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“蛟龙”号科技水平到底如何?

新闻来源:中国船检    浏览量:1972 中国船检 2017-02-22
        浩瀚的海洋充斥着令人神往的神秘气息,占据着地球表面积的71%,海底蕴藏着丰富的石油矿产资源,引得各国竞相开采。深潜技术是征服海洋的必要手段,潜水器作为海底考察的必要工具和载体,正受到越来越多国家的关注,同时也是一个国家实力的较量。我国自主研发的“蛟龙”号创造了世界同类作业型潜水器的最大下潜深度纪录,可到达全球99.8%以上的海洋深处进行作业,对于我国的深海考察有着重要意义及作用。
        近日,“蛟龙”号副总师、中国科学院声学研究所海洋声学技术中心主任朱敏在中国科普博览的“SELF格致论道”节目上大家分享了有关“蛟龙”号潜水器的内容。
        潜水器简介
        潜水器是一种具有水下观察和作业能力的活动潜水装置,按用途可分为民用和军用两类。按功能类别又可分为载人潜水器(HOV)、遥控潜水器(ROV)、自治式潜水器(AUV)、 以及混合型潜水器。其主要任务有三类: 一类是用于海洋调查和监测,包括开展海洋物理、海洋化学环境调查,生物资源调查及其他实验和研究;第二类是用于深海石油和矿产资源的勘探与开发,检查及维修海底电缆、管路等;第三类是用于执行军事侦察、扫雷、布雷等任务。其他用途还包括救援打捞、探险、旅游等。
        1)载人潜水(HOV)技术:目前全世界的HOV总数约200多艘,可潜入6000m以上深度的仅有8艘,分别为美国的“阿尔文号”、日本的“深海6500”号、法国的鹦鹉螺号、俄罗斯“和平号Ⅰ/Ⅱ”、领事号和罗斯号、中国的“蛟龙”号。;另有若干艘正在建设中,其中包括中国正在研建的彩虹鱼号。
        2)遥控潜水器(ROV)技术:目前全世界无人遥控潜水器已超过1000艘,有一半以上是直接用于海油气工程。潜深大于5000m的ROV不超过10套,真正能够制造深海ROV的国家只有美国、日本、法国、加拿大和俄罗斯。
        3)自治式潜水器(AUV)技术:研制AUV的国家有美国、法国、挪威、德国、加拿大、日本、中国、韩国。现有设计工作深度达到6000m的AUV有美国的AUSS 号、俄罗斯的MT-88、法国的PLA2和中国的潜龙一号 。
        4)军用AUV技术:各国海军研制的AUV,其主要用途包括水雷探查、目标监测等。
       “蛟龙”号载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器,朱敏主要负责其声学系统。他介绍道,我国科学家独立研制的水下QQ “蛟龙”号水声通信系统达到国际一流水平,然而在材料和一些关键技术上还依赖国外。
        他表示,关于“蛟龙”号的科技水平,主要从三个方面说,一个是下潜深度;一个是水声通信;一个是能源和控制。
        一、打破作业型载人潜水器下潜世界纪录
        2012年“蛟龙”号载人潜水器打破了现役的作业型载人潜水器下潜的世界纪录——下潜到了7062米。这意味着中国具备了载人到达全球99.8%以上海洋深处进行作业的能力。
        不少知友对这个纪录有疑问,因为卡梅隆团队的深潜器下潜深度达到了万米。不过,实际上世界上目前载人下潜深度最大的是美国的“Trieste”号,1960年下潜到了10911米,但它功能上比较简单,就是个探险型的,下去然后干不了什么事就上来,不具备运动和作业能力。
        下潜深度第二的,就是卡梅隆团队的这个深潜器,是在2012年自己出钱造了这个潜水器,它的样子比较怪异,属于非常特异的一种,下到了10898米,这个本身是想下去拍电影的,所以整个深潜器上面灯光、摄像机比较多一些,但是当年下去之后,实际上就坏掉了,基本上就没干成什么事……它不是真正意义上的一个能够作业的深潜器。
        真正下到海底下能够作业的潜水器,也就是国际上同类作业型深海载人潜水器是这五个。
        美国的“阿尔文”号(1994年,4500米。经过升级,这个传奇的潜水器已经把深度刷新到了6000米)、法国的“鹦鹉螺”号(1985年,6000米)、俄罗斯的“和平”号(1987年,深度6000米)和日本的“深海6500”(1989年,深度6500米),还有我们的“蛟龙”号(2012年,深度7062米)。
        二、被称作“水下QQ”的通信法宝
        中国是继美、法、俄、日之后世界上第五个掌握大深度载人潜水技术的国家。在全球载人潜水器中,“蛟龙”号属于第一梯队。
        和国外相比,除了蛟龙号下潜深度是最深之外,“蛟龙”号还有比较领先的技术:有非常先进的水声通信的功能,蛟龙号下到七千米深的这样远的距离,我们不可能从水面拉一根线下去跟下面去通信,而无线电被海水一挡实际上也都通不了了,那么这个时候就要完全靠水声通信,把要传的信息变成声音在水里面传,传到水面之后再把它变换回来变成信息,它可以把潜水器里面的很多的传感器的数据都传到水面去,水面和水下可以通过文字交流,通过语音交流还可以发照片,所以我们当时给它起了一个外号叫做“水下QQ”。
        三、矿区资源 “蛟龙”为后代攒家当
        说到“蛟龙”号的科技水平,和国外同类潜水器相比,除了下潜深度最深和水声通信功能先进之外,还有两个比较领先的技术。1、在能源方面它比国外的要更强大;2、有比较先进的自动控制能力,它可以减少驾驶员操纵的难度。
        在2012年完成七千米海试之后, “蛟龙”号承担起实验性应用任务,它去的海区有中国南海、马里亚纳海沟、东太,西太和西南印度洋。
        为什么要去这些地方?以东太为例,这个地方位于夏威夷以南,2001年中国大洋协会在这个地方争取到了一块7.5万平方公里的一块锰结核矿区,2015年中国五矿集团又申请到了一块7.3万平方公里的矿区,这些矿区加起来有15万平方公里(超过4个台湾岛的面积),也就是说那么大一个区域底下的矿石都是归咱们中国的,这是海洋行业的人为咱们国家做的贡献。也就是说现在“蛟龙”号正在做的这个工作就是给咱们国家争取更多的矿区,是为我们的子孙后代攒家当的一个工作。
        最后,说到“蛟龙”号在材料和部分技术上依赖国外的事。
        当潜水器下潜到几千米那么大深度以后,面临着一个巨大的困难——压力。那么7000米的这个深度对应的压力是多少呢?7000吨。这是一个什么概念?咱们国家的96式坦克大概45吨重,相当于150辆96式坦克摞一块压在一平方米的面积上,你可以想象“蛟龙”号身上承受着多大的压力!这在材料、设计、制造加工等等方面都有非常高的难度。
        虽然“蛟龙”号刷新了多项技术和深度记录,但是在材料等关键技术上还依赖国外。“蛟龙”号所用的浮力材料,当时国内的能力是制造不出来的,于是就要去国外买,在价格和质量上就会受别人欺负。
        最后,他与大家分享了两个好消息:
        一个是继下潜7062米刷新世界纪录后,目前我国正在研制4500米的潜水器,国产化率要达到85%以上,并于2017年进行下潜任务,而借助这个潜水器积累的技术,我们要用国产的技术走向11000,挑战深渊,可以期待中国创造被验证的那一刻。
        另一个是,2017年2月5日,中国深潜“三龙”——“蛟龙”号载人潜水器、“海龙二”号无人有缆潜水器和“潜龙一”号无人无缆潜水器已经入驻青岛国家深海基地,标志着我国建设海洋强国的雄心。同时,“蛟龙”号新母船正在建造中,计划2019年3月下水,未来“三龙”有望搭同条母船探秘深海。
        链接:潜水器早期历史
        喜怒无常的浩瀚大海吞噬了无数满载金银财宝的船只,海底财富令人神往。正是在这种诱惑驱使下,无数人打起了海底寻宝的算盘,然而这并不非易事,为了保证寻宝之旅的安全,人们设计了种种潜水装置。据记载:
        1554年,意大利人塔尔奇利亚发明了木质球型潜水器,它由座舱和压载舱组成,座舱里装有绞盘,缆绳系在压载舱上,通过机械传动来改变压载浮力,控制升降。这是正式载入人类潜水钟(早期的潜水器是一个底部开口的容器,外形与钟相似,故得此名)史册的第一个潜水钟,其独树一帜的设计思想为以后潜水器的研制奠定了基础。
        1714年,英国潜水员约翰·莱瑟布里奇别出心裁地制造出一种木桶潜水器。木桶顶端是一个可以打开的密封盖,以供潜水员出入;桶的侧面上部有一个观察窗口,下部有两个密封套筒,潜水员可以将手从此伸出进行水下作业。
        19世纪末,意大利人保萨迈罗设计制造的铸铁球形潜水器,在潜海过程中创造过下潜165米的记录,这在当时是非常了不起的成就。
        1928年,美国人威廉·贝比和奥蒂斯·巴尔顿设计并建造了第一艘球形深海探测装置。该装置通身都用钢铁建造,它可以从一艘水面船舶上通过连接的电缆下潜到海面之下。
        1930年,上述二人一起乘坐这个球形装置下潜到了距海面245米(803英尺)的深度。
        1932年,他们又下潜到了923米(3028英尺)的深度——这一纪录直到15年之后才被打破。后来贝比写了一本书《1/2英里之下》,他在书中详细描绘了所见到的奇异的海底生物。这些生物听起来就像是从外星来的,因此很多人怀疑彼博是在撒谎。不过,他并没有撒谎,海底世界对于人类来说就是一个完全不同的奇异世界。
        1933年,瑞士气象学家奥古斯特.皮卡德提出,要使潜水器下潜到2000米以下,必须在潜水器上加一个压力舱加以保护。他设计出一种独特的“水下气球”潜水器,分为钢制的潜水球和像船一样的浮筒。浮筒内充满比海水比重小得多的汽油,为潜水器提供浮力;同时又在潜水球内放进铁砂等压舱物,以助它下沉。该潜水器完全抛掉系缆绳,能在海洋里自由沉浮和航行。皮卡德在对部分设计进行了一些改进之后,建造了第二艘潜水器并命名为“的里亚斯特”号。后被美国海军收购。
        1960年,皮卡德的儿子雅科斯和美国海军上尉唐·沃尔什搭乘“的里亚斯特”号下潜到了马里亚纳海沟的深处,距海面10916米(35813英尺)。之后的二十年中,改进型深海潜水器“的里亚斯特II”号一直在美国海军中服役。它承担了许多深海探险任务,包括搜寻美国海军失事的“天蝎”号核潜艇的残骸和打捞坠入海底的航天器装置。
        1964年,“阿尔文”号载人潜水器建成,并由伍兹霍尔海洋科学研究机构管理使用。“阿尔文”号可以搭乘3名研究人员,并且能够下潜到4500米(14764英尺)的深度。在50余年的服役生涯中,“阿尔文”号一共有4700多次深潜经历。它找到了美军丢失的氢弹,勘测过海底火山口。另外,它还是第一艘到访过泰坦尼克号沉船的载人潜水器。
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