揭秘“奋斗者号”深海抗压之谜

揭秘“奋斗者”号万米深潜如何抗压

2020年11月10日8时12分，我国全海深载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，创造了中国载人深潜的新纪录，标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。

“奋斗者”号全海深载人潜水器是我国“十三五”国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项的核心研制任务。面对世界最大下潜深度1万米的挑战，“奋斗者”号在钛合金载人舱、深海锂电池、浮力材料等多个关键技术领域实现多项重大突破，核心部件国产化率超过96.5%。

“奋斗者”号钛合金载人舱可以搭载3名潜航员，一名面向舷窗，两名面向后方。整个舱体内外都是钛合金，可以搭载多种高性能作业装备，开展万米深渊科考。

钛合金载人舱球壳需要承受万米深海巨大的水压，相当于2000多只大象踩在一个人的背上。此前，我国研制的4500米载人潜水器使用的是世界上最大的单体钛合金球壳，直径2米。此次“奋斗者”号使用的载人舱球壳，直径虽然只增加了20厘米，但载人舱的钛合金材料使用量、焊缝长度、加工制造精度等都大幅增加，技术难度也大大增加。

中国船舶七〇二所“奋斗者”号总设计师、万米海试总指挥叶聪介绍，载人舱是世界上最大、搭载人数最多的一个全海深载人舱，可以容纳3个人。整个钛合金载人舱的球壳，可以比喻成“奋斗者”号的心脏，在万米深海中，要承受1亿帕斯卡左右的压力，相当于2000只大象踩在一个人的背上。

为了保障潜水器在万米深海的安全和作业能力，我国自主研制了新型钛合金材料Ti62A。这种钛合金材料不仅强度高、韧性好，而且具备优异的焊接性能和加工性能，能够满足载人舱球壳在深海极端高压环境下的服役要求。

中国船舶七〇二所“奋斗者”号副总设计师李艳青介绍，载人舱所使用的钛合金材料Ti62A，是我国自主研制的新型钛合金材料，具有强度高、韧性好、可焊接、比重小等特点，特别适合应用在深海装备上。

载人舱的球壳需要两块半球分别冲压成型后，再进行焊接合龙。由于钛合金材料在焊接过程中极易出现焊缝开裂、变形等问题，因此，对焊接工艺要求极高。

中国船舶七〇二所“奋斗者”号载人舱焊接工程师刘奋飞介绍，载人舱的球壳要经历冲压、锻造、焊接等一系列加工过程，由于钛合金材料对焊接工艺参数非常敏感，在焊接过程中，焊缝区容易出现晶粒粗大、韧性下降等问题，因此，载人舱的焊接工艺难度非常大。

为了攻克载人舱焊接技术难题，科研人员经过反复试验，最终采用电子束焊接技术，成功实现了载人舱球壳两块半球的成功合龙。

中国船舶七〇二所“奋斗者”号载人舱焊接负责人马小伟介绍，载人舱的球壳是由两块半球焊接而成，由于钛合金材料对焊接工艺参数非常敏感，因此，在焊接过程中，需要严格控制焊接速度、焊接电流、焊接电压等参数，确保焊缝质量。

“奋斗者”号全海深载人潜水器使用的载人舱钛合金球壳，直径2.2米，是世界上最大、搭载人数最多的载人舱球壳。它的成功研制，不仅标志着我国在钛合金材料、焊接工艺等领域取得了重大突破，也为我国深海探测和科学研究提供了有力支撑。

除了钛合金载人舱，“奋斗者”号还搭载了我国自主研制的深海锂电池和浮力材料。深海锂电池可以为“奋斗者”号提供持久稳定的能源供应，而浮力材料则可以让“奋斗者”号在深海中轻松上浮和下潜。

中国船舶七〇二所“奋斗者”号能源系统负责人张伟介绍，“奋斗者”号使用的深海锂电池，具有能量密度高、循环寿命长、安全性好等优点，可以为“奋斗者”号提供持久稳定的能源供应。

中国船舶七〇二所“奋斗者”号浮力材料负责人杨燕妮介绍，“奋斗者”号使用的浮力材料，具有密度低、强度高、耐腐蚀等优点，可以让“奋斗者”号在深海中轻松上浮和下潜。

“奋斗者”号全海深载人潜水器的成功研制和万米海试，是我国深海探测和科学研究领域取得的重大成果，也是我国海洋科技自立自强的重要里程碑。未来，“奋斗者”号将继续在深海探测和科学研究领域发挥重要作用，为人类探索深海奥秘、保护海洋环境、开发海洋资源作出更大贡献