蛟龙号载人潜水器研制及海试的组织
李向阳，刘峰
(中国大洋矿产资源研究开发协会，北京，100860)
摘要：介绍蛟龙号载人潜水器研制与海试阶段的组织情况，重点论证各阶段的组织工作重点。通过对项目情况的总结介绍，对以后我国深海大型装备研发的组织提出一些建设性建议。
关键词：载人潜水器；研制；海试
中图分类号：U674.941 文献标志码：A 文章编号：1672-7207(2011)S2-0010-03
Development of manned submersible JIAOLONG and organization of its sea trials
LI Xiang-yang, LIU Feng
(China Ocean Mineral Resources R&D Association, Beijing 100860, China)
Abstract: The development of the manned submersible JIAOLONG and the organization of its sea trials are introduced emphasized on the organizing keystones in each stage. Some constructive proposals are brought forward to the future organization of the development of large-scaled deep sea facilities in China.
Key words: manned submersible; development; sea trials
蛟龙号载人潜水器研制项目是国家高技术研究发展计划(“863”计划)支持的重大项目之一。项目确定的总体目标是研制一台采用多种高新技术、新材料和新工艺集成起来的深海载人潜水器，其特点是具有世界同类型潜水器的最大下潜深度——7 000 m，具备针对作业目标的悬停定位能力，具备先进的水声通信和海底微地形、小目标探测能力，具有多种高性能作业工具，能在海洋环境下完成保温保压取样和潜钻取芯等特殊任务。
从2002年立项研制到2009年完成陆上研制具备出海试验条件，蛟龙号共经历了方案设计、初步设计、详细设计、加工建造、陆上总装联调、水池试验等6个阶段。从2009年8月到2010年7月的11个月时间内，蛟龙号载人潜水器圆满完成了50，300，1 000和3 000 m的海上试验工作，最大下潜深度达到3 759 m，使我国成为继美国、法国、俄国、日本之后第5个具备3 500 m级载人深潜能力的国家。
项目启动之初，国家海洋局作为项目的组织部门即牵头成立了项目领导小组，加强对整个专项的组织领导，中国大洋协会作为业主负责项目的具体组织实施。为了使蛟龙号载人潜水器研制成功能够投入日常使用，项目一开始即从系统工程管理角度出发，从载人潜水器本体系统，水面支持系统、潜航员选拔培训和深海基地建设等4个方面构建了项目总体框架。从项目总体层面，成立了总体专家组，在各系统内分别成立了潜水器本体总师组、水面支持系统总师组、潜航员选拔培训专家组、国家深海基地建设专家组等技术组织，为项目各系统的顺利实施创造了组织条件。
蛟龙号载人潜水器的研制探索了一套适合我国国情的组织管理模式。在此，本文作者仅围绕蛟龙号载人潜水器本体研制和海试阶段的组织工作进行介绍，其他方面不作赘述。
1 蛟龙号载人潜水器研制
蛟龙号所确定的各项技术性能指标与国际上现役的其他同类潜水器相当。然而，同世界上各深海技术发达国家相比，我国深海基础技术能力却存在不小差距，尤其是关键零部件研发和基础加工能力亟待加强。以钛合金载人球舱的加工制造为例。按照设计，蛟龙号载人球舱内径2 100 mm，厚度76 mm。国际上现有3种载人球舱加工工艺。一是无焊接工艺，即先铸造2个半球，然后用螺栓将2个半球连接成整球。二是半球成型工艺，即先锻造2个半球，然后再将2个半球焊接成整球；三是分瓣成型工艺，即先锻造球瓣，然后将各个球瓣焊接成半球，最后再将2个半球焊接成整球。从以上3种工艺看，要完成钛合金球壳的加工，大构件的铸造、锻造能力以及厚板的焊接能力是关键。而在蛟龙号研制初期，国内根本不具备如此钛合金大构件的铸造和锻造能力。除此之外，国内深海关键零部件还未形成系列化的产品，这都对我国第一台蛟龙号载人潜水器的组织研制提出了新的挑战与要求。
1.1 明确研制目标与应用方向
研制之初，国家“863”计划即明确了蛟龙号载人潜水器的研制目标，中国大洋协会从应用角度出发，明确了蛟龙号载人潜水器国际海域资源科学与环境调查的应用方向，确定了蛟龙号所具备的各项作业功能。除载人潜水器所具备的上浮下潜、航行、控制、通信、生命支持等基本功能外，还包括了以海底现场勘查为主的钴结壳取芯器、热液取样器、机械手等设备和以温盐深传感器为主的环境探测设备，从而保证了潜水器未来可以满足我国国际海域资源科学与环境调查的基本应用需要。
1.2 全力确保关键指标的实现
从项目的标志性指标入手，项目组加大了对关键技术的研发力度，组织了国内一大批优势单位联合进行攻关。通过近6年时间的努力，先后在载人潜水器总体设计技术、大深度耐压结构技术、大容量电池技术、自动控制技术、海洋声学数字通信技术等方面取得突破。在研制过程中，所有安装设备及部件均通过1.1倍设计压力的试验考核，为蛟龙号顺利完成研制奠定了基础。研制过程中，通过方案设计、初步设计、详细设计等关键节点的专家评审，确保了关键技术指标的顺利实现。
1.3 始终注重各系统间的协调
潜水器本体系统共包括总体、结构、控制、液压、声学等11个分系统，除此之外，潜水器本体系统还与水面支持系统、潜航员选拔培训结合紧密。为此，研制中我们加强了各系统间的协调。水面支持系统与潜水器本体系统，潜航员选拔培训与潜水器本体，基地保障条件与潜水器本体的技术接口均在项目研制过程中进行了逐一明确。通过海上试验验证，潜水器与水面支持系统间的技术接口准确，海试中潜水器布放回收顺利。
1.4 积极开展国际多双边合作
为破解蛟龙号研制过程中所遇到的技术难题，我们积极寻求国际合作，先后与俄罗斯、美国、法国等深海技术强国建立了良好的技术合作关系，引进、消化和吸收了一大批国际先进技术，为我国深海技术的跨越式发展提供了经验。通过潜水器研制的合作，也为潜航员培训开辟了新的途径，由此而成功组织的中美首次联合深潜为后续蛟龙号载人潜水器融入国际深潜界，并建立一种开放的应用机制摸索了经验。
1.5 重视质量管理和监理机制
潜水器本体研制过程中，项目组设立了专职质量师，负责研制过程中的质量管理工作。通过建立质量保障大纲，落实质量管理体系，有效保障了研制任务的完成。与此同时，项目组还开创性地引入了第三方监理机制。通过聘请专业的监理公司对项目执行进度和质量进行监理，在业主和研制单位间建立起了有效的沟通桥梁，确保了项目的顺利实施。
1.6 加强基础关键技术的研发
为从根本上解决制约我国深海技术发展的瓶颈问题，在蛟龙号载人潜水器的研制过程中，项目组还有针对性地支持了大深度浮力材料、水密接插件、声学换能器、水下无刷电机等一批深海基础关键部件的研发工作。目前，水下无刷电机等部件已经在后续蛟龙号的改进中实现了应用。
2 蛟龙号载人潜水器海试
海试是验证装备设计功能与性能的重要阶段，同时也是装备步入日常运行前操作规程的演练与完善阶段。由于蛟龙号是我国研制的第一台大深度载人潜水器，因此海试的组织工作得到了国家各有关部门和各参试单位的大力支持与高度重视。中国大洋协会按照“精心组织、安全第一、层层把关、责任到人”的原则具体组织各参试单位开展了海试工作。海试成立了现场指挥部和临时党委。按照试验需求，现场下设了四个层别的岗位，并明确了每个岗位的职责。
2.1 现场组织
2.2.1 试验程序规范
按照海上试验大纲的要求，海试现场制订了每个试验阶段的实施细则，细化了每一次下潜试验的具体试验内容和目标。试验过程中严格按照实施细则规定的要求执行。试验前，严格按照试验检查情况填写试验准备表格，试验中随时记录试验数据，试验返回后及时处理试验数据。海试现场实行每日例会制度，针对海试出现的问题纳入质量管理体系进行跟踪，直至问题解决形成闭环。整个海试过程中实现了表格化、程序化和制度化，保证了海试数据的真实性和有效性。
2.1.2 试验目标明确
海试现场紧紧围绕潜水器设计功能和性能的试验验证为主线，通过合理安排，分批对其进行了验证。通过具体试验操作，逐步形成了一套较为完整的蛟龙号载人潜水器操作维护规程，为下一步海试和以后日常维护操作使用提供了依据和经验。通过蛟龙号37次下潜试验的磨练，海试队伍进一步成熟，逐渐掌握了一套安全、有效的海试方法，具备了现场发现问题、排除故障、解决问题的能力。
2.2 海试保障
项目组从海试环境、备品备件、气象等方面入手为海试提供保障。海试准备阶段，中国大洋协会专门安排航次对海试区域的海洋环境进行了长期观测，试验前又对海试区域的流网等漂浮物进行了清扫，海试中又组成了警戒编队对海试执行警戒任务，防止不明船只闯入试验海区。项目组还为海试采购了相应的备品备件，以保障试验的顺利进行。在各项保障条件的落实下，载人潜水器1 000 m和3 000 m海试安全、圆满完成。
3 对我国深海大型装备研发的几点建设性意见
通过蛟龙号载人潜水器的研制和海试，借鉴国际上类似载人潜水器研制的做法，下面就我国深海大型装备的研发谈几点建设性意见。
一是要坚持应用为导向。根据业主需求定位装备功能，避免需要的功能不具备，研制的功能不需要的尴尬局面。从应用角度出发，注重装备的人机工程学和人机界面设计，逐渐从技术装备先进向应用成本合理方向转变。
二是要突出项目的系统性。装备研发前即明确装备的支持母船，具体操作队伍，避免装备研制完成后，无专门人员负责操作，装备在航率低等现象，确保研制的装备能够真正发挥作用。
三是要重视装备的海试过程。要通过海试发现问题，为装备改进提供依据，同时为操作使用积累经验。只有充分的海试，才能够真正提高装备的可靠性和操作性。
四是要重视装备后续的日常运行。要有一套固定的运行机制确保装备的在航率，如果研制成功的装备无法投入应用，则再先进的技术也无法形成有用的调查能力，其本身就是对科技资源的巨大浪费。
致谢：
本文所论及的工作是蛟龙号载人潜水器项目组全体智慧的结晶。在此，特别感谢为本项目的顺利实施而付出艰辛努力的所有科学家和工程技术人员，以及所有为项目出谋划策的各位专家和学者。
(编辑 陈爱华)
收稿日期：2011-06-15；修回日期：2011-07-15
基金项目：国家高技术研究发展计划(“863”计划)项目(2010AA094001)
通信作者：李向阳(1978-)，男，山西高平人，博士，从事大型深潜装备的研制与组织管理工作研究；电话：13691548806，E-mail: lixy@comra.org
