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揭秘中國“潛龍三號”:呆萌外觀設計源于小醜魚
2018-05-03 08:50:44 來源: 科技日報
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“蛟龍”“海龍”“潛龍”三龍潛水器協同作業模式圖

  4月30日,在完成深海最後一潛後,“潛龍三號”跟隨“大洋一號”船開始返航。4月20日開始,這個中國最先進自主無人潛水器,先後進行了包括兩次海試和兩次試驗性應用在內的四次潛水作業,在全新挑戰中不斷刷新著紀錄。

  最近一段時間,大洋深處熱鬧非凡,各路探海英雄頻頻刷新著中國自主研發的深海裝備挺進藍海的紀錄。4月20日至30日,備受矚目的當前中國最先進自主無人潛水器——“潛龍三號”先後下潛四次,包括兩次功能性驗證下潛和兩次實驗性應用下潛。結果表明,“潛龍三號”不但創造了深海AUV(無人無纜自治潛水器)單潛次航程最遠的深海航行紀錄,並首次實現無人無纜潛水器與船載地質取樣同時作業新模式。

  5月2日,科技日報記者連線正在返航途中的中科院沈陽自動化所“潛龍三號”副總設計師、本項目執行負責人許以軍。他介紹説:“實驗性應用下潛是對‘潛龍三號’可靠性非常嚴格的考驗。在‘潛龍二號’技術基礎上,‘潛龍三號’通過減少電子設備功耗,提高推進效率,在最大續航能力測試上取得了非常好的試驗效果。”

  4月20日—22日,“潛龍三號”先後進行了兩個海試潛次。海試現場驗收專家組全程參與,在對“潛龍三號”最大工作深度、航速、無動力下潛和上浮、續航力、衛星通信、導航等50項試驗考評項目進行評判後,通過了現場驗收。

  4月24日,海試首考成功的“潛龍三號”開始試驗性應用第一潛,也是它的第三潛。4月26日被收回的“潛龍三號”經過調試後進行了第四潛。“每一次下潛都選擇不同的任務海域,每一次都是對深海復雜環境的新挑戰。”許以軍説。

  最先進自主無人潛水器先進在哪

  許以軍介紹,“潛龍三號”是中國自主研發的潛龍係列潛水器新成員,以深海復雜地形條件下資源環境勘查為主要應用方向,是在“潛龍二號”基礎上進行的優化升級。國産化程度更高,慣性導航傳感器及組合導航係統、高清照相機等核心部件由進口改為國産;降低了電子設備的功耗,“潛龍二號”最長可工作30多個小時,“潛龍三號”則高達40多個小時;推進了係統噪聲降低、效率更高、抗流能力得到加強;聲學成像質量得到相應提高。

  “國産化程度高、續航能力更長,綜合性能更強,是‘潛龍三號’廣受關注的主要原因。”許以軍補充説,“‘潛龍三號’這種非回轉體大型扁魚形設計,有利于減少垂直面的阻力,便于潛水器在復雜海底地形中垂直爬升、穩定航行、高效避障、水面自航等。”

  為應對水下復雜地形地貌,“潛龍三號”和它的哥哥“潛龍二號”一樣,採用前視聲吶作為避碰傳感器,俗稱潛水器的“眼睛”。控制“潛龍三號”自動駕駛計算機在採集數據後,通過圖像處理方式來識別障礙和周圍環境,結合避碰策略,下達緊急轉向、緊急變深或變高以及跟蹤指令,在復雜海底環境下靈活自如地避碰。

  “潛龍三號”在深海復雜地形進行資源環境勘查時,具備微地貌成圖、溫鹽深探測、甲烷探測、濁度探測、氧化還原電位探測、海底照相和磁力探測等熱液異常探測功能。其上還集成安裝了國內先進的高精度測深側掃聲吶設備,可以實現海底精細地形地貌圖的米級以下探測。

  可在水下自主作業自主決策

  許以軍向科技日報記者介紹,“潛龍三號”的設計特點是無人無纜全自治水下機器人,即無人參與的智能型水下航行機器人。當預定使命任務下達後,潛器下水航行作業不再需要潛航員操控,能夠自主獨立完成,通俗地講它就像水下的無人駕駛汽車,實現了水下狀態的實時檢測、故障處理和智能決策。“潛龍三號”更適合大范圍自主探測,適用于復雜海底環境下多金屬硫化物資源勘查。

  國家深海基地管理中心“蛟龍”號潛航員陳雲賽也參與了本次“潛龍三號”的海試,作為“蛟龍”號潛航員,他對有人和無人潛器的區別深有體會。“載人潛水器(HOV)和無人無纜自治潛水器最主要區別在于,人是否在控制回路。載人潛水器執行下潛任務時,人在艙內執行全部操控作業,可定點進行精細取樣操作。如果把載人潛水器比喻為戰鬥機,那麼無人無纜自治潛水器就可以理解為無人機,它按照下潛前輸入的任務使命,在水下自主進行航行探測作業,如遇緊急情況時可自主決策是否拋棄壓載上浮。”

  陳雲賽認為,由于人在潛水器中,需要考慮的安全冗余和生命支持設計增多,載人潛水器係統較無人潛水器更為復雜。但由于有人在現場,可以開展更為精細的水下取樣,並按照實際海底情況進行計劃變更。相對于載人潛水器來説,受傳感器和智能技術限制,目前無人潛水器更適合從事大面積的探測作業。“我相信隨著人工智能技術的進步,無人潛水器也能夠從事水下自主取樣等精細作業。”

  多潛水器協同作業迎來新時代

  海洋科考特別是深海科考依托大型科考船平臺,船時費用高,如何提高船時利用效率,降低運行費用,是未來深海科考必須解決的問題。

  “國際上海洋強國在提高深海科考效率上做出了有意義的探索,可為我國未來發展多類型潛水器協同作業模式以及多潛水器集群作業提供參考。”陳雲賽告訴科技日報記者,在“亞特蘭蒂斯”號科考船上,美國科學家很早就實現了全天候深潛作業,利用夜晚進行無人潛水器作業,白天開展載人潛水器下潛作業;利用自主潛水器探測的異常數據,作為載人潛水器下潛目標點,全面提高了深潛作業的船時效率。

  許以軍表示,“潛龍三號”第四次下潛到南海多金屬結核試採區,首次與船載地質取樣設備同時作業,為深海綜合調查開創了全新的復合型作業模式。未來隨著“蛟龍”號新母船等新型深海科考平臺的使用,我們也將積極探索多平臺協同作業模式,實現三龍協同全天候作業,提高航次綜合效益,構建以任務為導向的協同作業與互助機制。(本文圖片由受訪者提供)

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  “潛龍三號”呆萌設計源于“小醜魚”

  “‘潛龍三號’外觀像個胖胖的黃魚,你們如何昵稱它?胖魚、醜魚、黃魚?”記者好奇地問道。

  “潛龍三號比較呆萌的外觀設計,想法源于‘小醜魚’,由中科院沈陽自動化研究所‘潛龍三號’總設計師劉健研究員最終拍板確定選用。設計者們將卡通形象融入科學工程技術,希望科學技術與科普相結合,期待引起更多人有興趣探測海洋,投入海洋探測事業中。”許以軍揭秘了“潛龍三號”外觀設計背後科技人員的良苦用心。

  “海上試驗主要是對潛水器一些技術指標和功能進行測試,更偏重于功能性試驗。‘潛龍三號’可以下潛深度4500米,深海是一個完全未知的環境,這次就是要測試‘潛龍三號’在大海深處的未知環境下的適應能力。”

  “深潛器是海洋開發和海洋技術發展的最前沿和制高點之一,擁有自主核心技術的深海裝備更是國家綜合科技實力的象徵。我們做的‘潛龍三號’海試就是要保證深海裝備的核心技術始終掌握在中國人自己手裏。”許以軍雖有些暈船,説這話時語氣依舊鏗鏘有力。

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【糾錯】 責任編輯: 王萌萌
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