直径不到20厘米的窗孔开车是什么感觉?虽然可以借助声呐“听”周围的地形,设计师们还为四千五安装了8个摄像机,让乘员能看到外边四周景象、监视潜水器的一些关键部位。


其中安装在采样篮上方的高清摄像机使用率最高,它一下水就开始工作,不仅可以用来监看前方,还可以帮助科学家拍摄原生态的样品,记录水下工作的过程。一旦科学家和潜航员们需要复查某一时刻发生了什么,它可以全面“复盘”。在后来的岁月里,很多电视台播出的海底奇观,都是这台摄像机拍摄的。
四千五的灯光也比蛟龙号强大,它还可以分组开关,以适应科考或水下拍摄的需要。


在未来的日子里,这灯光将成为人类投向那个永恒黑暗、神秘世界的火炬。


载人球-人机界面


总装现场,沈阳来的祝普强研究员正在联系下一步的工作。他的课题组负责组装控制系统,就是四千五的“大脑和神经”。现在神经已经布线完成,下一步要让大脑和相连的各个“器官”开始对话。


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不久前还空荡荡的载人球里也热闹起来,这里是潜航员和科学家们乘坐的地方,因此也是人机界面汇总的地方。


前半球,潜水器内外的各种信息都在眼前显示,潜航员和科学家在这里操控潜水器和携带的深海科考设备。


装在后半球的,是生命维持系统,它要保证乘员的正常呼吸。


总装结束


四千五的组装,按照设计师们的时间表一步步走向终点。


水池测试


拖车就像个大号的婴儿车,将刚刚出生的四千五,载往测试水池。总装完成后,四千五所有的器官、肢体都各归其位,各司其职,成为了一个有机的整体。而“水池测试”的重点,是要把一个不列在研制部件清单上因素放进去,那就是人。


水池测试的一个项目,三个人要在水下呆够几个小时,感受潜水器是否好用。


来自设计师队伍的新试航员也在这里接受驾驶载人潜水器的培训。中国第一位试航员叶聪,乘蛟龙号下潜海试之前,就在这里接受了50个潜次的训练,为后续潜航员试航员的培训摸索了经验。


紧张的水池测试还在进行,702所又迎来了一群群的孩子。四千五的主任工程师杨申申接待了他们。孩子们还小,或许并不能完全理解眼前的一切意味着什么,但一位海洋学家说得好,将来,他们当中能出一两位有成就的海洋学家,就可以额手称庆了。


这个小小的圆形水池,最深处只有十几米,显然不符合四千五的名号,但它却是一代代中国潜航员和载人潜水器的第一个摇篮。从这里出去,再下水,就是大海了!


深海勇士号登场 2017-8-15


2017年8月15号,停靠在码头上的探索一号人声鼎沸,四千五终于跨上了专门为它建造的工作母船——探索一号。经过8年的攻关克难,中国自主研发的作业型4500米级深海载人潜水器到了领“准生证”的关口,海试即将开始。这时,四千五已经有了一个响亮的大名——“深海勇士”。


出海,海试。所有的心血都要有个结果,这一天终于来到了。


深海勇士号是胡震主持设计的第二艘深海载人潜水器了,这次海试,他将第一次亲身乘坐自己设计的潜水器下潜,对即将到来的海试,胡震表现得既自信,又实事求是。


启航


刘心成,老海军出身,曾是蛟龙号海试的总指挥,今年63岁,已经退休的他又被请回来当了领队。


在2168号海监船的陪伴下,探索一号缓缓离开码头,驶向第一个试验海区。


南海,这片被老辈子渔民称作“祖宗海”的地方,曾经养活了一代又一代的南海渔民。这里,也是中国深海载人潜水器的摇篮,蛟龙号是从这里开始海试的,未来万米级载人潜水器的海试也将从这里起步。


水面支持-初试


海试的第一天,天空半阴半晴,海面比较平静,这里离开三亚不远,水深只有50米。之后,会越来越深。


第一项测试十分谨慎,深海勇士下水后,不解缆,不下潜,甚至不上人。测试结束后,再回收到甲板上,对水面支持团队和布放回收装备的考验才是重点。


测试开始,深海勇士沿着轨道移出潜水器库,慢慢向船尾移动,却不知为什么,忽然被叫停。


原来有人发现高悬于A架之上的一块格栅板松动了,所幸没落下来砸着人。好在不参加布放的人都按规定站在作业区外边观看,他们来自不同的单位,当中很多人是第一次参加载人潜水器的海试,甚至是第一次出海。


后甲板,布放和回收载人潜水器时最忙碌,也最容易发生危险的地方。叶聪觉得有必要给大家重申一下规矩。


一个新装备投入测试后,操作它的人就成了决定性的因素。中科院深海所为水面支持团队制定了操作规程,规程是在蛟龙号上摸索出来的,经历过大洋风浪的磨砺。


眼下,船长刘祝、A架操作手盖文庆、水面支持部门长李彬率领的水面支持团队是船上最为忐忑不安的一群,蛟龙号还在升级之中,他们甚至没有事先练手的机会,这就真刀真枪地开干了。


向9A架事故


探索一号船尾最显眼的是A架,从后甲板望去,恍若一道进入深海之门,矗立海天之间,威严而神秘。它是把载人潜水器放入水中或吊上甲板的唯一装备,说起A架的重要性,还有一段往事……


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5年前的印度洋上,向阳红9号正在回收蛟龙号载人潜水器,A架上一个液压泵忽然发生故障,液压油暴雨般泼洒下来。A架像失了血的巨人,有心无力地一次次试图拉起上浮到海面的蛟龙号,却无力回天。


向阳红9号经历了一个气氛紧张的不眠之夜,人们在的高架上奋力抢修,备用液压泵终于安装成功,黎明时,蛟龙号回到了甲板上。不难想象,如果A架修不好,在大洋之中,人们会面临怎样棘手的局面。


令人担心的是,四千五海试会不会发生类似的情况。


(来源:中国科学院深海科学与工程研究所)

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