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“海底两万里” 深潜仪器带你探秘

中国仪表网 2021-10-08
导读:我国自主研发的全海深载人潜水器“奋斗者”号,近日已在马里亚纳海沟正式投入常规科考应用。“奋斗者”号由“探索一号”科考船搭载,今年8月11日从海南三亚出发,参与执行TS21航次深海科考任务,目前已在返航途中。
 
  据中国科学院深海科学与工程研究所专家介绍,在马里亚纳海沟“挑战者深渊”下潜作业期间,“奋斗者”号开展了利用测深侧扫设备进行目标搜寻及地形探测、采集深渊海底沉积物、岩石和生物样本、搭载沉积物保压取样装置海试等作业任务。
 
  该潜水器重约36吨,额定载员3人,设置3个观察舱和两个机械臂,装配7台摄像机和7部声呐设备,还配备柱状沉积物取样器、宏生物吸取装置、保温生物箱、液压钻切一体机等作业工具,可在万米海底连续作业时间不低于6小时。
 
  潜水仪器知多少
 
  1.声呐
 
  声呐相当于潜水器的耳目,如果没有声呐,潜水器在水下就是寸步难行。声呐全称为:声音导航与测距,是一种利用声波在水下的传播特性,通过电声转换和信息处理,完成水下探测和通讯任务的电子设备。它有主动式和被动式两种类型,属于声学定位的范畴。声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用广泛、重要的一种装置。此外,海水深度计也是潜水器不可少的仪表之一,它利用声波、压力等能提供水体厚度信息的原理制成,可连续测量并记录海水深度。除此之外还有许多的仪器为载人潜水器保驾护航,例如主动力装置系统、应急动力系统、电力系统、指挥系统、通讯系统、操纵系统、艇内环境控制系统等。
 
  2.机械臂
 
  这次下潜深度非常深,机械手臂既要承受地球上绝大多数生物无法承受的巨大水压,还要在水中精准采样,它的奥秘是什么?全海深液压机械手,从陆地到11000米海底,都能自如工作。它可以承受110兆帕的压力,这相当于一个一元硬币顶起一头大象。
 
  水下液压阀箱是一个起中枢作用的关键部件,在万米海深处,潜航员就像操作游戏手柄一样发出指令,传导到这个水下液压阀箱,它再控制油量大小灵巧调整手臂上七个关节的运动方向和速度。测试结果显示,这只机械手臂的关节摆动幅度最大超过180度,最大提升高度3.2米,臂展可达1.9米,伸展状态下可提取65公斤重物,收回状态下,可以提取300公斤以上重物。
 
  3.水下机器人
 
  随着机械智能化技术的逐渐进步,机器人发展成为了人类工作过程中的得力助手,水下机器人因此受到广泛关注。水下机器人是一种工作于水下极限工作的机器人,由于水下环境恶劣、复杂,人类在进行水下作业时需要面临较大的危险性,且人类潜水深度也较为有限,在这样的情况下,水下机器人成为了辅助水下作业的重要工具。
 
  由于水下工作的危险性、水底环境的不确定性、水域工作的长时间性导致水下工作面临很大困难,所以水下机器人的应用对相关工作人员来说减轻了工作压力,避免了安全隐患。而水下机器人工作时配备了摄像机、照明灯和机器臂等装置,能够提供实时信息,确保工作人员信息准确。相对而言,由于水下工作环境复杂,水声干扰较大,所以水下机器人的传感器普遍存在着误差现象,此误差是我们现在所面临的难关。
 
  目前,我国水下机器人的研发已取得较大进步,随着应用范围的扩大,水下机器人在总体控制、智能传感器、综合定位及导航系统等方面的研发空间巨大,在海洋及军事领域还存在着更广阔的发展前景。
 
  结语
 
  小编了解到,“奋斗者”号的在材料、结构、工艺、配套等领域均已实现技术突破,更可以为其他领域的发展提供技术支持。比如,水声通信技术、水下定位技术、导航技术等都可以在海洋油气、矿藏等资源探索开发领域进行延展,这为我国进行大规模深海探索和研究提供了手段和工具。
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