“三龍”探海

蘇更林

2018年3月20日，“大洋”一號科學(xué)考察船搭載“海龍”三號、“海龍”11000和“潛龍”三號潛水器，開始了為期45天的2018年綜合海試航次。“海龍”和“潛龍”同船亮相是此次科考的一大亮點(diǎn)。作為承擔(dān)深海探測和開發(fā)任務(wù)的國之重器，“蛟龍”“海龍”“潛龍”系列潛水器未來有望同住一“家”，攜手探海。下面就讓我們來見識一下“三龍”的本事有多大。

“蛟龍”—“載人”的含金量就是高

在“三龍”中，只有“蛟龍”號潛水器可以載人，并且創(chuàng)造過下潛海底7062米的載人深潛紀(jì)錄。

“蛟龍”號長、寬、高分別為8.2米、3米和3.4米，空重不超過22噸，最大荷載是240千克，工作范圍可覆蓋全球99.8%的海域。“蛟龍”號不僅具有國際上同類型潛水器的最大下潛深度，而且在聲學(xué)通訊、自動控制以及大深度作業(yè)等性能方面擁有明顯的優(yōu)勢。

“蛟龍”號的控制系統(tǒng)是載人潛水器的“大腦和神經(jīng)”，在采集操作面板的操作指令及各種傳感器信息的基礎(chǔ)上，通過“大腦”的分析和判斷發(fā)出控制指令，以控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成作業(yè)任務(wù)。“蛟龍”號在許多方面都有技術(shù)突破，如航行控制模塊采用先進(jìn)的控制策略，可進(jìn)行自動定向、定深、定高控制，使得潛水器具備了遠(yuǎn)距離全自動航行功能，同時具有精確懸停定位功能。導(dǎo)航定位模塊采用了先進(jìn)的信息融合技術(shù)，因此可為潛水器提供實(shí)時準(zhǔn)確的定位信息。多種高性能裝備的配置，確保其在特殊環(huán)境和條件下完成復(fù)雜的作業(yè)任務(wù)。

“蛟龍”號主要應(yīng)用于載人的深海資源勘查和深海科學(xué)考察。如“蛟龍”號由潛航員駕駛操作，可以攜帶科研人員親臨海底目標(biāo)作業(yè)區(qū)域，進(jìn)行海底照相和攝像、海底取樣、標(biāo)志物布放以及海底地形地貌測量等作業(yè)。如今，“蛟龍”號的航跡已經(jīng)遍布中國南海、東北太平洋、西北太平洋和西南印度洋，取得了令世界矚目的科學(xué)考察成果。

“海龍”—我有“臍帶”我驕傲

在“三龍”中，“海龍”是帶有臍帶電纜的深潛器。這說明“海龍”是有纜控制的，即通過一根“臍帶”狀的線纜與母船相連接，由操作手在支持母船上遙控，根據(jù)潛水器線纜傳來的海底影像遠(yuǎn)程控制潛水器運(yùn)動與機(jī)械手操作。

“海龍”二號長3.17米、寬1.81米、高2.24米，在空氣中的重量為3.45噸（包括有效荷載）。“海龍”二號最大作業(yè)深度為3500米，主要用于深海熱液硫化物、生物與環(huán)境等深海勘探與科學(xué)調(diào)查。由于潛水器可以通過臍帶電纜獲得船端的能源供給，因此可以在水下作業(yè)較長的時間，從而在深海科學(xué)研究和海洋工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。2009年，“海龍”二號隨“大洋”一號科考船出征太平洋，創(chuàng)造了我國首次自主發(fā)現(xiàn)并精細(xì)觀測海底黑煙囪的紀(jì)錄。此外還成功參與了多次全球科學(xué)考察活動，取得了豐碩的科學(xué)探測成果。

“海龍”三號也屬于勘查作業(yè)型無人纜控潛水器，是中國“蛟龍?zhí)胶！惫こ痰闹攸c(diǎn)裝備之一。“海龍”三號設(shè)計(jì)最大作業(yè)水深6000米，具備海底自主巡線能力和重型設(shè)備作業(yè)能力，可搭載多種調(diào)查設(shè)備和重型作業(yè)工具。

2018年4月4日，“海龍”三號在西太平洋成功完成了4500米級海試，并進(jìn)行了潛水器定高、定深、前行、后退等航行功能測試。同時，還完成了五功能機(jī)械手、七功能機(jī)械手取樣作業(yè)測試，并測試了宏生物取樣器、沉積物保壓取樣器、溶解氧傳感器、高溫探針等搭載工具。“海龍”三號的海試成功，充分驗(yàn)證了該潛水器的整機(jī)性能以及相關(guān)配套部件的技術(shù)能力，并將成為我國海洋觀測、深海取樣、獲取并傳遞深海信息的良好作業(yè)平臺。

與“海龍”三號同船的“海龍”11000潛水器，為萬米級深海無人纜控潛水器。該潛水器設(shè)計(jì)最大工作深度為11000米，其系統(tǒng)方案、總體方案以及控制方案突破了傳統(tǒng)纜控?zé)o人潛水器模式，應(yīng)用了許多創(chuàng)新性技術(shù)成果，其中的可加工浮力材料和多芯貫穿件等部件均為我國首創(chuàng)成果。中國大洋協(xié)會計(jì)劃用3年時間，完成對“海龍”11000的1.1萬米級海試和驗(yàn)收。

“潛龍”—我的事情我做主

在“三龍”中，“潛龍”是最聰明的一個系列，盡管是一個無人深潛器，但已擺脫了臍帶電纜的束縛。它完全可以利用自己的“大腦”和“神經(jīng)”來實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航、自主作業(yè)和自我保護(hù)，因此可以走得更遠(yuǎn)一些。如果說“蛟龍”和“海龍”的工作范圍都受局限的話，那么“潛龍”則可以擁有更大的工作區(qū)間了。

“潛龍”一號是我國自主研制的首個6000米水下無人無纜深潛器，其形狀為一個長4.6米、直徑0.8米、重1.5噸的回轉(zhuǎn)體。“潛龍”一號之所以采用回轉(zhuǎn)體設(shè)計(jì)，就是因?yàn)樗饕谄教沟奶窖蟮锥嘟饘俳Y(jié)核區(qū)開展調(diào)查作業(yè)，兼顧其他多種深海資源的勘探和開發(fā)需求。

你別看“潛龍”一號的個頭兒不大，可它在大洋勘探中的作用不可低估。它的作業(yè)深度、續(xù)航能力、作業(yè)精度等技術(shù)性能指標(biāo)在同類裝備中處于國際先進(jìn)水平，可為海洋科學(xué)研究及資源勘探開發(fā)提供必要的科學(xué)數(shù)據(jù)。2013年10月，“潛龍”一號首次執(zhí)行應(yīng)用任務(wù)，并相繼開展了深海近底地形地貌、淺地層結(jié)構(gòu)、海底流場和海洋環(huán)境參數(shù)的綜合精細(xì)調(diào)查。

“潛龍”二號是我國自主研制的一套4500米級自主水下機(jī)器人。“潛龍”二號的外形看上去萌萌的，酷似一條嫩黃色的熱帶魚。為什么“潛龍”二號要采用“立扁形”的外形設(shè)計(jì)呢？原來，“潛龍”二號主要應(yīng)用于多金屬硫化物資源礦區(qū)的探測與勘查。為了適應(yīng)洋中脊復(fù)雜地形的特點(diǎn)，讓潛水器能夠自主地“翻山越嶺”，因此才采用了這樣的造型設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)其靈活性和機(jī)動能力。

“潛龍”二號裝載有側(cè)掃聲吶、海底照相機(jī)、熱液異常探測系統(tǒng)等高科技裝備，探海武藝自然十分高強(qiáng)。尤其是我國科學(xué)家創(chuàng)新設(shè)計(jì)的磁力儀，可謂探海的一大“秘密武器”。用該儀器收集的磁力數(shù)據(jù)，可以用來判斷是否存在熱液異常區(qū)域。同時，近底磁測數(shù)據(jù)還對多金屬硫化物礦區(qū)的三維結(jié)構(gòu)以及礦區(qū)儲量研究具有重要的科學(xué)意義。

2018年4月亮相的“潛龍”三號，與“潛龍”二號簡直就像“雙胞胎”，同為黃色的熱帶魚模樣，個頭大小也極其相似。它們都是中國自主研發(fā)的4500米級深海資源自主勘查系統(tǒng)，它們的任務(wù)和工作場所也基本一致，都是以探測深海熱液多金屬硫化物等為主要職責(zé)，工作場所則同為起伏上千米的復(fù)雜地形。

但“潛龍”三號是“潛龍”二號的優(yōu)化升級版，因此在功能上也更強(qiáng)大一些。它具備微地形地貌成圖、溫鹽探測、甲烷探測、濁度探測、氧化還原電位探測、海底高清照相以及磁力探測、熱液異常探測等功能，有望在我國的深海海底資源探測領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。“潛龍”三號將提升我國的國際海域資源環(huán)境勘查的效率和精準(zhǔn)度，并把我國的深海科學(xué)研究推向更高的水平。

“三龍”是我國自行設(shè)計(jì)、自主集成、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的深海潛水器，分別代表了三類典型的深海勘查潛水器。經(jīng)過長時間的深海探測實(shí)踐，充分證明了 “三龍”是我國進(jìn)入深海、探測深海、開發(fā)深海的“利器”。“三龍”的出生地不同，設(shè)計(jì)定位的風(fēng)格各異，自然各有各的獨(dú)門絕技。現(xiàn)在可好了，它們要成為“兄弟”同住一“家”了。隨著探海新母船的交付使用，將會掀開“三龍”同船探海的新篇章。到那時，“三龍”就會取長補(bǔ)短，握成拳頭，協(xié)作探海，共同為建設(shè)海洋強(qiáng)國建功立業(yè)！