连接深海未来：水下连接器——海洋强国的“水下关节” - 海洋电力传输设备

世界强国，必然是海洋强国。实时监控、智慧管理的现代海洋牧场，高效提供优质健康的各类水产；深海开采油气资源，为能源安全提供坚实保障…… “十五五”规划首次将海洋单独列为重点任务，提出“加强海洋开发利用保护。坚持陆海统筹，提高经略海洋能力，推动海洋经济高质量发展，加快建设海洋强国。”但是海洋并不是一汪静水，复杂的洋流和多变的温度盐度等挑战，需要多种监测和控制设备协同配合进行攻克。

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图1 水下连接器组件示意图

就像智能家居系统，通过统一协议对接，用户可自由添加或移除智能音响、灯光、窗帘等设备；海洋牧场、油气平台等设施也采用了模块化思路连接各类仪器设备，降低扩展和维护的成本。而互联各种设备的产品，就是水下连接器。水下连接器相当于在水密缆上加装了一套插座和插头，插座与设备外壳共同形成密闭空间，避免渗水影响正常运转的同时，与外界进行电力传输、信号交换。上世纪50年代，干插拔水下连接器首先在美、法两国的潜艇上使用，通过向接口内压入橡胶实现密封。

20世纪80年代，随着海洋开发技术的积累和《联合国海洋法公约》对海洋资源开发规则的明确，多国财团投入巨资开发海洋资源，也带动水下连接器技术的高速发展。目前MacArtney公司SUBCONN系列、TE公司SEACON系列等产品均可在11000米水深下可靠工作，满足不同电压等级和芯数需求，并引领着行业标准。

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干插拔水下连接器结构相对简单，基本能完全隔离海水影响，不过密封工序只能隔绝海水进行，后期维护需要将设备提出水面，成本仍然较高。为了满足海底观测网、海洋油气开发设备等水下组网的需求，利用电磁感应原理“无线”传输，和利用油液密封的水下连接器相继被发明出来。20世纪90年代中期，以美国ODI公司为代表研发的水下插拔光纤连接器得以实用，能够在连接和拆卸过程中保证光插件的清洁，既能实现高速数据传输，也能提高水声探测的灵敏度。目前ODI公司的Nautilus型水下插拔电连接器、Rolling-Seal型水下插拔连接器能够在6000米水深工作，可实现最高8芯的光电复合插拔。

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水下连接器作为海洋设备通用基础产品和水下光电传输“关重小件”，现在已经是海洋技术和工程装备领域应用数量最多的零部件之一。尽管我国在上世纪80年代也开启了水下连接器研制及生产相关工作，沈自所、中电科23所在国家“863”计划支持下攻克“深海水密电缆连接器工程化技术”、“M系列深海水密电缆连接器开发”课题，具备了水下连接器和配套线缆的研制开发能力，但与发达国家仍存在较为明显差距，高端产品依赖进口。一旦国外对我国停止出口，我国海底观测网、载人潜水器、海洋油气开采等重大海洋高端设备将无法正常运行，届时将严重制约我国海洋经济发展和海洋安全保障。

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随着海洋探索与开发向更广、更智能的方向发展，将对深海环境下供电和大数据流提出更高的要求，正牵引水下连接器技术向全海域、小型化、高密度、光电复合方向发展。在国家海洋开发战略的实施及国家重点研发计划的大力支持，以及有关单位自身的不懈努力下，国内水下连接器的研制及生产正呈现出崭新的局面：中天科技承担十三五国家重点“深海关键技术与装备”专项的“全海深水密接插件产品化技术研究及示范应用”项目，建立全海深干插拔水下连接器的设计、生产、检验平台，攻克4500m级水下湿插拔连接器的设计、加工、检测等系列关键技术，在多个工程项目实现应用；西安光机所牵头研发的“光电复合型水下湿插拔连接器”样机在南海1600米深的海底观测网，成功完成2次对接，光纤、电缆接驳正常，圆满完成海试目标；华海通信自主研发的“全系列深海光电湿插拔连接器”成功在千米级深海环境下完成海试，插入损耗与绝缘电阻等关键性能参数远优于国际行业标准。尽管关键材料、关键工艺等瓶颈问题仍制约着国内水下连接器领域发展，但只要我们持续不断地加大投入、潜心研究，协调并整合好研发及生产力量，加强产品型号接口的标准化，就一定能够在不远的将来建立起专业的、规模化的、有自主特色的水下连接器研发及生产体系，由跟跑到并跑直至领跑。

供/审稿

中国通信学会通信线路专业委员会

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中天海洋系统有限公司任程刚

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