蛟龙号载人潜水器

1 研制机构

　　在国家海洋局组织安排下，中国大洋协会作为业主具体负责“蛟龙号”载人潜水器项目的组织实施，并会同中船重工集团公司七〇二所、中科院沈阳自动化所和声学所等约100家中国国内科研机构与企业联合攻关，攻克了中国在深海技术领域的一系列技术难关，经过6年努力，完成了载人潜水器本体研水面支持系统的研制和试验母船的改造以及潜航员的选拔和培训，从而使“蛟龙号”具备了开展海上试验的技术条件。

2 应用领域

　　1、运载科学家和工程技术人员进入深海，在海山、洋脊、盆地和热液喷口等复杂海底进行机动、悬停、正确就位和定点坐坡，有效执行海洋地质、海洋地球物理、海洋地球化学、海洋地球环境和海洋生物等科学考察。

　　2、“蛟龙号”具备深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考察等功能，可以开展：对多金属结核资源进行勘查，可对小区地形地貌进行精细测量，可定点获取结核样品、水样、沉积物样、生物样，可通过摄像、照相对多金属结核覆盖率、丰度等进行评价等；对多金属硫化物热液喷口进行温度测量，采集热液喷口周围的水样，并能保真储存热液水样等；对钴结壳资源的勘查，利用潜钻进行钻芯取样作业，测量钴结壳矿床的覆盖率和厚度等；可执行水下设备定点布放、海底电缆和管道的检测，完成其他深海探询及打捞等各种复杂作业。

3 技术方面

　　技术特点

　　1.在世界上同类型中具有最大下潜深度7000米，这意味着该潜水器可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域使用；

　　2.具有针对作业目标稳定的悬停，这为该潜水器完成高精度作业任务提供了可靠保障；

　　3.具有先进的水声通信和海底微貌探测能力，可以高速传输图像和语音，探测海底的小目标；

　　4.配备多种高性能，确保载人潜水器在特殊的海洋环境或海底地质条件下完成保真取样和潜钻取芯等复杂任务。

　　技术参数

　　长、宽、高分别是8.2米、3.0米与3.4米；

　　空重不超过22吨，最大荷载是240公斤；

　　最大速度为每小时25海里，巡航每小时1海里；

　　“蛟龙号”当前最大下潜深度7062.68米；

　　最大工作设计深度为7000米，理论上它的工作范围可覆盖全球99.8%海洋区域。

　　三大突破

　　近底自动航行和悬停定位、高速水声通信、充油银锌蓄电池容量被誉为“蛟龙”号的三大技术突破：

　　1.可稳稳“定住”

　　如同开车一样，驾驶员的脚总放在油门上，难免产生疲劳感。“蛟龙”号驾驶员是幸运的，它具备自动航行功能，驾驶员设定好方向后，可以放心进行观察和科研。

　　王晓辉介绍说，“蛟龙号”可以完成三种自动航行：自动定向航行，驾驶员设定方向后，“蛟龙号”可以自动航行，而不用担心跑偏；自动定高航行，这一功能可以让潜水器与海底保持一定高度，尽管海底山形起伏，自动定高功能可以让“蛟龙号”轻而易举地在复杂环境中航行，避免出现碰撞；自动定深功能，可以让“蛟龙号”保持与海面固定距离。

　　2.悬停定位

　　一旦在海底发现目标，“蛟龙号”不需要像大部分国外深潜器那样坐底作业，而是由驾驶员行驶到相应位置，“定住”位置，与目标保持固定的距离，方便机械手进行操作。在海底洋流等导致“蛟龙号”摇摆不定，机械手运动带动整个潜水器晃动等内外干扰下，能够做到精确地“悬停”令人称道。在已公开的消息中，尚未有国外深潜器具备类似功能。

　　3.深海通信靠“声”

　　陆地通信主要靠电磁波，速度可以达到光速。但这一利器到了水中却没了用武之地，电磁波在海水中只能深入几米。“蛟龙号”潜入深海数千米，为保持与母船保持联系，科学家们研发了具有世界先进水平的高速水声通信技术，采用声纳通信。这一技术需要解决多项难题，比如水声传播速度只有每秒1500米左右，如果是7000米深度的话，喊一句话往来需要近10秒，声音延迟很大；声学传输的带宽也极其有限，传输速率很低；此外，声音在不均匀物体中的传播效果不理想，而海水密度大小不同，温度高低不同，海底回波条件也不同，加上母船和深潜器上的噪音，如何在复杂环境中有效提取信号难上加难。

　　中国“龙脑”

　　这颗睿智的“龙脑”流着纯正的“中国血统”——由中科院沈阳自动化研究所自主研制，它的创造者既有院士，也有工人，既有70后，也有50后老教授。

　　控制系统相当于“蛟龙号”的神经系统，每条神经末梢都连着其他的系统，“蛟龙号”在海底的每一个动作都必须得到“大脑”的“命令”。

　　航行控制系统是“龙脑”的核心，具备自动定向、定深、定高以及悬停定位功能，使“蛟龙号”能全自动航行，免去潜航员长时间驾驶之累。

　　综合显控系统相当于“仪表盘”，能够分析水面母船传来的信息，显示出“蛟龙”和母船的位置以及潜水器各系统的运行状态，实现母船与“蛟龙”间的互动。[4]水面监控系统显示母船信息与“蛟龙”信息的集合，使指挥员能对母船的位置和“蛟龙”的位置进行正确判断，进而做出相应调整，保证“蛟龙”安全回家。

　　数据分析平台可以对综合显控系统所采集的数据如深度、温度及报警信息等进行分析，使之自动生成图形。这一平台还可查看历次下潜的时间、地点以及潜航员的操作流程。

　　半物理仿真平台的主要用途是验证“蛟龙”控制系统设计的准确性。科研人员通过输入相关参数，模拟水下环境，测试控制系统运行状况，可以节约人力、物力，降低风险缩短研制周期，提高系统可靠性和安全性，还能为潜航员训练提供“虚拟环境。