7月29日，世界首臺大體積深海低溫超高壓模擬裝置在三亞崖州灣載人深潛工程實驗室完成調試并通過現場技術驗收，預計今年8月開始投入運行。
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這個筒體內徑1.0米，筒深2.5米的大家伙就是深海低溫超高壓模擬裝置，業(yè)內俗稱“壓力筒”，它是專門為各種深海裝備及材料提供壓力測試而設置的。
中國科學院深海科學與工程研究所工程師 林覺智：因為深海裝備下海作業(yè)都要承受海水壓力，所以在出海前所有承壓的裝備以及材料都需要經過專門的壓力筒進行壓力可靠性測試，測試裝備的結構強度、密封性或疲勞性等。
這套裝置由筒體、框架、低溫控制系統(tǒng)以及增壓站、卸壓站、液壓控制和電控等模塊組成。在設計和技術上，與我國現有的深海超高壓試驗裝置相比，首次實現了高壓條件下的深海低溫模擬。
四川航空工業(yè)川西機器有限責任公司高級工程師 何曉：首先，這套設備我們是采用了新型的雙層式筒體結構，從而實現主機與控溫通道的集成設計；第二，我們課題組也是專門研制了一套低溫控制系統(tǒng)，實現低溫模擬。整個技術路線完全摒棄了傳統(tǒng)的外夾套式或盤管式的老路線，具有很強的創(chuàng)新性和可行性。
與深海超高壓模擬試驗裝置形成互補
據了解，目前我國現有的深海超高壓模擬試驗裝置，基本已經能夠實現全海深的壓力模擬，但是現實中的深海除了超高的壓力環(huán)境，還同時具有2-4攝氏度的低溫特征。而目前在國內甚至國際上，還沒有能夠實現可在線控溫的中大型全海深壓力模擬裝置。因此，基于目前實際試驗應用情況的迫切需求，2018年新立項研制了這套深海低溫試驗裝置。
主機與控溫通道集成設計 實現低溫控制
目前這套裝置最高試驗壓力可以達到200MPa（兆帕），最大優(yōu)勢在于通過主機與控溫通道集成設計實現低溫控制。那么，這套專門研制的低溫控制系統(tǒng)是如何運行的呢？
筒體主要由內套筒、外套筒以及外層的預應力鋼絲層組成，科研人員在內、外套筒之間預留了獨立的螺旋水槽，也就是冷卻通道，低溫控制系統(tǒng)主要由3套制冷機組和一個大約4立方米的水箱組成。
中國科學院理化技術研究所項目副研究員 楊少柒：低溫控制系統(tǒng)的難點是200MPa的增壓下，壓縮熱大，引起水溫升高，同時整個裝置的熱容很大。為實現溫度控制，首先利用制冷設備通過降溫通道將增壓裝置預冷到0℃左右，同時采用絕熱手段減少環(huán)境漏熱的進入，其次產生的流態(tài)冰水混合物注入筒內，利用冰的潛熱儲存冷量，實現增壓后桶內維持在4℃以下。
在提前設置相關參數之后，整個控溫流程基本由系統(tǒng)全自動完成。在筒內集成冷卻通道的做法，既保證了筒體的承壓性能，也大大提高了冷卻效率。
保障深海材料及儀器裝備壓力測試
據介紹，這臺大體積深海低溫超高壓模擬裝置可實現在線加卸壓自動控制，加卸壓速率為每分鐘0.5MPa至5.0MPa，筒內溫度控制范圍在2℃至常溫區(qū)間。那么，它將來投入哪些科考應用？
這套裝置建成后，將彌補我國在深海超高壓試驗裝置領域溫控的技術空白，實現深海超高壓低溫的真實環(huán)境模擬，與現有試驗裝置進行功能互補，有望為特種深海材料及儀器裝備提供超高壓及低溫的壓力試驗保障。
中國科學院深?？茖W與工程研究所工程師 林覺智：這里所說的特種深海材料和裝備，是指有些材料和裝備在壓力測試的時候，除了有高壓要求，還對溫度有一定要求。如果溫度太高了可能會影響到材料本身的性能，比如浮力材料和鈦合金載人艙，做壓力測試的時候，都是有低溫要求的。
另外，我國目前正在進行深海極地方面的前沿研究，這套裝備也可能能夠為將來開展極地低溫的海洋裝備和材料提供一定的技術積累和保障。
