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戴上VR眼鏡,在2018年全國科技活動周暨北京科技周活動主場,體驗者可以跟隨我國4500米級載人潛水器“深海勇士”號,一同下潛至4500米深海,體驗深??瓶甲鳂I(yè)場景,探索熱液和冷泉的地理奧秘。
在我國南海,真正的“深海勇士”號正在執(zhí)行我國“南海深部計劃”西沙深潛航次任務。
我國自主研制的“深海勇士”號,它有哪些看家本領呢?
海面示位裝置變身移動“燈塔”
靜謐的南海之夜,繁星點點。5月19日晚,“回家”不到5個小時的“深海勇士”號載人深潛器,連續(xù)作戰(zhàn),在近1400米深的海馬冷泉區(qū),展開夜?jié)撟鳂I(yè)。
這并不是“深海勇士”號第一次夜?jié)摗?/p>
“我們研發(fā)了海面示位裝置,該技術可以讓潛水器浮出水面時把位置信息通過衛(wèi)星發(fā)送到母船上,母船上的水面監(jiān)控系統(tǒng)會將潛水器實時水面位置信息顯示在監(jiān)控界面上。即使海面光線很暗,水面支持人員也知道潛水器在哪,從而完成高效回收?!敝袊茖W院沈陽自動化研究所高級工程師、“深海勇士”號控制系統(tǒng)負責人祝普強說,該裝置被安裝在應急浮標上,當潛水器出現(xiàn)緊急狀態(tài)時,母船可以根據(jù)漂浮到水面的應急浮標位置,采取進一步的應急措施。
“回家”不到5個小時緣何能連續(xù)作戰(zhàn)?祝普強解釋,這是因為潛水器采用了多傳感器、雙網(wǎng)冗余設計,進一步提高了潛水器的安全性、可靠性,讓大頻率使用環(huán)境下的控制系統(tǒng)全程無故障。此外這與整個團隊對潛水器技術掌握更加深入、國產(chǎn)設備技術成熟度大大提高直接相關。
高精度組合導航實現(xiàn)重復定點作業(yè)
在陸地上開車需要衛(wèi)星定位系統(tǒng)導航,在衛(wèi)星定位系統(tǒng)并未覆蓋的深海,如何判斷潛水器的運動速度與環(huán)境情況?多普勒測速儀類似于陸地上的定位導航系統(tǒng),借助它,潛航員可以判斷潛水器開到哪了、通過現(xiàn)有行駛路線是否到達目的地。
中船重工702所研究員、“深海勇士”號載人潛水器總設計師胡震說,很多應用場景要求潛水器在不同潛次,可以到某一個固定的點作業(yè)。要讓潛水器具備重復到達指定地點的能力,需要提高導航定位系統(tǒng)的高精度。
“深海勇士”號裝備了可以實現(xiàn)超短基線和長基線兩種定位模式的綜合水聲系統(tǒng),其中長基線可以讓潛水器知道自己在哪兒,超短基線可以讓母船知道潛水器在哪兒。
胡震告訴科技日報記者,基于國產(chǎn)化的多普勒測速儀、慣導傳感器、綜合水聲系統(tǒng),“深海勇士”號的高精度組合導航系統(tǒng),將定位能力提高到亞米級,可實現(xiàn)多次“踩”在某個固定點。
深海電池壽命實現(xiàn)數(shù)量級式增長
依據(jù)經(jīng)費額度計算,4500米載人潛水器國產(chǎn)化率達到95%。國產(chǎn)化率的提高也大大降低了運行成本,提高了科考性價比。
胡震告訴記者,“深海勇士”號下潛成本降低,與改用鋰電池直接相關。以前其他潛水器使用的銀鋅電池可用次數(shù)為50次,鋰電池將這一數(shù)字提升到500次,使用壽命長達5年。
無動力下潛、無動力上浮,在國際深潛界以前的概念里,這兩個過程不用電,但耗時較長。
深海鋰電池的使用顛覆了這個理念,潛水器可借助電力快速上浮和下潛,增加在深海作業(yè)時間。
“深海勇士”號還突破了鈦合金載人艙、超高壓海水泵、低噪聲推進器、浮力材料等關鍵技術。胡震表示,通過研制“深海勇士”號,我國大深度載人深潛技術和裝備制造取得突破性進展,全面具備了自主研發(fā)和制造深海載人潛水器的能力。
?。ㄔd于《科技日報》 2018-05-23 03版)
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