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  • 1 # 鄭太尉觀天下

    減壓病是人體從深海中向上浮動過快,所引發的一種疾病。因此只在潛艇救援或者水下探險等人類潛水活動中,會涉及減壓病的環節。但是深海載人潛水器。本身就給內部人員提供了一個常壓的工作環境,不涉及減壓病的範疇。

    不過為了對抗深海60~110MPa 的海水壓力,深海載人潛水器耐壓結構的設計和製造至關重要。根據結構的保護物件和尺寸大小,將耐壓結構分為裝置耐壓結構和生命支援耐壓結構。裝置耐壓結構體積較小,通常裝載電子產品等裝置,一般為圓柱形筒體和球形端蓋組合形式。生命支援耐壓結構主要是載人潛水器的載人艙,體積較大,對材料和工藝要求較高。

    耐壓結構的材料主要有鋼、鈦合金、鋁合金、玻璃、陶瓷和複合材料,鋼有很長的研究歷史,應用非常廣泛,萬米載人潛水器“Trieste”號潛水器和“Archimède”號的耐壓殼體用的是鎳-鉻-鉬鍛鋼,該材料的屈服強度能達到 1 700Mpa。Deepsea Challenger 載人艙使用的材料是超高強度合金鋼,超高強度合金鋼的屈服強度能達到 1 370MPa 以上,抗拉強度能達到 1 620MPa。國內的寶鋼、鋼鐵研究院等單位具有製造超高強度的耐蝕合金鋼的技術和能力。

    鈦合金和鋁合金是應用很廣的兩種材料,其優點是比重小、比強度高。“蛟龍”號和“深海 6500”載人艙使用材料的是鈦合金。鈦合金載人艙的製造工藝有兩種:半球成型工藝和分瓣成型工藝。半球成型工藝是將大規格厚板直接衝壓成型半球,再採用電子束焊接兩個半球。分瓣成型工藝的缺點是焊縫多,對球殼的整體效能有影響,但對板材和衝壓能力的要求降低。

    目前供全海深載人艙選用的玻璃有矽酸鹽玻璃和有機玻璃。玻璃材料作為觀察窗材料已在全海深潛水器中得到應用,其強度和密封技術滿足要求。陶瓷具有優越的強度、硬度、耐氧化、耐腐蝕、耐磨耗等效能,由於其密度低,陶瓷在潛水器的應用可以減輕潛水器重量。“海神”號全海深無人潛水器曾使用陶瓷作為耐壓結構材料,複合材料比重小、比強度和比模量大。碳纖維與環氧樹脂複合材料的比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數倍,並具有優良的耐熱、耐疲勞、耐蠕變等效能。

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