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《科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

由中国科学社于1933年8月创刊,距今已有80年的历史。《科学画报》在80年的办刊历程中,形成了通俗生动、图文并茂地介绍最新科技知识,形式多样地普及科学技术的特点,对提高广大群众的科学水平,启发青年爱好科学、投身科学事业起了很大的作用,当今的不少著名学者、教授、科学家,青少年时代都曾受到它的熏陶和启发。

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能“上天入海”的绳索

2021-06-09 11:19:00

  一根绳子能做什么?结绳记事,捆扎物品,制作中国结⋯⋯其实,绳子的用途不止这些。从潜入深海的“蛟龙”号载人潜水器,到飞向火星的“天问一号”探测器,大国重器上天入海都离不开各种绳子。当然,它们使用的不是普通的绳子,而是高性能特种编织物。

  填补国内外空白

  高性能特种编织物指用高性能纤维经特种编织技术与装备编织成型的绳缆、带、网和管类编织物,它们具有超高可靠性、超高比强度、超长超大尺寸、延伸率精准可控、耐高压、耐腐蚀、耐高低温、耐磨损、功能与结构独特等优点。高性能特种编织物可用于飞船返回舱回收救援、航母系泊锚泊、深潜器安全防护与通信、海洋军工伪装等尖端国防领域,在远洋科考、救援与打捞、电力缆牵引、高空作业、公共安全与防护等诸多民生领域也有重大需求。

  随着我国综合国力迅速上升,对国家重大战略以及重要民生领域的高端技术与装备的需求不断增长,研发高性能特种编织物编织技术与装备迫在眉睫。相关研究首先要解决精确成型的难题,因为特种编织物如果不能精确成型,其高性能就无法实现。然而,高性能特种编织物的精确成型技术与装备不是长期被国外垄断,就是在国内尚属空白。

  为了突破行业瓶颈,东华大学联合江苏徐州恒辉编织机械有限公司、江苏泰安鲁普耐特集团有限公司和山东青岛海丽雅集团有限公司等行业龙头企业,组成一支产学研结合的团队。经过近10年攻关,项目团队取得了一系列重大创新。

  项目团队提出了特种编织物数字化设计与精确成型理论,发明了无接头扣环绳缆、多层复合绳缆、特种管类编织物等多类型特种编织物自动编织技术,研制了五大类特种编织机成套装备,实现了成型工艺参数精确调控、产品精确成型和高性能化。项目成果打破了国外的技术垄断,填补了多项国内外空白,有力推动了行业发展与产业升级,深刻影响了国际高技术纺织品产业的格局。

绳子

  “上天入海”的“特种兵”

  高性能特种编织物具有多种高性能,堪称编织物中的“特种兵”。项目团队研发的高性能特种编织物已经广泛应用于“蛟龙”号载人潜水器、“科学”号海洋科考船、国家战略先导海洋科学项目、大型飞船返回舱、万米深渊级科考、深海潜标实时传输等重大科研项目。有人形象地说,他们研制的是能够“上天入海”的绳索。他们的产品替代了进口产品,达到国际先进水平,打破了长期以来欧美绳索称霸世界的局面。

  以船用缆绳为例。当遭遇极端天气或发生事故时,缆绳有可能因超负荷而断裂。绷紧的缆绳内部储存的能量迅速释放,缆绳会发生猛烈回弹,高速扫向岸边或甲板,导致周围人员伤亡。分次断裂技术能够有效提高缆绳的安全性。这种技术能让缆绳在意外来临时分多次断裂,既能削弱缆绳的回弹冲击力,还能让缆绳首次断裂时发出的巨响作为警报,让人们有足够的时间进行突发情况的应急处理,保护人身和设备的安全。

  多年来,分次断裂技术一直牢牢掌握在美国人手中。项目团队经过不懈努力,攻克了技术难关,成功为这项高精尖技术刻上了中国印记。

  忠诚和坚守

  科技创新的背后是团队成员对事业的忠诚和坚守。无论面对什么挑战,他们都不会失去做好、做成功的决心和信心。团队曾在碳纤维复合材料大尺寸结构件预成型体的研究中久攻不克,前前后后花了一年时间才解决问题。用团队负责人孙以泽教授的话说:“每一项关键技术的突破都凝结了团队成员很多个难眠之夜以及机器人般的工作方式。”

  2009年夏,我国自主研制的载人潜水器“蛟龙”号即将海试,潜水器顶部需要安装一盘长达9000米的救生绳索,一旦发生全部抛载还无法上浮的事故,就由母船通过这根绳索把潜水器拉上来。接到任务后,项目团队第一时间组成了攻坚小组日夜攻关。几个月的时间,团队成员吃住在工业园,天天搞研究,不仅在车间试制,还到海上做现场试验。看似普通的一根绳索,制作过程却需要十几道工序,每一道工序又要经过几十次甚至几百次的试验。经过连续奋战,他们提前完成任务,交出了一条合格的绳索。其强度是同直径钢缆的5倍。可以说,这是一根用创新技术铸就的名副其实的“救命绳”。

绳子

  向远方延伸

  目前,项目成果已实现大规模产业化。特种编织装备占国内25%以上市场份额,出口60多个国家;高性能特种编织物出口80多个国家。在2018年度国家科学技术奖励大会上,“高性能特种编织物编织技术与装备及其产业化”项目荣获国家科学技术进步二等奖。

  项目团队没有停下脚步,他们在科学研究的道路上继续忘我前行。2020年7月我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射成功。这一国家重大科研工程中也应用了高性能特种编织物及相关技术,其中包括为着陆器提供着陆伞绳连接技术,以及用于着陆器耐冲击试验的特种弹性绳索。

本文来自《科学画报》

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