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浙大深海接驳设备1700米南海试验成功

2019-07-23 11:00

是什么卡了我们的脖子——

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水下连接缺国产利器,海底观测网傍人篱壁

浙江大学HOME团队张锋、陈燕虎、张志峰等参加海试

国家海底科学观测网总体示意图

亟待攻克的核心技术

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海洋,占据了地球近7成的面积,这个也是为什么地球上的“超级霸主”,都是依靠强大的海军才实现的。而相应的,对海洋了解的越多,各国对于海洋的掌控力也在不断的上升,在拥有了船舶、遥感卫星这两项海洋观测方式之后,第三海洋观测方式正在兴起,而中国在这方面的发展就引起了美国的警惕。

本报记者 陈 瑜

海底观测网次级接驳盒水下插拔作业操作

为了加深对海洋的观测和认识,在船舶、遥感卫星之后,海底观测网正成为第三种海洋观测平台。截止到目前,包括美国、日本、欧洲部分国家在内,有十多个国家已经拥有了海底观测网,而我国最大规模的国家海底科学观测网,也在2017年被批复建立,投资超过了20亿元。西方国家在对此保持着高度关注的同时,也称这套海底观测网是中国的“水下长城”。

除了船舶、遥感卫星,海底观测网已成为第三种海洋观测平台——通过它,人类可以深入到水下观测和认识海洋。

2016年8月29日-9月6日,南海海底观测网络试验系统成功完成了在中国南海的海上布放、深海组网接驳测试、海底持续观测等建设任务,持续数天的测试均正常运行。浙大机械工程学院流体动力与机电系统国家重点实验室杨灿军教授所带领的HOME(Human-machine and Ocean Mechatronic Engineering team)研究团队研制的接驳盒设备顺利完成海底观测网络的组网接驳任务。海底观测网络是指能够对海底区域进行长期实时探测、传输数据、采集分析样品以及进行原位实验的海底无人网络系统,作为可以实现对海底进行长期实时观测的一种新型平台,它将是继调查船舶和遥感通信卫星之后,人类探测深海的第三个重要平台。南海海底观测网络试验系统属国家高技术研究发展计划海洋技术领域海底观测网试验系统重大项目,由中国科学院声学研究所牵头,浙江大学、中天科技海缆有限公司、同济大学、中国海洋大学、清华大学等多家单位参与建设。该项目的实施为我国海洋科学研究和海洋安全监测提供有力支撑。本次海试建立的海底观测网络试验系统是国际海底观测网的最高电压等级(10kV),在国内首次实现在超过1700米的深海区完成国内最长距离(约150公里)的海底观测网络组网建设任务,达到国内最大深度和最长距离。标志着中国海底观测技术已达到国际先进水平,具备了建设更大范围海洋观测组网的能力。目前,数据正源源不断地从海底传输到岸基服务器上,随时可以通过岸基服务器传到全球各地。 海底观测网络需要依靠一根纵深到深远海或者形成环网的主干缆,多个接驳盒挂接到主干缆上,再通过树状结构连接水下定点监测设备和水下移动设备,从而形成区域性的海底观测系统。因此,节点技术与装备研发是建设海底观测网络必经途径,海底接驳盒装备是其中的技术关键之一。在国家高技术研究发展计划、国家教育部985高校支持计划等项目资助下,浙大机械工程学院HOME研究团队15年持续致力于深海组网接驳技术攻关和设备研制。今年参加南海海试中,浙大的接驳盒设备主要承担海底观测网络的组网接驳任务。主要实现的功能包括:负责为海洋观测设备提供长期有效的10kV@10kW电力支撑和1G带宽通讯链路,可提供多电压等级和多通讯协议的外部扩展接口,可让所有海洋观测设备随时由深海机器人通过水下湿插拔接插件接入系统,进行海底观测网络的功能扩展。此前,浙大HOME先后成功进行了东海嵊山岛海试、美国蒙特雷湾组网海试、摘箬山岛海试,并于2014年成功建成摘箬山岛高压大功率(10kV@10kW)海底观测网示范系统,一直成功运行至今。据了解,浙大深海组网接驳技术还于2015年底开始进行了技术转化应用,浙江大学和江苏中天科技集团以及中天海缆公司等多方合资创立了中天海洋系统有限公司,并成功研发出“水下观测网水质监测系统”新产品,新产品已在北京钓鱼台进行了全国新产品发布。中天海洋系统有限公司在本次海试中也发挥了重要作用。(文 周炜,图片由课题组提供)

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如果将各类缆系观测平台比作胳膊、腿,水下连接器就好比关节,对海底观测网系统的建设、运行和维护有着不可替代的作用。

w88体育登陆,海底观测网模型

目前,北美、西欧和日本等十余个国家已拥有海底观测网。2017年3月,我国最大规模的国家海底科学观测网正式被批复建立,项目总投资超20亿元,建设周期5年。该网将在我国东海和南海分别建立海底观测子系统,实现东海和南海从海底向海面的全天候、实时和高分辨率的多界面立体综合观测,服务于科学前沿研究,并兼顾海洋环境监测、灾害预警、国防安全与国家权益等方面的需求。

通过去年的一篇文章我们可以知道,在观测网这一领域,中国属于进入的比较晚的。也正是因为这样,观测网中使用到的其中一个部件,水下连接器市场基本被外国所垄断。两个易拉罐大小的东西,最高售价可达80万元,西方国家甚至在有些时候,给钱都不卖。也因为这样,我国水下观测网的发展,受到了西方的影响。

遗憾的是,无论是国家海底长期科学观测网,还是短期实验观测网,目前我国水下连接器市场基本被外国垄断。

不过仅仅一年之后,终于在近日,相关方面传出了好消息。7000米水下,海底观测网终于有了国产的“关节”,干插拔水密连接关键技术,已经被我们攻克。而由此生产的水密连接器就是水下设备得以正常工作的重要部件之一,它的出现也让我们摆脱了对进口产品的依赖,打破了国外的技术垄断。

体积约2个易拉罐 最高售价80万元

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水下连接器分为干插拔连接器和湿插拔连接器。

海底观测网水密连接器

江苏中天科技股份有限公司杨华勇博士告诉记者,干插拔连接器在陆上完成插拔操作,然后放入水下使用,我国已基本掌握该项技术。湿插拔连接器难度更高,过程好比充电插头与手机在水下完成插合,充电完毕后直接在水中拔下插头,目前仍没有可用的国内产品。

根据相关媒体的报道我们可以知道,去年我们就已经掌握了干插拔水密连接技术的相关原理,仅一年时间我们就将它从理论化为现实,实际上也多亏了相关科研工作者的未雨绸缪。江苏中天科技股份有限公司的杨华勇博士就表示,“近几年来,我们开始自筹资金在‘啃难啃的骨头’,因为一旦该连接器成为禁运品,整个海底观测网的建设和运行将被迫中断。”

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