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據(jù)《科技日報》6月13日報道，除了船舶、遙感衛(wèi)星，海底觀測網(wǎng)已成為第三種海洋觀測平臺——通過它，人類可以深入到水下觀測和認識海洋。

如果將各類纜系觀測平臺比作胳膊、腿，水下連接器就好比關節(jié)，對海底觀測網(wǎng)系統(tǒng)的建設、運行和維護有著不可替代的作用。

目前，北美、西歐和日本等十余個國家已擁有海底觀測網(wǎng)。2017年3月，我國最大規(guī)模的國家海底科學觀測網(wǎng)正式被批復建立，項目總投資超20億元，建設周期5年。該網(wǎng)將在我國東海和南海分別建立海底觀測子系統(tǒng)，實現(xiàn)東海和南海從海底向海面的全天候、實時和高分辨率的多界面立體綜合觀測，服務于科學前沿研究，并兼顧海洋環(huán)境監(jiān)測、災害預警、國防安全與國家權益等方面的需求。

遺憾的是，無論是國家海底長期科學觀測網(wǎng)，還是短期實驗觀測網(wǎng)，目前我國水下連接器市場基本被外國壟斷。

海底觀測網(wǎng)儀器觀測平臺  圖源：《科技日報》

體積約2個易拉罐 最高售價80萬元

水下連接器分為干插拔連接器和濕插拔連接器。

江蘇中天科技股份有限公司楊華勇博士告訴記者，干插拔連接器在陸上完成插拔操作，然后放入水下使用，我國已基本掌握該項技術。濕插拔連接器難度更高，過程好比充電插頭與手機在水下完成插合，充電完畢后直接在水中拔下插頭，目前仍沒有可用的國內(nèi)產(chǎn)品。

“濕插拔連接器為實現(xiàn)海底觀測網(wǎng)與海底電纜之間的可靠連接，以及觀測信息網(wǎng)絡系統(tǒng)的設備擴展與重組提供了解決方案。”國家海洋技術中心研究員羅續(xù)業(yè)說，經(jīng)過幾十年發(fā)展，目前已經(jīng)形成不同電壓等級的系列濕插拔電連接器和不同芯數(shù)的系列濕插拔光纖連接器，甚至濕插拔光電復合連接器。

從外觀上看，濕插拔連接器與兩個易拉罐大小相當。

“根據(jù)布放海域的水深、電壓的大小，以及多芯還是單芯，價格差別懸殊，最貴的售價約80萬元，最便宜的也要20萬元。”楊華勇說。

更重要的是，實驗觀測網(wǎng)要使用多個濕插拔連接器，并且連接器插拔次數(shù)壽命有限。

水下插合要滿足動態(tài)密封要求

有些規(guī)模大的觀測網(wǎng)在海底綿延數(shù)千公里，供電電壓達1萬伏甚至更高。

觀測網(wǎng)的電源被“裝”進一個叫接駁盒的“房子”里。在主干光電復合纜與主接駁盒的電能、通信傳輸，以及次接駁盒與傳感器的電能及通訊傳輸中，都要通過濕插拔連接器這道“關卡”。

濕插拔連接器其實是一對公頭和母頭，母頭被固定。

“好比注射器，如果活塞與管壁結(jié)合嚴密，推動活塞可以將注射器內(nèi)的液體全部排干凈。”楊華勇說，濕插拔連接器不僅要滿足應用時插合狀態(tài)的密封要求，還要滿足動態(tài)密封要求——在插針未插入時閉合密封，插針插入和插合到位過程中也要保持密封。

但其工作環(huán)境往往在幾千米的水下，巨大的壓力下“活塞”與“管壁”難免變形。

水下壓力也讓內(nèi)部空腔與外表面形成巨大壓差，連接器很難被拔開。

“我們將內(nèi)部腔體充滿液體，并通過彈性皮囊與外部海水接觸，海水壓力增加時，通過皮囊擠壓腔體內(nèi)部的液體，從而保證腔體內(nèi)外壓力平衡。”在楊華勇看來，壓力平衡技術為大深度水下插拔提供了解決方案，也給制造工藝和材料提出了很高要求。

連接器與配接纜間的連接和密封，與連接器的機械強度、耐水壓性能和信號傳輸性能直接相關。但水中插拔通常由水下機器人（ROV）完成，這對連接器機械強度和結(jié)構設計提出了高要求。

羅續(xù)業(yè)告訴記者，歷經(jīng)幾十年發(fā)展，這項技術才在歐美國家逐漸成熟。目前在建的海底觀測網(wǎng)系統(tǒng)使用的產(chǎn)品幾乎都來自美國Teledyne ODI，德國公司的產(chǎn)品在海上油氣開采方面擁有較大份額。

我國尚處于實驗樣機階段

“十二五”期間，在國家863計劃支持下，濕插拔連接器被正式列為水下組網(wǎng)項目的子課題。雖然科研經(jīng)費量不大，但也意味著我國濕插拔連接器技術研究正式起步。

在羅續(xù)業(yè)看來，這是因為隨著海上石油、天然氣開采和海底觀測網(wǎng)建設，原來“小眾”的濕插拔連接器有了更多舞臺，一旦研發(fā)成功，將拓展水下設備、儀器的使用范圍，極大推動海洋立體觀測網(wǎng)自主技術開發(fā)。

由于起步晚，多名采訪對象表示，在濕插拔連接器領域我國與國外差距明顯。前幾年，一臺原理樣機在實驗中被“擊穿”而喪失“武功”，并沒有在實際中應用。

“曾有國內(nèi)油企明確和我說，你們不要研制濕插拔連接器，研制出來我們也不敢用、不會用。”楊華勇理解，一旦連接器出現(xiàn)問題，油企將遭受巨大的經(jīng)濟損失。“近幾年我們開始自籌資金在‘啃難啃的骨頭’。因為一旦該連接器成為禁運品，整個海底觀測網(wǎng)的建設和運行將被迫中斷。”

多名采訪對象也表達了類似的觀點：海底觀測網(wǎng)事關國家安全，必須得到國家的高度重視。

最新消息是，最近國家已組織專家對水下濕插拔開展技術論證。

“目前我們基本掌握了原理，后續(xù)還要依靠市場和工業(yè)化手段來解決基礎材料、高精度加工工藝和深海應用試驗等問題。”楊華勇建議，濕插拔技術研究一定不能為了研究而研究，務必要按照產(chǎn)業(yè)化的理念來布局技術攻關，盡可能加速研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程。