專家揭秘,三大技術(shù)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(shù)突破?!膀札垺碧栄邪l(fā)人員、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所水下機器人研究中心主任王曉輝解析有關(guān)技術(shù)。
(1) “蛟龍”號可穩(wěn)穩(wěn)“定住”
如同開車一樣,駕駛員的腳總放在油門上,難免產(chǎn)生疲勞感?!膀札垺碧柧邆渥詣雍叫泄δ埽{駛員設(shè)定好方向后,可以放心進(jìn)行觀察和科研?!膀札垺碧柆F(xiàn)在可以完成三種自動航行: 自動定向航行,駕駛員設(shè)定方向后,“蛟龍”號可以自動航行,而不用擔(dān)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(fù)雜環(huán)境中航行,避免出現(xiàn)碰撞; 自動定深功能,可以讓“蛟龍”號保持與海面固定距離(圖2) 。
更為令人稱奇的是,“蛟龍”號還能懸停定位。一旦在海底發(fā)現(xiàn)目標(biāo),“蛟龍”號不需要像大部分國外深潛器那樣坐底作業(yè),而是由駕駛員行駛到相應(yīng)位置,“定住”位置,與目標(biāo)保持固定的距離,方便機械手進(jìn)行操作。在海底洋流(指大洋表層海水常年大規(guī)模的沿一定方向進(jìn)行的較為穩(wěn)定的流動)等導(dǎo)致“蛟龍”號搖擺不定,機械手運動帶動整個潛水器晃動等內(nèi)外干擾下,能夠做到精確地“懸?!绷钊朔Q道。在已公開的消息中,尚未有國外深潛器具備類似功能。
②蛟龍”號在海府航行
(2)深海通信靠“聲”不靠“電磁”
陸地通信主要靠電磁波,速度可以達(dá)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?!膀札垺碧枬撊肷詈?shù)千米,如何與母船保持聯(lián)系?
科學(xué)家們研發(fā)了具有世界先進(jìn)水平的高速水聲通信技術(shù)——聲納通信。這一技術(shù)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(xué)傳輸?shù)膸捯矘O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(fù)雜環(huán)境中有效提取信號難上加難?!膀札垺碧柹涎b載的高速水聲通信技術(shù)能夠?qū)崟r傳輸語音、文字和圖片,這項技術(shù)由中國科學(xué)院聲學(xué)所研發(fā),是國外絕大多數(shù)載人深潛器所沒有的。
(3)世界深潛器最大容量電池之一
“蛟龍”號在深海要生存近10小時,還要不停運動和作業(yè),但又不能攜帶太重的燃料,因此能源供給是個大難題。
國外部分載人深潛器采用銀鋅蓄電池,但國內(nèi)尚未應(yīng)用過。“蛟龍”號搭載了完全由我國自主研發(fā)的大容量充油銀鋅蓄電池,電量超過110千瓦時,這也是目前國際潛水器上最大容量的電池之一,銀鋅蓄電池采用充油的方式放在蓄電池箱內(nèi),可減輕深潛器的重量,“蛟龍”號可獲得更長的水下工作時間,帶動更多的儀器運作。目前, 日本的潛水器蓄電池為86千瓦時,法國、美國均為50多千瓦時,只有俄羅斯的深潛器可以與之相比。
在高壓環(huán)境下,大容量電池供電時可能產(chǎn)生一定量氫氣,威脅深潛器安全。為此,“蛟龍”號同時選用了兩個不同廠家進(jìn)行產(chǎn)品試驗,再進(jìn)行改進(jìn),最終將析氣量控制在規(guī)定范圍內(nèi)。
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