那個在海底下潛10909米的“奮斗者”回來了 。
11月28日，“奮斗者”號載人潛水器深海試驗返航儀式在海南三亞舉行 。 這位凱旋的“奮斗者”受到了熱烈歡迎 。
“奮斗者”號怎么這么牛氣，能夠“一口氣”下潛到海底10000多米？它到底穿著什么樣的裝備，才能不懼海底高壓、高腐蝕的極端環(huán)境？在深潛地球最深處時，3位潛航員還向全國觀眾分享了他們的心情，又是怎樣做到的？
下面，我們就來扒一扒“奮斗者”號的那些“高精尖”技術(shù)裝備 。
它有聰明的大腦和一雙靈活的手
說起這位“奮斗者”，就不得不談它的控制系統(tǒng)，也就是它的“大腦” 。 “奮斗者”號的“大腦”由中國科學院沈陽自動化研究所精心打造 。
深海一片漆黑，地形環(huán)境高度復雜，“奮斗者”號的“大腦”必須實現(xiàn)高精度航行控制，不然就可能有“觸礁”風險 。
為此，研究人員克服了深淵復雜環(huán)境下大慣量載體多自由度航行操控、系統(tǒng)安全可靠運行等技術(shù)難題，“奮斗者”號的“指揮中心”實現(xiàn)了在線智能故障診斷、基于在線控制分配的容錯控制以及海底自主避碰等功能，提高了潛水器的“智商”和安全性 。
“同時，我們設計的神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化算法，能夠讓‘奮斗者’號在海底自動匹配地形巡航、定點航行以及懸停定位 。 其中，水平面和垂直面航行控制性能指標，達到國際先進水平 。 ”中國科學院沈陽自動化研究所研究員、“奮斗者”號副總設計師趙洋說 。
同時，研究人員還為“奮斗者”號裝上了一雙高度靈活有力的“手” 。
“潛水器使用了我們研發(fā)的兩套主從伺服液壓機械手開展萬米作業(yè)，每套手有7個關(guān)節(jié)，可實現(xiàn)6自由度運動控制，持重能力超過60公斤，能夠覆蓋采樣籃及前部作業(yè)區(qū)域，具有強大的作業(yè)能力 。 ”中國科學院沈陽自動化研究所水下機器人研究室副主任張奇峰說 。
這雙手在深淵海底順利完成了巖石、生物抓取及沉積物取樣器操作等精準作業(yè)任務，填補了我國應用全海深液壓機械手開展萬米作業(yè)的空白 。
身披戰(zhàn)甲“鈦”厲害
這位“奮斗者”之所以能夠不懼海底高壓、高腐蝕的極端環(huán)境，是因為它的戰(zhàn)甲“鈦”厲害 。
載人艙是全海深載人潛水器的核心關(guān)鍵部件，是人類進入萬米深海的硬件保障和安全屏障，標志著一個國家載人潛水器的技術(shù)水平 。 “奮斗者”號的載人艙球形外殼由中國科學院金屬研究所牽頭研制 。
研究團隊解決了若干鈦合金基礎科學問題，攻克了載人艙材料、成形、焊接等一系列關(guān)鍵技術(shù)瓶頸 。
“我們獨創(chuàng)的新型鈦合金材料Ti62A成功解決了載人艙材料所面臨的強度、韌性和可焊性等難題 。 ”中國科學院金屬研究所研究員、全海深載人潛水器載人艙項目負責人楊銳說 。
以往深潛器主要使用Ti64材料，在萬米海深的極端壓力條件下，按照載人艙的目標尺寸和厚度要求，這種材料在強度、韌性等指標上目前已不能達標 。
為此，“我們首次提出一種新型的合金設計方案，并據(jù)此設計實現(xiàn)了一種全新的鈦合金顯微結(jié)構(gòu)，在此基礎上發(fā)明了具有良好熱加工成形和焊接成形性能的鈦合金Ti62A，在韌性和可焊性與Ti64合金相當?shù)那疤嵯麓蠓忍嵘藦姸?，從而成功解決了載人艙球殼的材料難題 。 ”楊銳說 。
事實上，鈦合金材料存在固有的尺寸效應，即尺寸和厚度越大，其均勻性和力學性能的穩(wěn)定性就越難保證 。 但這又是其應用于深海極端高壓環(huán)境必須跨越的障礙 。
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