动态分类

/
/
中国无人深潜器,再揭万米深海神秘面纱

中国无人深潜器,再揭万米深海神秘面纱

  • 分类:探秘海底
  • 作者:园塔科普
  • 来源:科普中国
  • 发布时间:2022-01-19 10:44
  • 访问量:0

【概要描述】深海环境非常恶劣,黑暗、水压高、温度低等条件给科研工作带来了很大困难。但是,就在几天前,中国的科学家们在这一科学领域实现了新的突破。

中国无人深潜器,再揭万米深海神秘面纱

【概要描述】深海环境非常恶劣,黑暗、水压高、温度低等条件给科研工作带来了很大困难。但是,就在几天前,中国的科学家们在这一科学领域实现了新的突破。

  • 分类:探秘海底
  • 作者:园塔科普
  • 来源:科普中国
  • 发布时间:2022-01-19 10:44
  • 访问量:0
详情

  马里亚纳海沟(Mariana TrenchMarianas Trench)位于菲律宾东北、马里亚纳群岛附近的太平洋底部海沟的“挑战者深渊”部分约有11000米深,是已知的世界海洋最深处就算把世界上最高的山峰珠穆朗玛峰扔进“挑战者深渊”,都会被全部淹没。

  深海环境非常恶劣,黑暗、水压高、温度低等条件给科研工作带来了很大困难。但是,就在几天前,中国的科学家们在这一科学领域实现了新的突破。

  在10月份刚刚结束的马里亚纳海沟深渊科学考察中,中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器,在国际上首次实现了对“挑战者深渊”西部凹陷区的大范围全覆盖声学巡航探测。

 

  “海斗一号”是什么?

  深海潜水器是研究海斗深渊(Hadal Trench,水深范围从6000米到11000米左右的海域)不可或缺的装备。

  深海潜水器主要分为载人潜水器(HOV)和无人潜水器(UUV)。其中,无人潜水器我们也可以叫它水下机器人,分为三类一类是遥控潜水器(ROV),一类是自主潜水器AUV,最后一类是混合式潜水器。

  咱们的“海斗一号”,就是一种先进的混合式潜水器。

  作为一个全海深自主遥控潜水器ARV,既可以作为自主潜水器AUV使用,进行较大范围的水下调查也可以作为遥控潜水器ROV使用,进行局部区域的精确调查和水下轻作业。

  遥控潜水器(ROV)身后拖着一条长长的尾巴,这是一根长电缆,既是电源线又是连接线,能源和信号都通过这根电缆传送。操作者通过这根电缆对潜水器进行遥控操作。

  自主潜水器AUV没有“尾巴”,它的电池直接安装在潜水器体内,其任务执行过程是由计算机控制的,潜水器按照程序自主完成任务。

  海斗一号是全海深自主遥控潜水器(ARV),它兼顾了遥控潜水器和自主潜水器二者的优点。

  与自主潜水器AUV相比,海斗一号不仅实现了实时数据交互,还可以完成水下轻作业,提升机器人的作业能力与遥控潜水器ROV相比,海斗一号可携带长距离光纤微缆,不仅扩大了水下作业范围,降低了对支持母船的要求,也减少了水面支持系统的体积和重量。

  潜水器的发展历程

  对人类而言海洋是神秘未知的领域,世界各国对它的探索从未停止过。潜水器发展的历史有60余年,经历了从载人到无人,从遥控到自主的主要阶段。

  加拿大国际潜水器工程公司ISE总裁麦克·法兰将水下机器人的发展历史分为四个阶段,并将前三个阶段称为三次革命:

  第一次革命在20世纪60年代,以载人潜水器为标志

  第二次革命为70年代,以遥控潜水器ROV的迅速发展成为一个成熟的产业为特征

  第三次革命在20世纪90年代,以自主潜水器AUV的发展和走向成熟为标志。现在则是混合型水下机器人的时代。

  1957年,美国华盛顿大学应用物理实验室开发了第一台自主无人潜水器,但由于技术原因,自主无人潜水器在6090年代进展缓慢。

  90年代,人工智能和致密能源等高新技术更新推动深海自主无人潜水器进入快速发展时期。美国、英国、日本、加拿大、俄罗斯、法国等海洋强国不断加快研究,自主无人潜水器的探测深度从百米级发展到千米级再到万米级。除了军用潜水器外,商业化深海自主无人潜水器不断涌现。

  远程遥控潜水器是最早得到开发和应用的潜水器种类。

  1953年,美国设计了最早的一款远程遥控潜水器1961年,美国军方研制成610级的潜水器,属于第一艘具有实质性突破的远程遥控潜水器系统1966年在西班牙外海打捞起一枚坠海氢弹而轰动世界。

  20世纪7080年代,远程遥控潜水器开始被投入商业应用,其技术日臻成熟。在海洋研究、近海油气开发、矿物资源调查取样、水下打捞以及探雷、猎雷、灭雷等方面都获得了广泛的应用。

  1995年,日本一公司研制成功世界上第一台全海深远程遥控潜水器KAIKO11000

  在深海远程遥控潜水器装备和技术领域,美国、加拿大、英国、法国、德国和日本等国家处于领先地位,均有6000米级深海远程遥控潜水器用于海洋科学研究而在商用远程遥控潜水器方面,美国和欧洲国家占据了绝大部分市场。

  混合式水下机器人是近十几年来发展起来新型潜水器,由于结合了遥控潜水器和自主潜水器的优势,其潜在的应用前景更加广泛。

  国外最具代表性的混合式水下机器人是美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)研制的“海神”号(Nereus HROV)。其最大工作水深为11000米,主要用于地球、生命等科学探索。

  2009531“海神”号成功下潜至马里亚纳海沟10902米水深处,是史上第一个抵达深海最深处的自动工具。然而,2014510日,“海神”号在新西兰东北的克马德克海沟9990深度处丢失。

  “海斗一号”到底有多厉害?

  中国的潜水器研究起步较晚。1983年我国研制的第一台200米级远程遥控潜水器原理样机“海人一号”,实现了零的突破。20世纪90年代,我国研制成功600米级远程遥控潜水器和第一台1000米级探索者自主无人潜水器。

  最近十年,我国深海潜水器技术取得长足进步,先后研制成功“海星”系列、“海龙”系列、“潜龙”系列和“探索”系列等深海潜水器。

  目前国内多家机构致力于研究先进的自主/遥控深海潜水器,包括中科院沈阳自动化所、中国船舶科学研究中心和上海交通大学等单位。

  在过去的十年中,我国深海潜水器多次在深渊、极地开展试验应用,在人类难以到达的区域进行调查及作业,帮助科学家探索海洋深处地球生命的起源、北极海冰变化及其影响等重大科学问题。

  “海斗一号”的前身“海斗”号ARV是针对深渊科考需求研制的全海深(11000米)ARV关键技术验证平台。20162018年的3年中,“海斗”号ARV三次赴马里亚纳海沟挑战者深渊执行航次科考应用任务,共计完成11次万米下潜。

  在2018年深渊航次中“海斗”号成功实现了万米海底着底,在深渊海底累计工作近6小时,对挑战者深渊局部区域地形与深度进行了精确测量。

  在“海斗”号研制和应用的基础上,我国成功研制首台作业型全海深自主遥控水下机器人“海斗一号”。

  20205“海斗一号”在马里亚纳海沟完成首次万米海试与试验性应用,其携带的机械手完成了触发采水、沉积物取样、布放标志物等作业,实现了ARV全海深探测与作业。

  在刚刚结束的202110月应用中,“海斗一号”在马里亚纳海沟超10800米深度的深渊海区成功实现多次万米下潜及科考应用,取得了全海深无人潜水器连续、稳定、可靠科考应用的重大突破。

  在AUV模式下,“海斗一号”打破了多项无人潜水器的世界纪录,包括最大下潜深度达到了10908海底连续作业时间超过8小时近海底航行距离超过了14公里首次实现了AUV潜水器万米坐底并连续拍摄高清视频影像。

  在ARV模式下,“海斗一号”在万米海底连续工作超过10小时,达到了国际先进水平,创造了我国潜水器万米海底最长工作时间的纪录,并实现了万米海底定点实时高清精细观测。

  “海斗一号”的成功应用,表明我国全海深无人潜水器正式跨入万米科考应用的新阶段,填补了国际空白,未来,我们拭目以待!

参考文献:

      1.李一平,李硕,张艾群.自主/遥控水下机器人研究现状[J].工程研究-跨学科视野中的工程,2016,8(02):217-222.

      2.徐伟哲,张庆勇.全海深潜水器的技术现状和发展综述[J].中国造船,2016,57(02):206-221.

      3.曹俊,胡震,刘涛,苏晓云,马利斌,侯德永.深海潜水器装备体系现状及发展分析[J].中国造船,2020,61(01):204-218.

      4.崔维成,姜哲,王芳,李维,宋长会,宋婷婷,沙金余.2020年深海潜水器热点回眸[J].科技导报,2021,39(01):126-136.

      5.李一平.自主/遥控水下机器人研究与应用[J].现代物理知识,2021,33(01):19-23.

关键词:

扫二维码用手机看

下一个:
下一个:

相关内容

秦岭站,崛起于冰原
查看详情 白箭头 黑箭头
珊瑚航线:水上客机的谢幕演出
查看详情 白箭头 黑箭头
中国大洋83航次预计“蛟龙号”下潜46潜次
查看详情 白箭头 黑箭头
LONGO CUSTOMS SERVICE

中国海洋大学出版社有限公司

关注我们

留言应用名称:
客户留言
描述:
验证码

Copyright© 2021 - 2025 | 海洋欢乐谷 中国海洋大学出版社有限公司 | 鲁ICP备07502856号 | 中企动力  青岛  | 海洋欢乐谷.中国 | 海洋欢乐谷.cn | 海洋欢乐谷.net | 海洋欢乐谷. com