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“潜龙三号”深海遨游 离不开一项原创理论

2018-04-26 10:08 来源: 科技日报

经过两个海试潜次,“潜龙三号”通过现场专家组验收,4月24日在南海开始试验性应用第一潜。我国深海探索迈出坚实步伐,殊不知,这些傲人成绩,离不开前辈们在基础理论领域的突破与创新。

31年前,中国第一艘深潜救生艇研制成功,“强度稳定”这项原创理论也孕育而生。2014年,《强度稳定综合理论》专著由科学出版社正式出版。中国工程院院士、中国第一艘航空母舰“辽宁”舰总设计师朱英富评价这一理论认为,这是我国学者在世界基础科学研究领域的一项新贡献。

强度和稳定是普遍可感知的生活现象

“当年在大学学习时,关于强度理论和稳定理论的关系,老师只说:它们是两个不一样的理论,是各自独立、彼此分离的。”该书作者、90岁高龄的哈尔滨工程大学教授、博士生导师罗培林,对科技日报记者说起了研究缘起,当时就想搞懂大学时老师没讲清楚、自己没想清楚的问题。

罗培林说,强度和稳定是普遍可感知到的生活现象。比如扁担挑重物,承受不住而折断是强度问题;锤子钉钉子,长钉子与硬木头一敲就弯了,短钉子就更容易钉进去,是稳定问题。这两个问题看似是不同的物理现象,解决的方法也不一样。

解决中国第一艘深潜救生艇面临难题

1971年,中国海军要研制深潜救生艇,专门成立了一个研制工作组,代号7103,罗培林是这个组的副组长。历时6年研制,设计过程中却碰到了大问题:按照理论设计的潜水深潜器,重量比浮力大,下水后浮不起来——它太重了。要让它浮上来就得增加它的浮力。当时在国外是用浮力材料,但在国内既没有生产,进口也被封锁。罗培林想到的办法就是采用许多像篮球一样大小的球壳(浮力球)使它浮起来。

浮力球的实际承载能力和理论计算能力相差很多。按照经验公式,计算结果不准确。罗培林聚焦于球壳被压坏后的形状分析,建立了一种将稳定理论和强度理论综合起来的新理论,解决了浮力球承压力的计算难题。

1977年研制组用两个“浮力球”进行实物实验后获得的数据表明:用综合理论计算出的球壳承压能力预测值与实验值的相对误差不超过3%,并成功应用于获得国家科技进步一等奖的“7103深潜救生艇”。

为如今不断刷新纪录的各种潜水器研制奠定了基础

罗培林在武汉基地坚守了七年,正当7103项目研制取得重大突破,深潜救生艇深海演练的前夕,他突发胃穿孔,弥漫性腹膜炎,险些丧命。第一次胃穿孔经保守治疗后,他仍到研制基地坚持工作。不料,第二次又患胃穿孔,胃切除2/3。这时,从不服输的他,病塌上还继续整理科研报告。

该基础理论创新缘起于浮力小球,科研成果也应用于浮力小球。整体理论构建了球壳和圆柱壳的新理论方程,开辟出快速构建薄壳理论的通道,解决了准确计算球壳承压能力的难题,为如今不断刷纪录的各种潜水器研制奠定了基础。

作者: 李丽云   [责任编辑: 钟艳平]