海洋工程導(dǎo)論論文

1、我國潛水器的現(xiàn)狀及發(fā)展前景以蛟龍?zhí)枮槔P(guān)鍵詞：蛟龍?zhí)柊踩煽可詈恿λ钔ㄐ怕暭{作業(yè)系統(tǒng)信息自動化摘要：潛水器是指具有水下觀察和作業(yè)能力的活動深潛水裝置。主要用來執(zhí)行水下考察、海底勘探、 海底開發(fā)和打撈、救生等任務(wù)，并可以作為潛水員活動的水下作業(yè)基地。本文以蛟龍?zhí)枮槔?，闡述了 我國潛水器現(xiàn)有的技術(shù)以及未來的發(fā)展前景。潛水器在海洋調(diào)查研究中具有相當(dāng)廣泛的使用范圍和能力，除了能直接進(jìn)行某些水下工程、救撈作業(yè)之外，還能 從事各種學(xué)科的海洋調(diào)查研究工作，如觀察海中和海底生物，測繪海底地形地貌，采集海底底質(zhì)和生物標(biāo)本等。1潛水器能最大限度地接近目標(biāo)，可以獲得更具體、更詳盡、更精確的資料，完成水面船只無法

2、勝任的調(diào)查研究任 務(wù)。潛水器的應(yīng)用還獲得了一些近代海洋科學(xué)研究的重大發(fā)現(xiàn)。例如，美國在太平洋的加拉帕戈斯斷層的2 0 00米深 的海底，使用潛水器發(fā)現(xiàn)了從海底噴出的巖漿，并在這個(gè)海底火山口處發(fā)現(xiàn)了 “溫泉”和我們從未見過的生物。2因此，近年來潛水器在海洋調(diào)查研究中的應(yīng)用也在逐漸加強(qiáng)。我國在這一方面也不甘落后，國家863計(jì)劃重大專項(xiàng)之一就算蛟龍?zhí)栞d人潛水器得研制，其目標(biāo)是建造出一臺可 以執(zhí)行規(guī)定使命任務(wù)的產(chǎn)品。海上試驗(yàn)是載人潛水器重大專項(xiàng)的關(guān)鍵階段20092012年間分別完成了 1000米、3000 米、5000米7000米級的海上試驗(yàn)任務(wù)。內(nèi)容包括海上試驗(yàn)的基本情況、海試取得的主要技術(shù)和應(yīng)用成

3、果、海試過 程中發(fā)現(xiàn)的故障及處理情況。31潛水器現(xiàn)狀安全可靠性技術(shù)“蛟龍”號載人潛水器最需要的是安全可靠性。在借鑒國外載人潛水器的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過采用“冗余設(shè) 計(jì)”、“下得去，上得來”的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)了一套完整的應(yīng)急自救手段，包括可棄壓載拋載機(jī)構(gòu)、主蓄電池箱拋棄 機(jī)構(gòu)、縱傾調(diào)節(jié)水銀的拋棄、機(jī)械手拋棄機(jī)構(gòu)、壓載水箱排水、應(yīng)急浮標(biāo)、采樣籃拋棄裝置等。4高能量密度的深海動力技術(shù)經(jīng)過反復(fù)調(diào)研和技術(shù)論證，在7000m載人潛水器上最終決定采用充油式銀鋅電池作為電源。為了減輕潛水器 的重量，并且考慮到安全的因素，蛟龍?zhí)柌捎脼V膜和氣帽等創(chuàng)新技術(shù)，把銀鋅蓄電池采用充油的方式放在蓄電池箱 內(nèi)，通過反復(fù)的壓力筒

4、試驗(yàn)，使銀鋅蓄電池組的析氣量最終小于0.1ml/Ah，確保了蓄電池組在供電時(shí)不會產(chǎn)生大量 氫氣而導(dǎo)致危險(xiǎn)，保證潛水器的安全。5信息與自動化系統(tǒng)技術(shù)在7000m載人潛水器研制過程中，蛟龍?zhí)枏?qiáng)調(diào)了 “人”即潛水器的駕駛員和乘員的因素，且在“機(jī)”的設(shè)計(jì) 方面，強(qiáng)調(diào)了信息的綜合集成和操作的自動化程度，盡量降低艙內(nèi)駕駛員和乘員的工作量。同時(shí)也確保載人艙內(nèi)的 溫度、濕度、艙壓、氧濃度、二氧化碳濃度、噪聲、有害氣體等，載人艙外的海面、風(fēng)、浪、流、深水壓力、海底 等環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測。采用了將人、機(jī)與整個(gè)客觀環(huán)境聯(lián)系在一起考慮的新理念，把人、機(jī)、環(huán)境看作是一個(gè)系 統(tǒng)的3大要素，強(qiáng)調(diào)從全系統(tǒng)的整體性能出發(fā)，通過

5、三者間的信息傳遞、加工和控制，形成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜 系統(tǒng)，并貫穿于潛水器設(shè)計(jì)、研制、建造、使用的全過程中。61.4 .高速水聲通信技術(shù)蛟龍?zhí)査曂ㄐ畔到y(tǒng)是綜合性的通信系統(tǒng)，采用了相干通信技術(shù)、非相干通信技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)和單邊帶調(diào)制技 術(shù)4種通信制式，支持多種類型信息的傳輸。7“蛟龍”號載人潛水器制定了處理算法。采用在混合激勵(lì)線性預(yù)測算法基礎(chǔ)上改進(jìn)的算法，降低了編碼后的數(shù) 據(jù)率，并研究了一種魯棒的圖像壓縮編碼算法，對誤碼的敏感程度低，應(yīng)用于水聲通信并保證“蛟龍”號載人潛水 器能夠?qū)崟r(shí)傳輸彩色電視圖像和聲學(xué)圖像。8高分辨率測深側(cè)掃聲納技術(shù)高分辨率測深側(cè)掃聲吶測量海底微地形地貌，避碰聲吶測量各方位障

6、礙物的距離，成像聲吶探測前方的目標(biāo)， 聲學(xué)多普勒測速儀測量潛水器的三維運(yùn)動速度和下方的海流速度剖面，定位應(yīng)答器確定潛水器的水下位置，實(shí)時(shí)繪 制出現(xiàn)場的三維地圖。通過良好的聲學(xué)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，整個(gè)聲學(xué)系統(tǒng)協(xié)同工作。9“蛟龍?zhí)枴蓖ㄟ^對發(fā)射線形調(diào)頻信號的處理、海底自動檢測技術(shù)、多子陣高分辨率波束形成技術(shù)的研究，形成 了一整套針對于高分辨率測深側(cè)掃聲納的信號處理方法：多子陣海底自動檢測一一信號子空間的信號參數(shù)估計(jì)技術(shù)。 這種處理方法能提高聲納的垂直與航跡的分辨率；使聲納能夠自動判別目標(biāo)數(shù)和判別海底；并且提高聲納的估計(jì)精 度。10大深度載人潛水器的生命支持技術(shù)載人潛水器的生命支持系統(tǒng)通過控制載人耐壓艙中的

7、氧氣濃度，吸收二氧化碳，創(chuàng)造一個(gè)適合乘員工作的生存 環(huán)境。它包括正常工作生命支持、應(yīng)急狀態(tài)開放式生命支持、應(yīng)急狀態(tài)口鼻面罩式生命支持、生命支持系統(tǒng)監(jiān)控面 板4個(gè)部分。11 在設(shè)計(jì)過程中始終遵循載體性能與作業(yè)要求一體化準(zhǔn)則、技術(shù)先進(jìn)性和工程實(shí)用性統(tǒng)一化準(zhǔn)則、 技術(shù)要素規(guī)范化準(zhǔn)則以及結(jié)構(gòu)分塊化、功能模塊化準(zhǔn)則。1.7 .良好的作業(yè)系統(tǒng)在“蛟龍”號潛水器上配置了一套功能強(qiáng)、機(jī)動性好的機(jī)械手和三大專用作業(yè)工具沉積物取樣器、熱液取樣器 和鉆結(jié)殼取芯器。機(jī)械手作為作業(yè)功能的主要承擔(dān)者，是作業(yè)系統(tǒng)重要的組成部分。在“蛟龍”號潛器正前方的左 右兩側(cè)各配置一只液壓機(jī)械手。其中，置于潛水器右弦的作業(yè)機(jī)械手以靈巧精

8、細(xì)作業(yè)為主，采用主從式位置閉環(huán)控 制方式；而置于左弦的定位機(jī)械手特點(diǎn)為力臂大，采用速度開關(guān)控制方式。在工作時(shí)，兩只機(jī)械手協(xié)同作業(yè)，并可 配合專用作業(yè)工具，完成鉆結(jié)殼的鉆探取樣，熱液硫化物、懸浮生物及沉積物取樣等工作。122.未來發(fā)展方向潛水器研制水平，往往體現(xiàn)了一個(gè)國家的綜合技術(shù)力量，二十一世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，作為一個(gè)海洋大國，我們 理應(yīng)在深潛器研制、應(yīng)用方面占據(jù)一席之地。自2011年深海潛水器技術(shù)與裝備重大項(xiàng)目實(shí)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(yàn)性應(yīng)用，研制成功4500米深海作業(yè)系統(tǒng)以及突破4500米載人球殼關(guān) 鍵技術(shù)等一系列重要研究成果，創(chuàng)造了世界同類作

9、業(yè)型潛水器的最大下潛深度紀(jì)錄。但是為了控制整個(gè)項(xiàng)目的研制 進(jìn)度，“蛟龍”號上大約有40%的部件是委托國外加工或研制的，但為了確保今后的使用不受制于人，在研制過程 中也同步安排重要設(shè)備的國產(chǎn)化研究，做到真正的自給自足！而且隨著科技的發(fā)展，無纜水下機(jī)器人的設(shè)想已經(jīng)逐 漸形成，它可以在海洋科學(xué)考察和海洋工程項(xiàng)目支持保障方面發(fā)揮非常重要的作用，可以用于完成深海建模任務(wù)，即對全球范圍海洋活動進(jìn)行更廣泛的三維觀測，13我們可以朝著這個(gè)方向繼續(xù)探索那片神秘的藍(lán)色海洋！此外， 為了節(jié)省能源，載人潛水器一般采用無動力上浮下潛的方式，與國外的螺旋形軌跡不同，“蛟龍”號載人潛水器是 直上直下的穩(wěn)定運(yùn)動14。如何分析

10、潛水器在坐底時(shí)的受力狀況，設(shè)計(jì)出合適的坐底支架是一個(gè)實(shí)用性的問題， 對此我們也要做更深入的研究！ 15參考文獻(xiàn)：1錢違。蛟龍?zhí)枅F(tuán)隊(duì)駛向深海J。中國新聞周刊，2011年，第4期：56-592鄭金林。潛水器現(xiàn)狀及發(fā)展J。海洋通報(bào)，1984,第3卷，第5期，91-943崔維成，劉峰，胡震，朱敏，郭威，劉誠剛。蛟龍?zhí)栞d人潛水器的7000米級海上試驗(yàn)J。船舶力學(xué)，2012年，第16卷，第 10 期，1132-1142劉峰，崔維成，李向陽。中國首臺深海載人潛水器一一蛟龍?zhí)朖。中國科學(xué)：地球科學(xué)，第12期：102-1045崔維成?！膀札垺碧栞d人潛水器關(guān)鍵技術(shù)研究與自主創(chuàng)新J。海洋工程，2012，第一期：1-

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