「关注」科技成果深度看之“‘大国重器’面对面”(下)

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在《科技成果深度看之“‘大国重器’面对面”(上)》中,咱们聊了太空座椅、FAST促动器和主动反射面板等与太空探索有关的科研实物。今天小编将带领大家一起看看“创新决胜未来”科普展览中与地球、海洋有关的科研实物。废话不多说,赶紧开始吧!

一、热棒

乍一看这个“傻大黑粗”的东东,小编真没觉得这家伙有什么特别之处。不过详细了解一番之后,小编不由地对我国科技工作者竖起了大拇指。

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热棒

原来这个大铁棒叫做“热棒”,是青藏铁路运营过程中处理冻土病害、保护冻土的一种高效热导装置。大家都知道,青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路,它要经过大约550 公里的冻土区。冻土是指零摄氏度以下,并含有冰的各种岩石和土壤,在冬天时会冻结膨胀,夏天时会融化收缩。这种热胀冷缩现象会导致路基破裂或塌陷,给青藏铁路修建带来非常棘手的技术难题。

要说还是我国的科技工作者厉害,他们发明了了不起的冻土治理技术——低温热棒,能成功避免青藏铁路路基多年冻土层夏季融沉、冬季冻胀等不稳定问题,解决了多年来一直困扰科学家和铁路建设者的重大技术难题。

那热棒是如何做到的呢?

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一列进藏列车经过昆仑山冻土热棒试验区

热棒是一个密闭的空心长棒,里面装有液氨,而液氨的沸点是零下33.42摄氏度。热棒埋入冻土下5米深,地上露出2米。冻土中的热量可以使液氨蒸发成为氨气,来到热棒顶部,通过散热片将热量传导给空气,冷却后的氨气又液化为液氨,并在重力作用下回到热棒下部。这样,热棒单向传热和倒冷的特点可以保证冻土永远处于冻结状态,不会损坏路基。

二、“海翼”号水下滑翔机

大家看,这个黄色的小东西还加上了几个“翅膀”,难道它要假装潜水艇不成?

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“海翼”号水下滑翔机

原来这是由中国科学院完全自主研发、拥有自主知识产权的水下滑翔机。以前只听过空中滑翔机,没想到还有水下滑翔机,赶紧看看它有什么名堂吧。

水下滑翔机是一种新型的水下机器人,由于其利用净浮力和姿态角调整获得推进力,能源消耗极小,而且效率高、续航能力大(可达上千公里)。有了这么个宝贝,我国广阔海域的海水温度、盐度、浊度、含氧量以及洋流变化等信息,统统可以掌握,对开发海洋资源以及预防灾害都有重要的作用。

三、单人常压潜水装具

哇,这个高大威猛的橙色装备,难道是“钢铁侠”的新行头?

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单人常压潜水装具

No!No!No!它其实是一件单人常压潜水装具。这是一种拟人型深海载人水下作业系统,能在潜水时保持一个大气压的内部环境,没有加压或者减压的过程。穿戴了该系统的潜水员可直接到达深海进行现场观察,借助腕部的活动关节,通过两手的夹持器及专用工具完成水下作业任务。

单人常压潜水装具的优势在于它消除或减轻了潜水时水压变化所带来的生理不适感,延长了水下停留时间,提高了作业效率。它现在既能用于深海油气资源开发,完成管道铺设、平台搭建等工作,也能参与到各国的援潜救生项目中,执行水下快速评估及援救任务[1]。

四、“深海勇士”钛合金载人球壳

眼前的这个圆形“金属蛋”,小编当初想破脑袋也没想明白它是做什么的。

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“深海勇士”钛合金载人球壳

这竟然是“深海勇士”载人潜水器采用的耐压壳体!当潜水器下潜时,工作人员就在球壳里通过操作机械臂进行工作。它的内径为2.1米,壁厚56毫米,可承受水下4500米的海水压力(相当于球体要承受16481吨的压力),能够为工作人员水下作业提供安全保障。

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小编了解到,深海潜水器载人舱钛合金耐压球壳曾经是制约我国载人潜水器自主开发的技术瓶颈之一,这一成果填补了我国钛及钛合金大型装备制造领域中的诸多技术空白,标志着我国深海潜水器载人舱制造技术步入国际先进行列,结束了载人舱球壳依赖进口的被动局面,对于提升我国钛合金等新材料研制、先进装备制造工艺技术及拓展海洋开发等领域也具有重要推动意义[2]。

五、盾构机刀具

这个黑黑的大铁疙瘩是用来干什么的呢?难道是配重?

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盾构机刀具(从左到右分别是竖井钻刀、重型滚刀、镶凿滚刀)

小编发现,它竟然是盾构机刀盘上的刀具。盾构机是进行隧道施工的大型自动化机械,它是一个圆柱形的钢体,一边切削土壤,一边及时衬砌支撑,形成稳定的隧洞。

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盾构机刀盘

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盾构机滚刀

盾构机的刀具和我们生活中常见的刀有明显的不同,它没有锋利的刃,却有着厚重的身板。刀具是盾构机实现破岩的关键部位,针对不同的地质条件,选择适合的刀具种类是盾构机完成掘进工作的重要前提。这里展示的主要是盾构机刀盘上的滚刀,滚刀不仅在刀盘的带动下随刀盘进行公转,同时围绕自身的刀轴也在自转运动。通过滚刀不断地连续滚动,岩面被碾出一系列同心圆,形成裂缝;当岩石受力超过极限时,两个同心圆之间的岩石中间裂缝贯通,岩片被剥落,达到破岩挖掘的目的[3]。

怎么样,是不是和小编一样惊讶于这些“大国重器”的厉害!不仅如此,与“大国重器”的合影一定会让你成为朋友圈中最吸睛、最酷炫的那一个哟!还不赶紧前往中国科技馆一睹它们的风采?

特别说明:“创新决胜未来”科普展览位于中国科技馆东大厅短期展厅,无需购买主展厅门票,完全免费哦!

参考文献:

[1]姜旭胤,刘涛,王璇.常压潜水装具现状及关键技术综述[J]. 舰船科学技术,2013,35(9):1-8.

[2]太宣.“国之利器”是怎样打造的——宝钛集团研制 4500 米深潜器载人球壳纪实[N].中国有色金属报,2016-7-7(7).

[3]陈磊,闫洪,胡志,胡小武.国内盾构机滚刀磨损的研究概况[J].热处理技术与装备,2011,32(3):52-56.

中国科学技术馆展览教育中心张华文供稿


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