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蛟龍號

發布日期:2014-12-26 13:02:12

 




  蛟龍號一般指蛟龍號載人潛水器。

 

"蛟龍號"載人深潛器是我國首臺自主設計、自主集成研制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,對于我國開發利用深海的資源有著重要的意義。

中國是繼美、法、俄、日之后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"屬于第一梯隊。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,標志著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,標志著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,標志著"蛟龍"載人潛水器集成技術的成熟,標志著我國深海潛水器成為海洋科學考察的前沿與制高點之一,標志著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,標志著"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航次第三航段最后一潛,標志著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后的第一個測試下潛。這標志著"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。

研制背景

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,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。

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。

技術特點

折疊技術優勢

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。

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。


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米海試并投入試驗性應用,研制成功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。

2014年~2015年"蛟龍"號試驗性應用航次第一航段在西北太平洋采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,巖石樣品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:

一是基本查明了采薇海山礦區資源與生物狀況,勘察成果突出。"蛟龍"號在采薇海山完成了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"號在復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"號于當地時間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,采集礫狀結殼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米級海試成功以后,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沖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采薇海山巨型底棲生物分布具有良好的聯通性。科考人員通過與采薇海山的對比分析,表明維嘉海山巨型底棲生物種類組成和多樣性與采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,其余種類與采薇海山基本相同,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、合理設計深海采礦系統提供了第一手資料。

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