蛟龍?zhí)栞d人潛水器

1 研制機構

　　在國家海洋局組織安排下，中國大洋協(xié)會作為業(yè)主具體負責“蛟龍?zhí)?rdquo;載人潛水器項目的組織實施，并會同中船重工集團公司七〇二所、中科院沈陽自動化所和聲學所等約100家中國國內(nèi)科研機構與企業(yè)聯(lián)合攻關，攻克了中國在深海技術領域的一系列技術難關，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)的研制和試驗母船的改造以及潛航員的選拔和培訓，從而使“蛟龍?zhí)?rdquo;具備了開展海上試驗的技術條件。

2 應用領域

　　1、運載科學家和工程技術人員進入深海，在海山、洋脊、盆地和熱液噴口等復雜海底進行機動、懸停、正確就位和定點坐坡，有效執(zhí)行海洋地質(zhì)、海洋地球物理、海洋地球化學、海洋地球環(huán)境和海洋生物等科學考察。

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

3 技術方面

　　技術特點

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

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

　　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雜任務。

　　技術參數(shù)

　　長、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25海里，巡航每小時1海里；

　　“蛟龍?zhí)?rdquo;當前最大下潛深度7062.68米；

　　最大工作設計深度為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

　　近底自動航行和懸停定位、高速水聲通信、充油銀鋅蓄電池容量被譽為“蛟龍”號的三大技術突破：

　　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”號駕駛員是幸運的，它具備自動航行功能，駕駛員設定好方向后，可以放心進行觀察和科研。

　　王曉輝介紹說，“蛟龍?zhí)?rdquo;可以完成三種自動航行：自動定向航行，駕駛員設定方向后，“蛟龍?zhí)?rdquo;可以自動航行，而不用擔心跑偏；自動定高航行，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，自動定高功能可以讓“蛟龍?zhí)?rdquo;輕而易舉地在復雜環(huán)境中航行，避免出現(xiàn)碰撞；自動定深功能，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，“蛟龍?zhí)?rdquo;不需要像大部分國外深潛器那樣坐底作業(yè)，而是由駕駛員行駛到相應位置，“定住”位置，與目標保持固定的距離，方便機械手進行操作。在海底洋流等導致“蛟龍?zhí)?rdquo;搖擺不定，機械手運動帶動整個潛水器晃動等內(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，科學家們研發(fā)了具有世界先進水平的高速水聲通信技術，采用聲納通信。這一技術需要解決多項難題，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，如何在復雜環(huán)境中有效提取信號難上加難。

　　中國“龍腦”

　　這顆睿智的“龍腦”流著純正的“中國血統(tǒng)”——由中科院沈陽自動化研究所自主研制，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;在海底的每一個動作都必須得到“大腦”的“命令”。

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

　　綜合顯控系統(tǒng)相當于“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)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)母船與“蛟龍”間的互動。[4]水面監(jiān)控系統(tǒng)顯示母船信息與“蛟龍”信息的集合，使指揮員能對母船的位置和“蛟龍”的位置進行正確判斷，進而做出相應調(diào)整，保證“蛟龍”安全回家。

　　數(shù)據(jù)分析平臺可以對綜合顯控系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)如深度、溫度及報警信息等進行分析，使之自動生成圖形。這一平臺還可查看歷次下潛的時間、地點以及潛航員的操作流程。

　　半物理仿真平臺的主要用途是驗證“蛟龍”控制系統(tǒng)設計的準確性?？蒲腥藛T通過輸入相關參數(shù)，模擬水下環(huán)境，測試控制系統(tǒng)運行狀況，可以節(jié)約人力、物力，降低風險縮短研制周期，提高系統(tǒng)可靠性和安全性，還能為潛航員訓練提供“虛擬環(huán)境。