蛟龍號載人潛水器檢視原始碼討論檢視歷史
蛟龍號載人潛水器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計劃中的一個重大研究專項。2010年5月至7月,蛟龍號載人潛水器在中國南海中進行了多次下潛任務,最大下潛深度達到了7020米。
2002年中國科技部將深海載人潛水器研製列為國家高技術研究發展計劃(863計劃)重大專項,啟動「蛟龍號」載人深潛器的自行設計、自主集成研製工作。
2009年至2012年,接連取得1000米級、3000米級、5000米級和7000米級海試成功。2012年6月,在馬里亞納海溝創造了下潛7062米的中國載人深潛紀錄,也是世界同類作業型潛水器最大下潛深度紀錄。[1] 2014年12月18日,首次赴印度洋下潛。
2015年1月14日,在西南印度洋龍旂熱液區執行印度洋科考首航段的最後一次下潛,這也是其在這個航段的第9次下潛。 3月17日,搭乘「向陽紅09」船停靠國家深海基地碼頭,正式安家青島。
2016年5月22日,成功完成在雅浦海溝的最後一次科學應用下潛,最大下潛深度達6579米。[2]
2017年3月4日和7日,「蛟龍號」載人潛水器分別在西北印度洋臥蠶1號熱液區和大糦熱液區進行了中國大洋38航次第一航段的第3次下潛和第4次下潛。這兩次下潛都在調查區域發現了熱液噴口並獲取了硫化物樣品。5月23日,「蛟龍」號完成在世界最深處下潛,潛航員在水下停留近9小時,海底作業時間3小時11分鐘,最大下潛深度4811米。
2018年5月8日,國家深海基地管理中心副總工程師丁忠軍透露,「蛟龍」號載人潛水器計劃於2020年6月至2021年6月執行環球航次。[3]
- 中文名:蛟龍號
- 類 型:深海潛水器
- 海試深度;7062米
- 研製時間;2009年下海
- 作用;深海勘探、海底作業
- 首席潛航員:葉聰
- 研製單位;中國船舶科學研究中心
- 母 港:青島國家深海基地 [4]
基本介紹
「蛟龍號」載人深潛器是我國首台自主設計、自主集成研製的作業型深海載人潛水器,設計最大下潛深度為7000米級,也是目前世界上下潛能力最強的作業型載人潛水器。「蛟龍號」可在占世界海洋面積99.8%的廣闊海域中使用,對於我國開發利用深海的資源有着重要的意義。
中國是繼美、法、俄、日之後世界上第五個掌握大深度載人深潛技術的國家。在全球載人潛水器中,「蛟龍號」屬於第一梯隊。目前全世界投入使用的各類載人潛水器約90艘,其中下潛深度超過1000米的僅有12艘,更深的潛水器數量更少,目前擁有6000米以上深度載人潛水器的國家包括中國、美國、日本、法國和俄羅斯。除中國外,其他4國的作業型載人潛水器最大工作深度為日本深潛器的6527米,因此「蛟龍號」載人潛水器在西太平洋的馬里亞納海溝海試成功到達7020米海底,創造了作業類載人潛水器新的世界紀錄。
從2009年至2012年,蛟龍號接連取得1000米級、3000米級、5000米級和7000米級海試成功。下潛至7000米,說明蛟龍號載人潛水器集成技術的成熟,標誌着我國深海潛水器成為海洋科學考察的前沿與制高點之一。
2012年6月27日11時47分,中國「蛟龍」再次刷新「中國深度」——下潛7062米。6月3日,「蛟龍」出征以來,已經連續書寫了5個「中國深度」新紀錄:6月15日,6671米;6月19日,6965米;6月22日,6963米;6月24日,7020米;6月27日,7062米。下潛至7000米,標誌着我國具備了載人到達全球99%以上海洋深處進行作業的能力,標誌着「蛟龍」載人潛水器集成技術的成熟,標誌着我國深海潛水器成為海洋科學考察的前沿與制高點之一,標誌着中國海底載人科學研究和資源勘探能力達到國際領先水平。
2013年6月17日16時30分左右,中國「蛟龍」號載人潛水器從南海一冷泉區海底回到母船甲板上,三名下潛人員出艙,標誌着「蛟龍」號首個試驗性應用航次首次下潛任務順利完成。
從2013年起,蛟龍號正式進入試驗性應用階段。2017年,當地時間6月13日,蛟龍號順利完成了大洋38航次第三航段最後一潛,標誌着試驗性應用航次全部下潛任務圓滿完成。
截至2018年11月,蛟龍號已成功下潛158次。
2月28日,「蛟龍」號載人潛水器在國家深海基地試驗水池,進行了大修與技術升級後的第一個測試下潛。這標誌着「蛟龍」號大修與技術升級全系統勘驗、維修、系統升級、總裝聯調等陸上工作已經全部完成,正式進入一個了新的階段。[5]
獲得成果
自2011年深海潛水器技術與裝備重大項目實施以來,「蛟龍」號載人深潛器成功完成5000-7000米海試並投入試驗性應用,研製成功4500米深海作業系統以及突破4500米載人球殼關鍵技術等一系列重要研究成果。 [6]
2014年~2015年「蛟龍」號試驗性應用航次第一航段在西北太平洋採薇海山區和馬爾庫斯—威克海山區開展了10次下潛作業,精確定位取樣,取得各種生物樣品116個,富鈷結殼樣品21塊、99.2公斤,多金屬結核樣品24.32公斤,岩石樣品22塊、107.7公斤,沉積物樣品26管,海水樣品共1232升……
「蛟龍」號試驗性應用科考隊在本航段中全面、超額地完成了預定的任務。通過第一航段的調查研究,航次現場取得了4個方面的成果和認識:
一是基本查明了採薇海山礦區資源與生物狀況,勘察成果突出。「蛟龍」號在採薇海山完成了8次下潛,結合中國大洋第31航次的5次下潛,通過點、線、面相結合的解剖調查,已基本摸清富鈷結殼礦區資源分布狀況,基本掌握生物多樣性分布規律和礦區環境狀況。
二是「蛟龍」號性能穩定,優勢明顯。「蛟龍」號共計完成10次無故障下潛作業,每次下潛平均水中時間達9小時53分鐘,系統穩定,取得了大量高質量的視頻和照片,開展了配套設備試驗,包括微型遙控潛水器試驗、海底土工力學測定試驗、超短基線測試等,使「蛟龍」號在複雜地形下開展定點作業、精細調查的獨特技術優勢得到進一步發揮。
三是以國家深海基地管理中心人員為主力的操作維護團隊迅速成長。潛水器維護維修隊伍、布放回收操作隊伍、潛航員學員得到鍛煉,一批新人迅速成長,為「蛟龍」號業務化運行奠定了基礎。 四是實現了多任務、多目標的綜合效益。開展了探空氣球觀測、下潛人員實時生理心理狀態監測、《深潛》紀錄片的拍攝。各家媒體和作家協會開展了海洋知識、海洋意識的普及和宣傳。
除此之外,「蛟龍」號還在相鄰海域開展了下潛作業,為開展不同海區的資源、環境狀況對比研究提供了第一手資料。
2016年4月30日,「蛟龍」號載人潛水器在西北太平洋維嘉海山的西北側成功完成科學應用下潛,這也是「蛟龍」號首次在這一海域搭載科學家進行下潛作業。 據現場指揮部介紹,此次下潛由國家深海基地管理中心的潛航員唐嘉陵擔任主駕駛,搭載了廣州海洋地質調查局高級工程師姚會強和潛航員學員楊一帆。「蛟龍」號於當地時間4月30日8時03分布放入水,16時05分回收至甲板。水中時間8小時2分鐘,海底作業時間5小時24分鐘,最大下潛深度達2258米。
本次下潛開展了4千米的近底航行觀察,拍攝了大量海底視頻照片資料,採集礫狀結殼57千克、巨型底棲生物樣品9個,其中海綿4個、珊瑚和蝦各2個、海星1個,近底水樣8升,還開展了對潛航員學員的海上實艇下潛培訓。
國家海洋局向陽紅09號船搭載蛟龍號載人潛水器及其科考隊員抵達國家深海基地碼頭。至此,2016年蛟龍號試驗性應用航次(中國大 洋第37航次)歷時94天,航行11837海里,累計下潛22次,安全圓滿地完成了計劃的科學考察任務。本航次第二階段首席科學家彭曉彤表示,這是蛟龍號 自2012年7000米級海試成功以後,首次重返海溝區密集地開展超過6000米深度的下潛作業,在科學研究方面取得了豐碩成果。
本航次科考首次在馬里亞納海溝南坡發現了活動的泥火山,拍攝了大量高清視頻資料;證實了馬里亞納海溝北坡作業區海山為泥火山,獲取了大量泥火山地質樣品。這些樣品和視頻資料為研究泥火山地質活動和俯衝板片的地質過程提供了重要依據。
此外,初步探明了維嘉海山與採薇海山巨型底棲生物分布具有良好的聯通性。科考人員通過與採薇海山的對比分析,表明維嘉海山巨型底棲生物種類組成和多樣性與採薇海山具有很高的相似性,除了少數海綿動物及其共生的儷蝦有可能是新種外,其餘種類與採薇海山基本相同,改變了海山間生物群落聯通性差的傳統認識,為科學評價海底環境、合理設計深海採礦系統提供了第一手資料。
中國大洋第37航次
總指揮鄔長斌表示,本航次大深度潛次多,其中6500米級潛次共5個,超過6000米深度潛次共9個,最大下潛深度6796米。在大深度潛次中,蛟龍號總體技術狀態穩定、各系統設備性能可靠。
鄔長斌介紹,在本航次富鈷結殼海山區下潛作業中,蛟龍號多次實現長距離、大落差航行,水下航行距離最長達到5000米、水下作業爬升高差最大1100米、單潛次最大地質樣品取樣重量達124千克。創造了自蛟龍號下潛以來單潛次航行距離、作業高差及地質樣品取樣重量的最大紀錄。
中國大洋38航次
蛟龍」號完成中國大洋38航次第三航段首潛,哈爾濱工程大學校友唐嘉陵擔任首潛主駕。未來20天內,「蛟龍」號預計先後在馬里亞納海溝和雅浦海溝深淵區進行10次大深度下潛。此前,中國大洋38航次科考的前兩個航段已分別在西北印度洋和我國南海完成。
蛟龍號載人深潛器是我國首台自主設計、自主集成研製的作業型深海載人潛水器,最大下潛深度7000米級,是目前世界上下潛能力最深的作業型深海載人潛水器。
唐嘉陵,2007年本科畢業於哈工程電子信息專業,作為中國首批潛航員,他創造了世界上作業型潛水器7062米的最大下潛深度,發現並取得兩個深海海底新物種,被國務院中央軍委授予「深潛英雄」稱號,同時也是第十七屆中國青年五四獎章獲得者。 [7]
技術特點
技術優勢
1.在世界上同類型中具有最大下潛深度7000米,這意味着該潛水器可在占世界海洋面積99.8%的廣闊海域使用;
2.具有針對作業目標穩定的懸停,這為該潛水器完成高精度作業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境或海底地質條件下完成保真取樣和潛鑽取芯等複雜任務。
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.可穩穩「定住」如同開車一樣,駕駛員的腳總放在油門上,難免產生疲勞感。「蛟龍」號駕駛員是幸運的,它具備自動航行功能,駕駛員設定好方向後,可以放心進行觀察和科研。
王曉輝介紹說,「蛟龍號」可以完成三種自動航行:自動定向航行,駕駛員設定方向後,「蛟龍號」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,儘管海底山形起伏,自動定高功能可以讓「蛟龍號」輕而易舉地在複雜環境中航行,避免出現碰撞;自動定深功能,可以 讓「蛟龍號」保持與海面固定距離。
2.懸停定位,一旦在海底發現目標,「蛟龍號」不需要像大部分國外深潛器那樣坐底作業,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「蛟龍號」搖擺不定,機械手運動帶動整個潛水器晃動等內外干擾下,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。 [8]
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。「蛟龍號」潛入深海數千米,為保持與母船保持聯繫,科學家們研發了具有世界先進水平的高速水聲通信技術,採用聲納通信。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;聲學傳輸的帶寬也極其有限,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,如何在複雜環境中有效提取信號難上加難。
主要完成單位
中國船舶科學研究中心(中國船舶重工集團公司第七〇二研究所),中國大洋礦產資源研究開發協會(中國大洋事務管理局),中國科學院瀋陽自動化研究所,中國科學院聲學研究所,中國艦船研究設計中心(中國船舶重工集團公司第七〇一研究所),中國海監第一支隊,河南新太行電源股份有限公司,北京長城電子裝備有限責任公司,浙江大學,國家深海基地管理中心,國家海洋局第二海洋研究所,哈爾濱工業大學,國家海洋環境預報中心,國家海洋局北海海洋技術保障中心,國家海洋局南海調查技術中心,中國船舶重工集團公司第七研究院第七二五研究所,中國船級社,國家衛星海洋應用中心,北京國冶銳誠工程技術有限公司,江蘇科技大學,上海交通大學,天津電源研究所(中國電子科技集團公司第十八研究所),北京礦冶研究總院,交通運輸部上海打撈局,寧波甬科聲學技術有限公司,寧波星箭航天機械有限公司 [9]
研製背景
為推動中國深海運載技術發展,為中國大洋國際海底資源調查和科學研究提供重要高技術裝備,同時為中國深海勘探、海底作業研發共性技術,在國家海洋局組織安排下,中國大洋協會作為業主具體負責「蛟龍號」載人潛水器項目的組織實施,並會同中船重工集團公司七〇二所、中科院瀋陽自動化所和聲學所等約100家中國國內科研機構與企業聯合攻關,攻克了中國在深海技術領域的一系列技術難關,經過6年努力,完成了載人潛水器本體研水面支持系統的研製和試驗母船的改造以及潛航員的選拔和培訓,從而使「蛟龍號」具備了開展海上試驗的技術條件。 [10]
視頻
參考文獻
- ↑ 「蛟龍」號將抵達作業海區 第二航段任務看點多 .中國城市低碳經濟網,引用日期2013-08-08
- ↑ "蛟龍"號結束雅浦海溝科學應用下潛 最深6579米 .網易.2016-05-23,引用日期2016-05-24
- ↑ "蛟龍"號計劃2020年執行環球航次 南海成必經之地 .海外網,引用日期2018-05-09
- ↑ 蛟龍號」母港國內最大科考碼頭建設進入衝刺期 .中國政府網,引用日期2017-11-09
- ↑ 蛟龍」號載人潛水器完成升級在青島首測下潛 .中新網,引用日期2019-03-03
- ↑ 863計劃海洋技術領域深海潛水器技術與裝備重大項目2014年度工作會在無錫舉行 .中華人民共和國科學技術部,引用日期2014-09-06
- ↑ 哈工程校友擔任「蛟龍」號主駕首潛世界最深處 .中華人民共和國工業和信息化網,引用日期2017-05-27
- ↑ 蛟龍號載人潛水器的三大尖端技術 .中國國情,引用日期2013-12-14
- ↑ 厲害了,蛟龍號!國家科學技術進步獎初評結果公布,特等獎有咱「大國重器」! .國家深海基地管理中心,引用日期2018-06-14
- ↑ 未來3至5年蛟龍號將在太平洋開展試驗應用 .杭州網,引用日期2013-12-14