中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
除了船舶、遙感衛星，海底觀(guān)測網(wǎng)已成為第三種海洋觀(guān)測平臺——通過(guò)它，人類(lèi)可以深入到水下觀(guān)測和認識海洋。
如果將各類(lèi)纜系觀(guān)測平臺比作胳膊、腿，水下連接器就好比關(guān)節，對海底觀(guān)測網(wǎng)系統的建設、運行和維護有著(zhù)不可替代的作用。
目前，北美、西歐和日本等十余個(gè)國家已擁有海底觀(guān)測網(wǎng)。2017年3月，我國最大規模的國家海底科學(xué)觀(guān)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(guān)測子系統，實(shí)現東海和南海從海底向海面的全天候、實(shí)時(shí)和高分辨率的多界面立體綜合觀(guān)測，服務(wù)于科學(xué)前沿研究，并兼顧海洋環(huán)境監測、災害預警、國防安全與國家權益等方面的需求。
遺憾的是，無(wú)論是國家海底長(cháng)期科學(xué)觀(guān)測網(wǎng)，還是短期實(shí)驗觀(guān)測網(wǎng)，目前我國水下連接器市場(chǎng)基本被外國壟斷。
體積約2個(gè)易拉罐 最高售價(jià)80萬(wàn)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(shù)。濕插拔連接器難度更高，過(guò)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(méi)有可用的國內產(chǎn)品。
“濕插拔連接器為實(shí)現海底觀(guān)測網(wǎng)與海底電纜之間的可靠連接，以及觀(guān)測信息網(wǎng)絡(luò )系統的設備擴展與重組提供了解決方案?！眹液Ｑ蠹夹g(shù)中心研究員羅續業(yè)說(shuō)，經(jīng)過(guò)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(guān)上看，濕插拔連接器與兩個(gè)易拉罐大小相當。
“根據布放海域的水深、電壓的大小，以及多芯還是單芯，價(jià)格差別懸殊，最貴的售價(jià)約80萬(wàn)元，最便宜的也要20萬(wàn)元?！睏钊A勇說(shuō)。
更重要的是，實(shí)驗觀(guān)測網(wǎng)要使用多個(gè)濕插拔連接器，并且連接器插拔次數壽命有限。
水下插合要滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)密封要求
有些規模大的觀(guān)測網(wǎng)在海底綿延數千公里，供電電壓達1萬(wàn)伏甚至更高。
觀(guān)測網(wǎng)的電源被“裝”進(jìn)一個(gè)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(guò)濕插拔連接器這道“關(guān)卡”。
濕插拔連接器其實(shí)是一對公頭和母頭，母頭被固定。
“好比注射器，如果活塞與管壁結合嚴密，推動(dòng)活塞可以將注射器內的液體全部排干凈?！睏钊A勇說(shuō)，濕插拔連接器不僅要滿(mǎn)足應用時(shí)插合狀態(tài)的密封要求，還要滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)密封要求——在插針未插入時(shí)閉合密封，插針插入和插合到位過(guò)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。
水下壓力也讓內部空腔與外表面形成巨大壓差，連接器很難被拔開(kāi)。
“我們將內部腔體充滿(mǎn)液體，并通過(guò)彈性皮囊與外部海水接觸，海水壓力增加時(shí)，通過(guò)皮囊擠壓腔體內部的液體，從而保證腔體內外壓力平衡?！痹跅钊A勇看來(lái)，壓力平衡技術(shù)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(guān)。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構設計提出了高要求。
羅續業(yè)告訴記者，歷經(jīng)幾十年發(fā)展，這項技術(shù)才在歐美國家逐漸成熟。目前在建的海底觀(guān)測網(wǎng)系統使用的產(chǎn)品幾乎都來(lái)自美國Teledyne ODI，德國公司的產(chǎn)品在海上油氣開(kāi)采方面擁有較大份額。
我國尚處于實(shí)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(zhù)我國濕插拔連接器技術(shù)研究正式起步。
在羅續業(yè)看來(lái)，這是因為隨著(zhù)海上石油、天然氣開(kāi)采和海底觀(guān)測網(wǎng)建設，原來(lái)“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(dòng)海洋立體觀(guān)測網(wǎng)自主技術(shù)開(kāi)發(fā)。
由于起步晚，多名采訪(fǎng)對象表示，在濕插拔連接器領(lǐng)域我國與國外差距明顯。前幾年，一臺原理樣機在實(shí)驗中被“擊穿”而喪失“武功”，并沒(méi)有在實(shí)際中應用。
“曾有國內油企明確和我說(shuō)，你們不要研制濕插拔連接器，研制出來(lái)我們也不敢用、不會(huì )用?！睏钊A勇理解，一旦連接器出現問(wèn)題，油企將遭受巨大的經(jīng)濟損失?！敖鼛啄晡覀冮_(kāi)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(gè)海底觀(guān)測網(wǎng)的建設和運行將被迫中斷?！?/span>
多名采訪(fǎng)對象也表達了類(lèi)似的觀(guān)點(diǎn)：海底觀(guān)測網(wǎng)事關(guān)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(zhuān)家對水下濕插拔開(kāi)展技術(shù)論證。
“目前我們基本掌握了原理，后續還要依靠市場(chǎng)和工業(yè)化手段來(lái)解決基礎材料、高精度加工工藝和深海應用試驗等問(wèn)題?！睏钊A勇建議，濕插拔技術(shù)研究一定不能為了研究而研究，務(wù)必要按照產(chǎn)業(yè)化的理念來(lái)布局技術(shù)攻關(guān)，盡可能加速研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
