揭秘“奋斗者”号：为一道焊缝，研发团队忙活八九个月

为一道焊缝，就要忙活八九个月

1个多月时间，累计完成13次下潜，其中8次突破万米。10909米的纪录，让人类在大深度载人深潜领域有了新坐标。“奋斗者”号全海深载人潜水器让全世界看到了中国的载人深潜的实力。而在这项荣光背后，“奋斗者”号又有怎样的故事呢？扬子晚报/紫牛新闻记者昨日走进位于无锡的中国船舶七〇二所一探究竟。 扬子晚报/紫牛新闻记者 张建波

深潜

10909米！

11月10日清晨，载有3名潜航员的“奋斗者”号从“探索一号”母船机库缓缓推出，被稳稳起吊布放入水，近4小时后，“奋斗者”号成功坐底，下潜深度达10909米，创造了中国载人深潜新纪录，达到世界领先水平。

11月28日8时30分许，一阵汽笛声响，“奋斗者”号完成第二阶段海试，胜利返航。

探秘

“地球第四极”

马里亚纳海沟被称为“地球第四极”，水压高、完全黑暗，是地球上环境最恶劣的区域之一，其最深处约11000米，相当于珠穆朗玛峰叠加华山的海拔高度。

“奋斗者”号让中国到达了全球深海装备和技术的制高点，中国人也首次来到了这个“人比到达过月球的人还要少”的地球深渊。

10909米是什么概念？

10米

普通人在不携带潜水装备可以下潜到的深度

113米

一名法国潜水员创造的裸潜纪录

332米

人在借助水下呼吸器后下潜到的最深纪录

10909米

水压超过110兆帕，相当于2000头非洲象踩在一个人的背上

深海游历之旅

1、布放

“奋斗者”号从“探索一号”科考船转移到海面

2、下潜

蛙人小队帮助潜器脱钩，潜器注水下潜，临近海底后抛掉第一组压载铁，达到悬浮在水中的均衡状态

3、坐底

在综合考虑潜水器速读、姿态和海底地质情况下，让“奋斗者”号人为地在海底着陆

4、巡航作业

在海底进行拍摄作业、巡航，同时采集洋底环境数据

5、抛载上浮

抛出两块压载铁，开始上浮；潜水器外层的浮力材料也会为潜水器提供足够的浮力

6、回收

通过蛙人挂揽、起吊等操作，“奋斗者”号回到母船怀抱

2012年，7000米级“蛟龙”号载人潜水器问世，创当时同类载人潜水器下潜深度7062米的世界纪录

2017年，4500米级“深海勇士”号载人潜水器获得突破，实现“关键技术自主化、关键设备国产化”

2020年7月起，“奋斗者”号累计完成30次下潜，其中8次突破万米

海试呈现“加速度”

“蛟龙”号从立项到海试用了10年，“深海勇士”号用了8年，“奋斗者”号用了4年。

国产化率超96.5%

根据国家相关规定测算，“奋斗者”号国产化率超过96.5%，更重要的是，实现了由集成创新向自主创新的历史性跨越。

“奋斗者”号的成长手册

A 近百家单位近5年研制 最关键组件在无锡安装

“奋斗者”号作为中国拥有自主知识产权的全海深载人潜水器，由中国船舶七〇二所牵头，近百家科研院所、高校、企业的近千名科研人员，经过艰苦攻关，历时4年多研制完成。其中，无锡市作为中国船舶七〇二所的驻地城市，就有近30家企业和科研单位参与。据介绍。“奋斗者”号最核心的载人舱由两个半球焊接而成，半球球壳的一体冲压、将半球焊成一个整体等工作，都是由无锡本地企业完成的。同时，焊接完成后，要对焊缝部位进行残余应力检测和无损探伤等，确保焊接能达到要求，敲定“合格章”的机构也是无锡的。

与此前的“蛟龙”号、“深海勇士”号一样，“奋斗者”号的关键组件也是在无锡安装完成的。作为制造业强市，无锡一直是中国载人深潜器研制、建造和载人深潜事业的积极参与者和主力军。“三台潜水器都诞生在无锡，无锡市、滨湖区领导都特别关注。”难得的是，“奋斗者”号的幕后团队是一群平均年龄30多岁的年轻人。“从‘蛟龙’到‘深海勇士’再到‘奋斗者’，经历了20年，始终是老同志支撑，年轻人在第一线，不断更新我们的技术，创新我们的成果。”中国船舶七〇二所所长、“奋斗者”号总设计师叶聪称。

B 为一道焊缝忙活八九个月，确保载人舱安全

圆球形的载人舱的安全可靠，是“奋斗者”号的头等大事。

最初，适合万米深海超高压(标准大气压的1100多倍)、低温(0℃-2℃)环境特点的载人舱球壳的选材并不好找，当时所有的钛合金材料均无法满足要求。而当材料找到并完成半球冲压后，另一个棘手的问题出现了：焊接工艺能行吗？焊缝到底能不能过关？

载人舱的选材决定了其焊接工艺要求极高、难度极大。根据“惯例”，当初团队准备了两对半圆形球壳，用于制作载人舱。但首次焊接后的焊缝无损探伤发现，焊缝部位的承压性能达不到要求，“要求焊缝处的性能必须和其他完整部位一致，否则就是事关安全的大问题。”问题很快被查了出来，症结是在工艺上。

团队认为，没有问题是解决不了的，得“摸着石头过河”。重新验证，改进工艺，经过八九个月的努力，终于突破了高强高韧钛合金材料的特殊焊接工艺，在世界上首次应用此类技术一次性成功完成半球赤道缝焊接，焊接质量满足技术指标要求。最终，通过在另一个球壳上的操作，顺利达到了安全性能要求。

C 新型固体浮力材料保障“快上快下”

相比“深海勇士”号，“奋斗者”号的海底作业时间延长了一倍，达到了6个小时。虽然与“蛟龙”号时间相当，但作业效率大大提升。这一切，得益于“奋斗者”号实现了“快上快下”。

而这，首先归功于一种新型固体浮力材料。研制团队认为，万米载人潜水器不仅要潜得深，还要能安全上得来。在超高压环境下，需采用可抵抗万米海深压力的新型固体浮力材料。一款满足万米深海超高压条件下高强度、低密度的固体浮力材料标准块，帮了大忙。同时，由于系统性解决了浮力材料粘接过程中的特殊控制工艺等难题，“奋斗者”号实现了增大有效载荷、减少外形尺寸的设计目标，为“快上快下”打下了基础。

此外，还要归功于一款百千瓦时级的“全海深锂电池组”。针对“奋斗者”号在万米海深环境长时间工作，中国自主研发的该电池组大幅度提高了潜水器的水下作业时间。

深海世界“妙不可言”

专为“深渊”定制 亲身感受深海的震撼

在这次海试期间，当接受央视采访时，海试团队成员说了一句“万米深渊，妙不可言”。“这次，中国人第一次亲身感受万米下海底带给我们的震撼。”一位团队成员说，每个人内心都非常激动，因为这是中国人自主设计并突破各项技术，达到了这样的状态。

为了此次要去的万米“深渊”，“奋斗者”号也是做足了准备。据介绍，万米“深渊”区域大部分都是海沟，沟的两侧都是特殊的生物、不同的地形存在，等等，既“妙不可言”，也意味着复杂的环境。在项目刚开始时，针对“深渊”的环境特点，包括压力参数、海水密度、水温、盐度等研制团队都做了充分的数据分析。在这个基础之上，确定了潜水器的设计参数，之后依据参数指导着各个设施组件的准备、打造，“像电池，我们要针对性考虑低温环境、高压等情况，很多的设计就是专门用于这个极限深度这个挑战。”

越来越“舒适” 从带干粮到吃上蛋炒饭

“总体上来说，驾驶室的空间还是那么大，但是舒适度已经非常高了。”作为团队中的长者，“深海勇士”号总设计师、“奋斗者”号副总设计师胡震告诉记者，作为三台潜水器的老总，他介绍，通过对载人舱的系统改造和优化，作业人员在操作时更加便捷和舒适。具体包括，对座椅角度进行了调整，让作业人员的坐姿更舒服。同时，对室内的“装修色彩”进行调整，缓解长时间作业带来的疲劳感。“特别是人机交互系统的重新布局、优化，大大便利了各项作业，使得深海作业也能状态轻松。以前下海带着干粮，比如面包、水果，现在可以吃上蛋炒饭和炒面了。”此外，另一大干扰——噪音也得以大大降低，基本影响不到正常工作。

又“坚强”又“娇气” 舱盖连沾染灰尘都不行

尽管此次海试中也遭遇了台风等恶劣天气，所去的地方也是极其复杂的环境，但总体上，“奋斗者”号表现很棒，出现了一些小的故障，都很快解决了。这主要得益于“奋斗者”号的设计，加入了“故障隔离”的理念——对不影响整个任务大局的小毛病，可以做到“防火墙”一般的隔离处置。

实际上，“奋斗者”号也有“娇气”的一面。比如载人舱的舱盖就很“金贵”。舱盖是载人舱唯一的活动区域，如果密封出问题，必然带来可怕的灾难。为此，团队的每个成员进出都很小心，就算是布质的帽子都不能磕碰到，“舱盖都是仔仔细细地擦干净，生怕沾染的一粒灰尘影响到密封性。”

张建波 【编辑:朱延静】