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中國海洋科技裝備突飛猛進 形成“三龍”探海格局

“三龍”探海 中國挺進深藍

本報記者 張保淑

近日, 大洋一號科考船從廈門起航, 奔赴南海, 執行綜合海試B航段科考任務。 隨同“遠征”南海的有一位眾所矚目的“明星”:潛龍三號。 作為目前中國最先進的自主無人潛水器, 潛龍三號是“潛龍家族”的最新成員, 南海之行是其首次出海接受大考。 而在此前西太平洋進行的A航段海試中, 海龍Ⅲ無人纜控潛水器即“海龍家族”最新成員也首次出海告捷。 在中國海洋科考領域, 為人們所熟知的還有另一個“豪門”即載人潛水器“蛟龍家族”。

經過多年努力, 中國業已形成了由“潛龍”“海龍”“蛟龍”構建的“三龍”探海格局,

並且不斷提升到新水準, 折射出中國海洋科技裝備領域突飛猛進的發展, 為人類認識海洋, 開發、利用海洋作出了重大貢獻。

“潛龍”縱橫海底平原和山川

長3.5米、高1.5米、重1.5噸, 外形像一條橘黃色的胖魚, 顯得憨萌可愛。 這是“潛龍三號”給人們的直觀印象。 這條“胖黃魚” 主要應用于深海資源環境勘查, 從類別上來說屬於“自主無人潛水器”, 具備強大的探測功能。 它除了能夠進行海底微地貌成圖、溫鹽深探測、甲烷探測等之外, 還具備濁度探測、氧化還原電位探測、海底照相以及磁力探測等諸多探測功能。

作為“自主無人潛水器”, 潛龍三號是名副其實的水下智慧型機器人, 不僅可以靈活自如地暢行水下,

而且憑藉其先進的探測裝備, 完成多樣複雜的科考任務。 中國科學院瀋陽自動化研究所總工、潛龍三號總設計師劉健介紹說, 這條“胖黃魚”有4個“鰭”, 它們其實是4個可旋轉舵推進器, 以完成前進後退、上浮下沉等動作。 “魚嘴”上安裝的是前視聲呐, 可以將潛水器採集的聲學資料轉化為圖像, 用以識別障礙物和周邊環境, 隨後在主控電腦的控制下通過自主轉動和躲避, 保障自身安全和正常作業。 “魚尾”上安裝的是磁力探測儀, 可對探測目標進行準確分析研判。

劉健是中國無人潛水器領域的資深科學家, 曾擔任早期“CR-02 6000米自治水下機器人”總設計師, 在“潛龍三兄弟”研製過程中更是立下汗馬功勞。 作為“潛龍一號”課題負責人,

潛龍二號、潛龍三號的總設計師, 他可以說全程見證和參與了“潛龍家族”發展演變, 甚至對其中任何一個細節的改進都瞭若指掌。 在外人看來, 潛龍二號和潛龍三號就是一對“雙胞胎”, 外形、體重等一模一樣。 對此, 劉健解釋說, 雖然兩者有很多共同之處, 比如均可在複雜的海底地形環境運行, 但潛龍三號是潛龍二號的優化升級版, 簡單來說, 前者能耗更低、續航更大、國產化程度更高、雜訊更低、抗流能力更加強、聲學成像品質更高。 相對于兩個“弟弟”, 潛龍一號從外觀上來看無疑顯得“另類”。 它不是“魚”造型, 而是長4.6米、直徑0.8米的橘紅色圓柱體。 劉健解釋說, 潛龍一號的設計適宜在海底五六千米地勢較平坦的深海中作業,
而兩個“弟弟”適宜在海底翻山越嶺, 不是為了取代“大哥”。

“海龍”海底取樣手到擒來

在大洋一號綜合海試A航段任務中, 大放光彩的是海龍系列潛水器。 它們是一種遙控水下機器人, 擅長局部作業、定點精細探測, 可以進行大功率、長時間的水下工作, 在海底硫化物礦區勘查中被廣泛使用, 典型應用包括礦區調查、礦區成圖、勘查取樣。

海龍Ⅲ和海龍11000均出自上海交通大學, 前者是6000米勘查取樣型無人纜控潛水器, 最大作業水深6000米, 作業功率170馬力, 具備海底自主巡線能力以及更強的推力、高速和重型設備搭載能力, 以支援搭載多種調查設備和重型取樣工具, 達到了世界先進水準, 在深海探測領域具有廣闊的應用前景, 可成為海洋觀測、深海取樣、獲取並傳遞深海資訊的良好作業平臺。

後者為萬米級深海無人遙控潛水器, 設計最大工作深度1.1萬米。 隨之開發的萬米深水電池、可加工浮力材料、陶瓷浮力球、光纖微細纜、多芯貫穿件等, 均為中國首創成果的部件。

“海龍家族”的深潛傳奇故事開始引起公眾注意是在2009年。 中國深潛技術專家、上海交通大學教授朱繼懋帶領團隊, 歷時9年艱苦攻關, 終於研製成功3500米級無人纜控潛水器海龍號。 在2009年執行的中國大洋第21航次科考中, 海龍號首次成功進行了試用。 在東太平洋海隆觀察到了罕見的巨大硫化物“黑煙囪”, 並用機械手準確抓獲了多金屬硫化物樣品。 在之後航次的大洋科考中, 海龍號完成了對南大西洋多金屬硫化物新區的探測, 成功採集到海底多金屬硫化物和生物樣品,還同步拍攝了高清晰的海底照片和作業全程視頻影像。海龍號實現了從粗獷取樣觀測到精細取樣觀測的跨越,使中國海底勘探技術提高了一個層次,標誌著中國大洋科考進入機器人時代。

對海龍Ⅲ和海龍11000的海試情況和在海試中的表現,A航段首席科學家初鳳友介紹說,在本航段,“海龍”共計完成8次下潛,其中海龍Ⅲ潛水器共下潛5次,完成4500米級深潛試驗;海龍11000潛水器下潛3次,完成3000米級下潛試驗,均取得重要突破,潛水器運行狀態良好。

“蛟龍”志在載人全海深無禁區

在中國深潛器“三龍”中,最引人矚目的莫過於“蛟龍”了,不僅在於其體積顯得更大,外形與眾不同,更在於其有“載人”功能,需要潛航員深海駕駛,可以給科學家群體等提供進入深海開展科考活動的難得機遇。

“蛟龍家族”中最耀眼的“明星”無疑是蛟龍號,它是一艘由中國自行設計、自主集成研製的載人潛水器,也是“863”計畫中的一個重大研究專項,其設計最大下潛深度為7000米級,是目前世界上下潛能力最深的作業型載人潛水器。

從上世紀90年代初開始,中國有關部門就針對大深度載人潛水器的研製展開深入調研論證。2002年蛟龍號正式立項,中國深海裝備領域的技術帶頭人徐芑南院士擔任總設計師,組建了蛟龍號研製團隊,攻克一系列關鍵技術難題,取得了眾多科技創新成果,最終歷時10年完成研製和海試工作。研製團隊創建了7000米級載人潛水器安全性設計技術體系,蛟龍號作業能力覆蓋99.8%的全球海洋面積;攻克了深海複雜環境下精准操控、精確定位與精細作業的關鍵技術,其懸停作業功能為國際同類潛水器首創;突破了複雜水聲通道條件下大深度、遠距離、高速率水聲通信技術,可傳輸圖像、資料、文字和語音等資訊;創建了我國載人潛水器陸上測試、海上試驗、潛航員培訓、水面支援等深潛作業和檢測技術體系;突破了超大潛深關重件設計製造技術,推動了深海裝備產業的發展。

在蛟龍號取得成功之後,有關方面於2015年底順勢推出了世界最大型全通透載客潛水器寰島蛟龍1,服務于海洋科普和觀光,並在海南三亞亞龍灣投入運營。 該潛器成功應用了蛟龍號載人潛水器的創新成果,成為中國觀光潛水器產業的里程碑。

在載人潛器中,最讓人期待的“明星”無疑是萬米級載人潛器。根據目前傳出的資訊,在此方面形成了中船重工702研究所葉聰領銜和上海海洋大學崔維成領銜的兩個並行研製團隊。在相關核心部件的研製中,兩個團隊都已取得重大突破。值得一提的是,葉聰和崔維成都全程參與了蛟龍號研製和海試歷程,都是名副其實的“蛟龍英雄”,而“嚴謹求實、團結協作、拼搏奉獻、勇攀高峰”的中國載人深潛精神將激勵他們攻克萬米載人深潛難關,開創中國科考全海深時代。

成功採集到海底多金屬硫化物和生物樣品,還同步拍攝了高清晰的海底照片和作業全程視頻影像。海龍號實現了從粗獷取樣觀測到精細取樣觀測的跨越,使中國海底勘探技術提高了一個層次,標誌著中國大洋科考進入機器人時代。

對海龍Ⅲ和海龍11000的海試情況和在海試中的表現,A航段首席科學家初鳳友介紹說,在本航段,“海龍”共計完成8次下潛,其中海龍Ⅲ潛水器共下潛5次,完成4500米級深潛試驗;海龍11000潛水器下潛3次,完成3000米級下潛試驗,均取得重要突破,潛水器運行狀態良好。

“蛟龍”志在載人全海深無禁區

在中國深潛器“三龍”中,最引人矚目的莫過於“蛟龍”了,不僅在於其體積顯得更大,外形與眾不同,更在於其有“載人”功能,需要潛航員深海駕駛,可以給科學家群體等提供進入深海開展科考活動的難得機遇。

“蛟龍家族”中最耀眼的“明星”無疑是蛟龍號,它是一艘由中國自行設計、自主集成研製的載人潛水器,也是“863”計畫中的一個重大研究專項,其設計最大下潛深度為7000米級,是目前世界上下潛能力最深的作業型載人潛水器。

從上世紀90年代初開始,中國有關部門就針對大深度載人潛水器的研製展開深入調研論證。2002年蛟龍號正式立項,中國深海裝備領域的技術帶頭人徐芑南院士擔任總設計師,組建了蛟龍號研製團隊,攻克一系列關鍵技術難題,取得了眾多科技創新成果,最終歷時10年完成研製和海試工作。研製團隊創建了7000米級載人潛水器安全性設計技術體系,蛟龍號作業能力覆蓋99.8%的全球海洋面積;攻克了深海複雜環境下精准操控、精確定位與精細作業的關鍵技術,其懸停作業功能為國際同類潛水器首創;突破了複雜水聲通道條件下大深度、遠距離、高速率水聲通信技術,可傳輸圖像、資料、文字和語音等資訊;創建了我國載人潛水器陸上測試、海上試驗、潛航員培訓、水面支援等深潛作業和檢測技術體系;突破了超大潛深關重件設計製造技術,推動了深海裝備產業的發展。

在蛟龍號取得成功之後,有關方面於2015年底順勢推出了世界最大型全通透載客潛水器寰島蛟龍1,服務于海洋科普和觀光,並在海南三亞亞龍灣投入運營。 該潛器成功應用了蛟龍號載人潛水器的創新成果,成為中國觀光潛水器產業的里程碑。

在載人潛器中,最讓人期待的“明星”無疑是萬米級載人潛器。根據目前傳出的資訊,在此方面形成了中船重工702研究所葉聰領銜和上海海洋大學崔維成領銜的兩個並行研製團隊。在相關核心部件的研製中,兩個團隊都已取得重大突破。值得一提的是,葉聰和崔維成都全程參與了蛟龍號研製和海試歷程,都是名副其實的“蛟龍英雄”,而“嚴謹求實、團結協作、拼搏奉獻、勇攀高峰”的中國載人深潛精神將激勵他們攻克萬米載人深潛難關,開創中國科考全海深時代。

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