记者 乐骁立 实习生 练丽亚 通讯员 王虎羽 蛟龙号载人潜水器中的通信系统、核电站中的密封条、核磁共振中的核心磁体、智能汽车里的胎压芯片……昨天,在中国浙江·宁波人才科技周期间举行2018中国(宁波)高新技术成果交易洽谈会(简称“高交会”)上,一大批“甬字号”科技成果粉墨登场,令观众眼前一亮的同时,也为宁波产业发展注入了全新动力。 上天入海,助力大国重器 蛟龙号载人潜水器是一艘由中国自行设计、自主集成研制的载人潜水器。至今,蛟龙号载人潜水器已在中国南海中进行了多次下潜任务,最大下潜深度达到了7020米。 而蛟龙号载人潜水器之所以能在7000米下的深海复杂海洋环境中进行远距离的可靠信号传输,背后有着宁波企业的创新力量。 “每次离开母船下潜,‘蛟龙’号就像一个离开母亲怀抱的孩子,在深海漆黑与暗流涌动的复杂环境中摸索前行。维系孩子与母亲之间的纽带,就是高速水声通信系统,我们也是这个大系统的一部分。”在高交会现场进行展示的宁波甬科声学技术有限公司负责人介绍说。 陆地通信主要靠电磁波,但电磁波到了水里却没了用武之地。“蛟龙号”的水声通信系统由中国科学院声学研究所牵头研发,采用声纳通信,能在7000米级工作深度的复杂海洋环境中进行远距离信号传输,实时传输数据、指令、语音、文字和图片,这是国外深海载人深潜器所没有的。 同时,这套系统需要解决多项难题。比如,水声传播速度远低于光速,通信延时较长;机体要降低自身发热量,以保证系统长期可靠工作;声波在海水中传播时,会由于折射、散射、反射、多普勒频移等现象发生畸变,如何在复杂环境中远程稳定高速传输信号是一个国际性难题。 甬科声学突破了水声发射机低功耗、高转换效率、输出波形畸变小、性能稳定度高、防锈蚀等多项技术难题,在极为有限的空间中达到了项目要求的各项技术指标。据介绍,“蛟龙号”的高速水声通信系统跟普通的水声电话相比,就像是智能手机和电话机的区别,在通信功能、传输速度、传送信息量等方面向前迈了一大步。随着水下深潜器的更新换代,甬科声学也进行着持续创新,对产品进行改革升级以适配新的需求。 近年来,甬科声学不断加强与科研院所、高校的合作,已攻克多项关键技术难题,其研发的多款产品应用于油田、天然气、海底电缆勘探系统,材料结构应力消除系统、特种高压电源系统等,产生了良好的社会效益与经济效益。 甬科声学为蛟龙号提供了耳朵、嘴巴,而宁波另一家“民参军”的代表企业宁波星箭航天机械有限公司则为“蛟龙号”装上了“鱼鳔”。 让“蛟龙号”自行上浮下潜的“鱼鳔”,其实是一台压载箱子系统,它的配件直接接触海水,在生产精度上要求苛刻,还需要抗高压、抗腐蚀。这“鱼鳔”的多个控制阀组,就是由宁波星箭航天机械有限公司完成的。 “从‘蛟龙号’研制开始,我们就全程参与。”星箭公司展位负责人介绍,这些阀组的主要功能,是控制高压空气,上浮时开启,注入高压空气,挤出水箱内部的水,从而减轻潜水器的自重,反之亦然。 星箭公司研制的阀组,自重轻、强度高,能帮助潜水器精确微调潜水深度,帮助工作人员准确捕获有效信息,“而且每一次下潜,我们都会根据实际,对阀组进行‘更新换代’。” 在接下这一研制任务时,国内这一领域的研究还是空白,材料选择是星箭公司遇到的第一个难题。计算显示,在7000米水深时,“蛟龙号”每平方米面积需要承受7000吨重量,所以,这个系统要具备重量轻、安全可靠、尺寸紧凑、防腐能力强等特点。经过反复试验验证,高泽普团队与中船重工无锡第702研究所合作,选择了钛合金作为阀组的主材料。“此前,钛合金材料主要用于航空航天领域,我们在研究中发现,其用于深海装备更为理想。”高泽普说,钛合金不仅强度高,而且有弹性,可以在下潜和上浮过程中,保持不变形,给潜航员提供安全的空间,同时其抗腐蚀性也很好。 但是,钛合金的焊接工艺难度极高,稍不留神就会导致材料出现裂纹。高泽普团队进行了千百次操作,逐步微调电流、温度等因素,终于克服了重重困难,攻破了钛合金焊接技术难题,通过了产品验收。 作为宁波军民融合龙头型企业,星箭公司一直积极参与国家“上天入地”的大项目,天宫一号、神舟八号、C919大飞机及部分型号的航空母舰和直升机,都出现了“星箭制造”的身影。
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