蛟龍?zhí)栞d人潛水器

1 研制機(jī)構(gòu)

　　在國(guó)家海洋局組織安排下，中國(guó)大洋協(xié)會(huì)作為業(yè)主具體負(fù)責(zé)“蛟龍?zhí)?rdquo;載人潛水器項(xiàng)目的組織實(shí)施，并會(huì)同中船重工集團(tuán)公司七〇二所、中科院沈陽自動(dòng)化所和聲學(xué)所等約100家中國(guó)國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，攻克了中國(guó)在深海技術(shù)領(lǐng)域的一系列技術(shù)難關(guān)，經(jīng)過6年努力，完成了載人潛水器本體研水面支持系統(tǒng)的研制和試驗(yàn)?zāi)复母脑煲约皾摵絾T的選拔和培訓(xùn)，從而使“蛟龍?zhí)?rdquo;具備了開展海上試驗(yàn)的技術(shù)條件。

2 應(yīng)用領(lǐng)域

　　1、運(yùn)載科學(xué)家和工程技術(shù)人員進(jìn)入深海，在海山、洋脊、盆地和熱液噴口等復(fù)雜海底進(jìn)行機(jī)動(dòng)、懸停、正確就位和定點(diǎn)坐坡，有效執(zhí)行海洋地質(zhì)、海洋地球物理、海洋地球化學(xué)、海洋地球環(huán)境和海洋生物等科學(xué)考察。

　　2、“蛟龍?zhí)?rdquo;具備深海探礦、海底高精度地形測(cè)量、可疑物探測(cè)與捕獲、深海生物考察等功能，可以開展：對(duì)多金屬結(jié)核資源進(jìn)行勘查，可對(duì)小區(qū)地形地貌進(jìn)行精細(xì)測(cè)量，可定點(diǎn)獲取結(jié)核樣品、水樣、沉積物樣、生物樣，可通過攝像、照相對(duì)多金屬結(jié)核覆蓋率、豐度等進(jìn)行評(píng)價(jià)等；對(duì)多金屬硫化物熱液噴口進(jìn)行溫度測(cè)量，采集熱液噴口周圍的水樣，并能保真儲(chǔ)存熱液水樣等；對(duì)鈷結(jié)殼資源的勘查，利用潛鉆進(jìn)行鉆芯取樣作業(yè)，測(cè)量鈷結(jié)殼礦床的覆蓋率和厚度等；可執(zhí)行水下設(shè)備定點(diǎn)布放、海底電纜和管道的檢測(cè)，完成其他深海探詢及打撈等各種復(fù)雜作業(yè)。

3 技術(shù)方面

　　技術(shù)特點(diǎn)

　　1.在世界上同類型中具有最大下潛深度7000米，這意味著該潛水器可在占世界海洋面積99.8%的廣闊海域使用；

　　2.具有針對(duì)作業(yè)目標(biāo)穩(wěn)定的懸停，這為該潛水器完成高精度作業(yè)任務(wù)提供了可靠保障；

　　3.具有先進(jìn)的水聲通信和海底微貌探測(cè)能力，可以高速傳輸圖像和語音，探測(cè)海底的小目標(biāo)；

　　4.配備多種高性能，確保載人潛水器在特殊的海洋環(huán)境或海底地質(zhì)條件下完成保真取樣和潛鉆取芯等復(fù)雜任務(wù)。

　　技術(shù)參數(shù)

　　長(zhǎng)、寬、高分別是8.2米、3.0米與3.4米；

　　空重不超過22噸，最大荷載是240公斤；

　　最大速度為每小時(shí)25海里，巡航每小時(shí)1海里；

　　“蛟龍?zhí)?rdquo;當(dāng)前最大下潛深度7062.68米；

　　最大工作設(shè)計(jì)深度為7000米，理論上它的工作范圍可覆蓋全球99.8%海洋區(qū)域。

　　三大突破

　　近底自動(dòng)航行和懸停定位、高速水聲通信、充油銀鋅蓄電池容量被譽(yù)為“蛟龍”號(hào)的三大技術(shù)突破：

　　1.可穩(wěn)穩(wěn)“定住”

　　如同開車一樣，駕駛員的腳總放在油門上，難免產(chǎn)生疲勞感。“蛟龍”號(hào)駕駛員是幸運(yùn)的，它具備自動(dòng)航行功能，駕駛員設(shè)定好方向后，可以放心進(jìn)行觀察和科研。

　　王曉輝介紹說，“蛟龍?zhí)?rdquo;可以完成三種自動(dòng)航行：自動(dòng)定向航行，駕駛員設(shè)定方向后，“蛟龍?zhí)?rdquo;可以自動(dòng)航行，而不用擔(dān)心跑偏；自動(dòng)定高航行，這一功能可以讓潛水器與海底保持一定高度，盡管海底山形起伏，自動(dòng)定高功能可以讓“蛟龍?zhí)?rdquo;輕而易舉地在復(fù)雜環(huán)境中航行，避免出現(xiàn)碰撞；自動(dòng)定深功能，可以讓“蛟龍?zhí)?rdquo;保持與海面固定距離。

　　2.懸停定位

　　一旦在海底發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，“蛟龍?zhí)?rdquo;不需要像大部分國(guó)外深潛器那樣坐底作業(yè)，而是由駕駛員行駛到相應(yīng)位置，“定住”位置，與目標(biāo)保持固定的距離，方便機(jī)械手進(jìn)行操作。在海底洋流等導(dǎo)致“蛟龍?zhí)?rdquo;搖擺不定，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)整個(gè)潛水器晃動(dòng)等內(nèi)外干擾下，能夠做到精確地“懸停”令人稱道。在已公開的消息中，尚未有國(guó)外深潛器具備類似功能。

　　3.深海通信靠“聲”

　　陸地通信主要靠電磁波，速度可以達(dá)到光速。但這一利器到了水中卻沒了用武之地，電磁波在海水中只能深入幾米。“蛟龍?zhí)?rdquo;潛入深海數(shù)千米，為保持與母船保持聯(lián)系，科學(xué)家們研發(fā)了具有世界先進(jìn)水平的高速水聲通信技術(shù)，采用聲納通信。這一技術(shù)需要解決多項(xiàng)難題，比如水聲傳播速度只有每秒1500米左右，如果是7000米深度的話，喊一句話往來需要近10秒，聲音延遲很大；聲學(xué)傳輸?shù)膸捯矘O其有限，傳輸速率很低；此外，聲音在不均勻物體中的傳播效果不理想，而海水密度大小不同，溫度高低不同，海底回波條件也不同，加上母船和深潛器上的噪音，如何在復(fù)雜環(huán)境中有效提取信號(hào)難上加難。

　　中國(guó)“龍腦”

　　這顆睿智的“龍腦”流著純正的“中國(guó)血統(tǒng)”——由中科院沈陽自動(dòng)化研究所自主研制，它的創(chuàng)造者既有院士，也有工人，既有70后，也有50后老教授。

　　控制系統(tǒng)相當(dāng)于“蛟龍?zhí)?rdquo;的神經(jīng)系統(tǒng)，每條神經(jīng)末梢都連著其他的系統(tǒng)，“蛟龍?zhí)?rdquo;在海底的每一個(gè)動(dòng)作都必須得到“大腦”的“命令”。

　　航行控制系統(tǒng)是“龍腦”的核心，具備自動(dòng)定向、定深、定高以及懸停定位功能，使“蛟龍?zhí)?rdquo;能全自動(dòng)航行，免去潛航員長(zhǎng)時(shí)間駕駛之累。

　　綜合顯控系統(tǒng)相當(dāng)于“儀表盤”，能夠分析水面母船傳來的信息，顯示出“蛟龍”和母船的位置以及潛水器各系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)母船與“蛟龍”間的互動(dòng)。[4]水面監(jiān)控系統(tǒng)顯示母船信息與“蛟龍”信息的集合，使指揮員能對(duì)母船的位置和“蛟龍”的位置進(jìn)行正確判斷，進(jìn)而做出相應(yīng)調(diào)整，保證“蛟龍”安全回家。

　　數(shù)據(jù)分析平臺(tái)可以對(duì)綜合顯控系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)如深度、溫度及報(bào)警信息等進(jìn)行分析，使之自動(dòng)生成圖形。這一平臺(tái)還可查看歷次下潛的時(shí)間、地點(diǎn)以及潛航員的操作流程。

　　半物理仿真平臺(tái)的主要用途是驗(yàn)證“蛟龍”控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。科研人員通過輸入相關(guān)參數(shù)，模擬水下環(huán)境，測(cè)試控制系統(tǒng)運(yùn)行狀況，可以節(jié)約人力、物力，降低風(fēng)險(xiǎn)縮短研制周期，提高系統(tǒng)可靠性和安全性，還能為潛航員訓(xùn)練提供“虛擬環(huán)境。