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1、水下深潛裝置的關(guān)鍵技術(shù)一、“蛟龍”號(hào)[參考文獻(xiàn)[]南方日?qǐng)?bào).“蛟龍”號(hào)三大尖端技術(shù):可用水下聲波傳輸圖片.2011,8,15.]“蛟龍?zhí)枴陛d人深潛器是我國(guó)首臺(tái)自主設(shè)計(jì)、自主集成研制的作業(yè)型深海載人潛水器,設(shè)計(jì)最大下潛深度為7000米級(jí),也是目前世界上下潛能力最深的作業(yè)型載人潛水器。“蛟龍?zhí)枴笨稍谡际澜绾Q竺娣e99.8%的廣闊海域中使用,對(duì)于我國(guó)開發(fā)利用深海的資源有著重要的意義?!膀札垺碧?hào)的三大技術(shù)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。1、“蛟龍”號(hào)可穩(wěn)穩(wěn)“定住”“蛟龍”號(hào)可以完成三種自動(dòng)航行:自動(dòng)定向航行,駕駛
2、員設(shè)定方向后,“蛟龍”號(hào)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”號(hào)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”號(hào)保持與海面固定距離。此外,“蛟龍”號(hào)還能懸停定位。一旦在海底發(fā)現(xiàn)目標(biāo),“蛟龍”號(hào)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”號(hào)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
3、公開的消息中,尚未有國(guó)外深潛器具備類似功能。2、深海通信靠“聲”不靠“電磁”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?!膀札垺碧?hào)號(hào)潛入深海數(shù)千米,如何與母船保持聯(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
4、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。據(jù)悉,“蛟龍”號(hào)上裝載的高速水聲通信技術(shù)由中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)所研發(fā),能夠適時(shí)傳輸語(yǔ)音、文字和圖片,這是國(guó)外絕大多數(shù)載人深潛器所沒有的。3、世界深潛器最大容量電池之一“蛟龍”號(hào)深海要生存近十個(gè)小時(shí),還要不停運(yùn)動(dòng)和作業(yè),但又不能攜帶太重的燃料,因此能源供給是個(gè)大難題?!膀札垺碧?hào)搭載了完全由我國(guó)自主研發(fā)的大容量充油銀鋅蓄電池,電量超過110千瓦時(shí),這也是目前國(guó)際潛水器上最大容量的電池之一,“蛟龍”號(hào)可以有更長(zhǎng)的水下工作時(shí)間和更多的儀器運(yùn)作。目前,日本的潛水器蓄電池為8
5、6千瓦時(shí),法國(guó)、美國(guó)均為50多千瓦時(shí),只有俄羅斯的深潛器可以與之媲美。國(guó)外部分載人深潛器采用銀鋅蓄電池,但國(guó)內(nèi)尚未應(yīng)用過。銀鋅蓄電池采用充油的方式放在蓄電池箱內(nèi),減輕了“蛟龍”號(hào)的重量。在高壓環(huán)境下,大容量電池供電時(shí)可能產(chǎn)生一定量氫氣,威脅“蛟龍”號(hào)安全。為此,“蛟龍”號(hào)同時(shí)選用了兩個(gè)不同廠家進(jìn)行產(chǎn)品試驗(yàn),再進(jìn)行改進(jìn),最終將析氣量控制在規(guī)定范圍內(nèi)。二、其他深潛器1、載人深潛器關(guān)鍵技術(shù)深海載人深潛器涉及許多高新技術(shù),其主要的關(guān)鍵技術(shù)有[[]劉淮.國(guó)外深海技術(shù)發(fā)展研究(三).船艇Ships&Yachts.2006,262.]:l模塊化、集成
6、化的總體技術(shù),包括大深度潛航器整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、水動(dòng)力性能和控制綜合優(yōu)化技術(shù)及仿真技術(shù)、系統(tǒng)工程優(yōu)化技術(shù)和作業(yè)系統(tǒng)與潛航器本體的集成技術(shù)等;l重量/排水體積比低的高強(qiáng)度合金耐壓殼結(jié)構(gòu)建造工藝以及比強(qiáng)度高的復(fù)合新材料應(yīng)用的可靠性技術(shù);l無(wú)動(dòng)力上浮下潛系統(tǒng)(運(yùn)動(dòng)特性和運(yùn)動(dòng)仿真)技術(shù);l海水泵流、特殊作業(yè)工具等潛航器特種裝置(推進(jìn)、液壓)技術(shù);l潛航器艙內(nèi)小環(huán)境(溫度監(jiān)測(cè)、控制、空氣濃度監(jiān)測(cè)、供應(yīng)、控制)下生命支持系統(tǒng)和行為科學(xué)技術(shù);l水下動(dòng)力源(比能量高、比容量低的閉式循環(huán)熱氣機(jī))技術(shù);l滿足低阻水動(dòng)力特性且耐腐蝕、比重低、易加工的深海浮力
7、材料,包括制造工藝、無(wú)機(jī)物的高溫發(fā)泡、材料的結(jié)構(gòu)性能與測(cè)試等技術(shù)。除上述關(guān)鍵技術(shù)外,還有起吊回收、導(dǎo)航定位和通訊傳輸?shù)戎渭夹g(shù)也需要深入研究開發(fā)。2、無(wú)人深潛器關(guān)鍵技術(shù)不同用途的無(wú)人潛航器具有的關(guān)鍵技術(shù)是不一樣的,對(duì)于深海作業(yè)型無(wú)人潛航器,其關(guān)鍵技術(shù)主要有如下幾項(xiàng)[Error!Bookmarknotdefined.]:l大深度技術(shù)。包括密封、電纜阻力、遠(yuǎn)距離能源傳輸和通訊、水下動(dòng)力機(jī)械及作業(yè)機(jī)械等技術(shù);l水下定位技術(shù)。主要解決潛航器的平面位置和水下深度的位置,需要建立一個(gè)以母船為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系,為潛航器準(zhǔn)確定位;l動(dòng)力定位技術(shù)。主要解決潛
8、航器在走航和作業(yè)時(shí)的自動(dòng)定深、自動(dòng)定高和動(dòng)力定位問題;l智能技術(shù)。包括作業(yè)目標(biāo)的自動(dòng)搜索與識(shí)別、自動(dòng)避障、自動(dòng)規(guī)劃技術(shù)等,自主式無(wú)人潛航器的一些成果可以運(yùn)用到遙控式無(wú)人潛航器系統(tǒng)上來;l導(dǎo)航與視覺技術(shù)。這項(xiàng)