蛟龍號載人潛水器

1 研制機構

　　在國家海洋局組織安排下，中國大洋協會作為業主具體負責“蛟龍號”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“蛟龍號”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，有效執行海洋地質、海洋地球物理、海洋地球化學、海洋地球環境和海洋生物等科學考察。

　　2、“蛟龍號”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，測量鈷結殼礦床的覆蓋率和厚度等；可執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。

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鉆取芯等復雜任務。

　　技術參數

　　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；

　　“蛟龍號”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，駕駛員設定好方向后，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，駕駛員設定方向后，“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，盡管海底山形起伏，自動定高功能可以讓“蛟龍號”輕而易舉地在復雜環境中航行，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。

　　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系，科學家們研發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，如何在復雜環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”——由中科院沈陽自動化研究所自主研制，它的創造者既有院士，也有工人，既有70后，也有50后老教授。

　　控制系統相當于“蛟龍號”的神經系統，每條神經末梢都連著其他的系統，“蛟龍號”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“蛟龍號”能全自動航行，免去潛航員長時間駕駛之累。

　　綜合顯控系統相當于“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的運行狀態，實現母船與“蛟龍”間的互動。[4]水面監控系統顯示母船信息與“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，進而做出相應調整，保證“蛟龍”安全回家。

　　數據分析平臺可以對綜合顯控系統所采集的數據如深度、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”控制系統設計的準確性?？蒲腥藛T通過輸入相關參數，模擬水下環境，測試控制系統運行狀況，可以節約人力、物力，降低風險縮短研制周期，提高系統可靠性和安全性，還能為潛航員訓練提供“虛擬環境。