?;侯I跑深海固體浮力材料國產化進程
隨著建設海洋強國戰略的提出,我國進一步加大了對深海的開發力度,目前主要是利用載人或無人深潛器在深海中進行觀察、攝影、測量、取樣,設置必要的儀器設施,或是開展水下作業等。而要解決深潛拖體、深潛器和水下機器人等的耐壓性、結構穩定性問題,并為其提供足夠的凈浮力,深海固體浮力材料就成為必不可少的元素。
固體浮力材料是發展現代深潛技術的重要組成部分,對保證潛器所必需的浮力、提高潛器的有效載荷,減小其外形尺寸等有著重要的作用,尤其體現在大深度的潛器中。深海裝備下潛的深度越大,受到的壓力就越大,這意味著固體浮力材料必須有良好的耐壓性。固體浮力材料需長期浸泡在水中,這要求其必須耐水、耐壓、耐腐蝕和抗沖擊。在海洋中,每增加100米深度,物體受到的壓強就將增加約10個大氣壓,即1兆帕。因此,深海中使用的固體浮力材料,既需具有極高的強度,也要有很低的密度。浮力材料的密度與抗壓強度指標是相對立的,凡是密度小的材料,其抗壓強度一般都低;而強度高的材料,其密度又較大。如何實現這對矛盾的對立統一,是研究制造材料的關鍵。
?;菏俏覈^早開展深海固體浮力材料研發的機構,曾參與了從國外引進“蛟龍”號深海固體浮力材料的技術談判和商務談判工作。當時,我國還不能生產7000米以下深的載人深潛器所需的固體浮力材料,基本是從國外引進的。這類產品不僅科研價值較大,對實施海洋強國戰略也有重要的作用。1992年,?;簩iT成立了輕質耐壓復合材料課題組,并成功研發出可加工固體浮力材料。該產品是一種低密度、高強度無毒、無害、無味的輕質耐壓復合材料,屬于特種海洋工程材料,具有密度低、耐壓強度高、吸水率低且穩定、可機械加工性與耐候性好、對環境無污染等特點。到目前為止,這個項目已經獲得了10項發明授權。RECON-IV型水下機器人、“海極”號和“海潛Ⅱ”號水下機器人、我國自主和遙控混合型水下機器人“北極ARV”、“海龍”號3500米深海取樣型無人遙控潛水器、4500米深海作業系統等都采用了海化院制作的固體浮力材料。為實現水下11000米,突破浮力材料在應用方面的限制,?;洪_始轉向研制可加工固體浮力材料。該院使用環氧樹脂和空心玻璃微珠做成的浮力材料,通過增加浮力材料的體積,減小浮力材料的密度,從而增加浮體的排水量,起到增大浮力的作用。目前,?;荷a的深海固體浮力材料已形成從水面至水下11000米全海深用系列化產品,性能達到國際先進水平,技術處于國內水平。
空心玻璃微珠是突破技術的關鍵點。一顆玻璃微珠的直徑只有100微米,也就是說,10顆玻璃微珠排在一起也只有1毫米,如果拿在手里看才能清晰地看到一個個玻璃球。這種“體質”使得空心玻璃微珠密度小、抗壓性能強。采用這種新型工藝生產的固體浮力材料有著良好的耐候性和耐海水性。?;簽?ldquo;彩虹魚”號提供的深海固體浮力材料密度小于0.7,耐壓強度超過140兆帕,安全系數可達1.27倍,技術水平已經超過了國外某國的同類產品。
隨著深海固體浮力材料在開發海洋中的重要性日益凸顯,我國開始不斷加大深海固體浮力材料的研發力度。目前,國內已有十幾家企業和科研機構院所在進行深海固體浮力材料的研發,僅在青島就有4家企業。在研發技術方面,我國先后采用了化學發泡法、環氧樹脂和空心玻璃微珠等生產固體浮力材料。其中,?;菏褂?strong>環氧樹脂和空心玻璃微珠做成的浮力材料,通過增加浮力材料的體積,減小浮力材料的密度,增加浮體的排水量,起到增大浮力的作用。目前,我國已經形成了具有自主知識產權的浮力材料系列產品,并得到了廣泛的應用。作為國內該領域的“領頭羊”,海化院的年產能達到了1500立方米,累計實現銷售收入已超過2000萬元,有進一步擴大產能的計劃。由哈爾濱工程大學提供技術支持,臺州中浮新材料科技股份有限公司年產能達到200萬立方米的深水浮力材料自動化生產線已經投產。同時,深海固體浮力材料全面國產化不僅擺脫了我國長期依賴進口的局面,而且為我國深海裝備走向深海節省了大量成本。
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固體浮力材料是發展現代深潛技術的重要組成部分,對保證潛器所必需的浮力、提高潛器的有效載荷,減小其外形尺寸等有著重要的作用,尤其體現在大深度的潛器中。深海裝備下潛的深度越大,受到的壓力就越大,這意味著固體浮力材料必須有良好的耐壓性。固體浮力材料需長期浸泡在水中,這要求其必須耐水、耐壓、耐腐蝕和抗沖擊。在海洋中,每增加100米深度,物體受到的壓強就將增加約10個大氣壓,即1兆帕。因此,深海中使用的固體浮力材料,既需具有極高的強度,也要有很低的密度。浮力材料的密度與抗壓強度指標是相對立的,凡是密度小的材料,其抗壓強度一般都低;而強度高的材料,其密度又較大。如何實現這對矛盾的對立統一,是研究制造材料的關鍵。
?;菏俏覈^早開展深海固體浮力材料研發的機構,曾參與了從國外引進“蛟龍”號深海固體浮力材料的技術談判和商務談判工作。當時,我國還不能生產7000米以下深的載人深潛器所需的固體浮力材料,基本是從國外引進的。這類產品不僅科研價值較大,對實施海洋強國戰略也有重要的作用。1992年,?;簩iT成立了輕質耐壓復合材料課題組,并成功研發出可加工固體浮力材料。該產品是一種低密度、高強度無毒、無害、無味的輕質耐壓復合材料,屬于特種海洋工程材料,具有密度低、耐壓強度高、吸水率低且穩定、可機械加工性與耐候性好、對環境無污染等特點。到目前為止,這個項目已經獲得了10項發明授權。RECON-IV型水下機器人、“海極”號和“海潛Ⅱ”號水下機器人、我國自主和遙控混合型水下機器人“北極ARV”、“海龍”號3500米深海取樣型無人遙控潛水器、4500米深海作業系統等都采用了海化院制作的固體浮力材料。為實現水下11000米,突破浮力材料在應用方面的限制,?;洪_始轉向研制可加工固體浮力材料。該院使用環氧樹脂和空心玻璃微珠做成的浮力材料,通過增加浮力材料的體積,減小浮力材料的密度,從而增加浮體的排水量,起到增大浮力的作用。目前,?;荷a的深海固體浮力材料已形成從水面至水下11000米全海深用系列化產品,性能達到國際先進水平,技術處于國內水平。
空心玻璃微珠是突破技術的關鍵點。一顆玻璃微珠的直徑只有100微米,也就是說,10顆玻璃微珠排在一起也只有1毫米,如果拿在手里看才能清晰地看到一個個玻璃球。這種“體質”使得空心玻璃微珠密度小、抗壓性能強。采用這種新型工藝生產的固體浮力材料有著良好的耐候性和耐海水性。?;簽?ldquo;彩虹魚”號提供的深海固體浮力材料密度小于0.7,耐壓強度超過140兆帕,安全系數可達1.27倍,技術水平已經超過了國外某國的同類產品。
隨著深海固體浮力材料在開發海洋中的重要性日益凸顯,我國開始不斷加大深海固體浮力材料的研發力度。目前,國內已有十幾家企業和科研機構院所在進行深海固體浮力材料的研發,僅在青島就有4家企業。在研發技術方面,我國先后采用了化學發泡法、環氧樹脂和空心玻璃微珠等生產固體浮力材料。其中,?;菏褂?strong>環氧樹脂和空心玻璃微珠做成的浮力材料,通過增加浮力材料的體積,減小浮力材料的密度,增加浮體的排水量,起到增大浮力的作用。目前,我國已經形成了具有自主知識產權的浮力材料系列產品,并得到了廣泛的應用。作為國內該領域的“領頭羊”,海化院的年產能達到了1500立方米,累計實現銷售收入已超過2000萬元,有進一步擴大產能的計劃。由哈爾濱工程大學提供技術支持,臺州中浮新材料科技股份有限公司年產能達到200萬立方米的深水浮力材料自動化生產線已經投產。同時,深海固體浮力材料全面國產化不僅擺脫了我國長期依賴進口的局面,而且為我國深海裝備走向深海節省了大量成本。
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