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下潜万米,“奋斗者”号载人潜水器哪儿来那么大“力气”?
来源:国家国防科工局    发布日期:2021年01月13日    点击率:834次

  “奋斗者”号载人潜水器坐底马里亚纳海沟创造10909米载人深潜纪录!这也意味着七一二所研发的全海深锂离子电池组随载人潜器圆满完成海上试验。


  2016年,在科技部重点研发计划的支持下,我国启动了全海深载人潜水器及其关键技术的研制,标志着我国全海深载人潜水器研制工作全面拉开帷幕,正式迈入实施阶段,七一二所承担了为“奋斗者”号研制动力电源的重大任务。


  直面拦路虎,沉着应对克难关


  
此次“奋斗者”号载人深潜器将在被称为“地球第四极”的马里亚纳海沟开展作业,这里水压高、气温低、完全黑暗,环境极其恶劣,这对电池系统提出了严苛要求。


  张祥功在化学电源科研一线奋战十多年,“超高安全设计”是张祥功对团队的要求,更是对技术的自信。“奋斗者”号下潜作业深达万米,最大环境压力高达115兆帕,相当于指甲盖大小面积上需要承受约1.2吨重的大象体重,这对深潜器的动力心脏——锂离子电池提出了极其严格的耐压要求。


  耐压,成了张祥功遇到的第一只“拦路虎”。2017年,在全海深项目的首个重要节点——方案评审会召开前,在进行电池单体耐压性能测试中,当模拟深度到达约8000米时,电压突然下降至零,电池出现故障。


  张祥功带领团队在排除非因实验设备和操作方法的原因后,把注意力转移到电池单体本身,“我们创造性地探索出一种超耐压密封设计技术、超高安全性电池技术以及国内首创全海深耐压电子开关技术等,研制出百千瓦级全海深耐压锂离子电池组。”张祥功介绍。



  经过刻苦攻坚,张祥功率领团队成功研制出这种既具备超高安全耐压特性,又能大幅提高深潜器水下作业时间的锂离子电池组,实现了我国在深海关键技术装备上的突破,一揽子解决了多种万米深潜器的深海电池难题,填补了国内在该领域的技术空白,相关性能国际领先。


  数年磨一剑,百转千回终结果


  
“在万米深海,搭载三人进行长时间作业,一切都是未知的,一旦动力系统出现故障,后果不堪设想!”如何保证在极端环境下“动力心脏”万无一失,这是摆在张祥功面前的又一大难题。


  “我们经过了上百次的科学论证,再结合此前在‘海斗一号’上的成功应用经验,终于实现了从材料、系统集成到用户使用全环节、全生命周期电池安全可靠,保证了‘奋斗者’号任务执行。”张祥功自豪地说。


  “奋斗者”号代表了当前深海工程技术领域的顶级水平。顶级的背后,也包含了张祥功及其团队三年来的日夜坚守,是对极致安全耐压孜孜不倦地追求,哪怕是再小的一个元器件,都凝结着团队的汗水。


  “别看这只是一个小小的电子开关,为了把它做好,我们用了足足三年多的时间!”张祥功拿出一个零件说道。


  作为保护锂离子电池正常使用的关键元器件,全海深电子开关就好比心脏上的一道安全闸门,看似不起眼的小玩意儿却蕴藏着许多高精尖技术。


  由于没有成熟经验的理论数据支撑,张祥功率领团队通过多轮设计改进,几十次压力循环试验,最终成功研制出体积紧凑、能量消耗低、可控性高、可直接承压、质量轻的全海深电子开关,成功解决了在有限空间与极端条件下的多项优异性能集成难题,在关键元器件上实现自主可控,助力国产化核心技术实现突破。


  从300米到10909米,“奋斗者”号载人深潜器验证了我国特种电能源技术经受住实航考验,迈入一个全新发展的工程领域。


  未来,张祥功将继续带领七一二所深海电池研发团队为新型深海装备再添“强劲动力”,为海洋强国建设作出新的更大贡献!

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