“蛟龙号”载人潜水器运用到的物理知识有哪些?

开心果 2024-05-30 08:07:31

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2010年8月，我国第一台自行设计、自主集成研制的“蛟龙号”[1-2]载人潜水器3000米级海试取得成功，标志着我国继美、法、俄、日之后，成为世界上第五个掌握3500米以上大深度载人深潜技术的**。编辑本段技术参数技术特点蛟龙号在海底工作画面　　一是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；二是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；三是具有先进的水声通信和海底微貌探测能力，可以高速传输图象和语音，探测海底的小目标；四配备多种高性能，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。技术指标　　●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”目前最大下潜深度5188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%海洋区域编辑本段研制完成蛟龙号[3]　　在****组织安排下，**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702所、中科院沈阳自动化所和声学所等约100家**国内科研机构与企业联合攻关，攻克了**在深海技术领域的一系列技术难关，经过6年努力，完成载人潜水器本体研制，完成水面支持系统研制和试验母船改造，完成潜航员选拔和培训，从而具备开展海上试验的技术条件。编辑本段三大尖端技术　　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，“蛟龙”号可稳稳“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”号现在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，更为令人称奇的是，“蛟龙”号还能悬停定位。　　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”不靠“电磁” 　　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，如何与母船保持联系？　　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。编辑本段潜航员　　蛟龙号潜航员由叶聪、唐嘉陵、付文韬、崔维成、杨波等人组成。编辑本段深潜试验蛟龙号[4]　　从2009年8月开始，“蛟龙号”载人深潜器先后组织开展1000米级和3000米级海试工作。2010年5月31日-7月18日，“蛟龙号”载人潜水器在**南海3000米级海上试验中取得巨大成功，共完成17次下潜，其中7次穿越2000米深度，4次突破3000米，最大下潜深度达到3759米，超过全球海洋平均深度3682米，并创造水下和海底作业9小时零3分的记录，验证了“蛟龙号”载人潜水器在3000米级水深的各项性能和功能指标。编辑本段突破五千米　　2011年7月26日我国首台自主设计、自主集成的载人潜水器“蛟龙”号在北京时间26日6时12分首次下潜至5038.5米，顺利完成本次5000米级海试主要任务。　　这个下潜深度意味着“蛟龙”号可以到达全球超过70%的海底。　　北京时间26日3时38分“蛟龙”号安全布放，3时57分正式开始下潜，下潜速度一度超过每分钟40米。参加本次下潜的三位潜航员是叶聪、杨波和付文韬。　　“蛟龙”号设计深度为7000米，预计2012年将进行7000米级海试。[5]编辑本段应用领域　　一方面，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。　　另一方面，“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。编辑本段潜海意义　　**载人深潜试验完成了从零到3700米水深的重大跨越。专家称，这一海试成功实现了**深海装备技术的跨越式发展，标志着**继美、法、俄、日之后成为世界上第五个掌握3500米以上大深度载人深潜技术的**。此次海上试验还充分验证潜水器的功能和各项技术指标，为资源调查和科学研究的实际应用以及更大深度试验奠定坚实基础。 20210311

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