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这个“双层魔盒”不简单!

更新时间:2017-09-01   来源:科技日报  

“双层魔盒”为400公斤的负载模拟零重力环境。

  很多黑色的铁块摞在一起,看起来有几百公斤重,让不少逛展会的人好奇。“这是要做什么实验?”

  “这些铁块一方面稳如磐石,但当你施加一个很轻的力,又感觉很软,仿佛能推动它们。”6月19日,国防信息化装备展开幕。在远大装备的展台上,400公斤的铁块齐齐压在3个白色的双层盒子上,推它又像能够浮动。“机关”是在这几个支撑铁块、外形像方形蛋糕盒的装备上,它们为这个铁块营造了太空中的零重力环境,同时也是未来让潜艇隐身的关键器件。

  这些“双层魔盒”有怎样的奥秘,又是如何在地球模拟太空、让潜艇隐遁深海的呢?科技日报记者带着疑问专访了沈阳远大装备科技有限公司总经理韩旭。

  小设备的隔振“障眼法”,让大潜艇“瞒天过海”

  在深海里能发现潜艇,是靠捕捉它的振动。“深海里的潜艇,如果没有振动,那就是彻底隐身了。”韩旭营造出一个想象的环境。但是那么大个家伙,有发动机、发电机、各种泵,怎么可能做到“蹑手蹑脚”?

  “振动中,尤其低频共振很难消除。”韩旭解释,中高频振动是较容易解决的,而解决低频共振一直是行业内的难题。

  这个双层“魔盒”能够让潜艇不被声呐探测到的方法,就是消除掉潜艇动力源的中高低频的各种振动,它被称为“自适应准零刚度隔振器”。“加上这个器件之后,能够大幅降低舰载动力设备振动诱发的辐射噪声。”

  “它独特的地方是‘自适应’,是非常有团队精神的一个设备。”韩旭解释,也就是说它能够根据自己“头顶”上的振动,找准自己的位置,和“同伴”形成天衣无缝的合作,共同阻隔振动。“它能对大质量且质量分布不均匀的设备进行隔振,而且快速自主地群调,每个个体之间通过‘自适应’配合完美。”由于这样的特性,它才被寄予厚望选入潜艇这样封闭狭小的空间服役。

  “为提高隐身性,目前的潜艇在关键部位主要采用高性能空气弹簧隔振器。”韩旭说,“空气弹簧需要外部气源、气阀等复杂结构,而且还要有一定的能量消耗。”

  “‘魔盒’不需要任何的能量输入,稳定可靠,用它给潜艇隔振的理论一直处在论文状态,我们是第一个把它变成产品的企业。”韩旭说,已经有三四家企业伸出了橄榄枝,期待在未来一两年内成功装备到潜艇上。

  从实验室到军工产品,远大装备科技给小魔盒完成了魔鬼般的训练。“它要能抗击各种等级的冲击,还要经受住水下巨大的压力。我们对设备进行了严酷的考验,设置了复杂苛刻的环境,最终它都达到了指标。”韩旭说,目前,他们正在和合作伙伴进行匹配和调试工作。

  “给支撑”还要“给自由”,软硬兼顾模拟零重力

  “太空环境相较地球来说,是零重力,我们要做的,是既要把物体支撑起来,还要和物体接触得非常柔软,让它和自由状态一样。”韩旭解释。

  “给支撑”还要“给自由”,听起来是个悖论。支撑需要刚度,而刚度高会导致隔振效果差,隔振效果好,就需要炼成“绕指柔”。

  “一根有支撑力且无限长的弹簧在理论上能够做到。”韩旭说,但是实际应用上是不可能做到的。

  “‘魔盒’里有一个由金属制成的关键元件,这一个元件就能完成其它设备‘正刚度弹簧+副刚度系统’的功能。”韩旭解释,“通过仿真和计算,我们设计出的支撑系统,在拥有支撑力的同时抵消掉外来的压力,给物体软绵绵的感觉。”

  为精密的元器件营造一个零重力的环境,“魔盒”已经参与到卫星、火箭等的地面试验中,科学家可以在地面进行研究,在设计太空用精密仪器时了解它在外太空受到外力作用时会发生什么,保障它进入太空后的顺利运行。

  “这个领域的设备之前我国主要依赖进口。”韩旭说,“我们是国内第一家做到给仪器一个太空的环境,做精密仪器测试的公司。”

  “设备越做越精密,振动就越来越成为一个突出的问题。”韩旭表示,对振动领域的“深耕”,将能够挖掘出更多的应用方向。