“蛟龙”号载人潜水器关键技术研究与自主创新

“蛟龙”号载人潜水器是中国自行设计、自主集成并独立完成海试的具有国际上最大下潜深度——7000m的尖端产品,2011年在东北太平洋中国多金属结核合同区西区成功进行了5000米级海上试验与应用,取得了一系列技术和应用的成果。从技术角度阐述了“蛟龙”号载人潜水器的研制过程,重点围绕在研制过程中所遇到的关键技术问题以及在解决这些问题过程中的自主创新情况。     

ROV—遥控潜水器数据传输系统

本文介绍了系缆遥控潜水器（ROV）数据传输系统的信息容量、速率和水中运动载体的时间响应；分析了半双工传输系统与时钟节拍；交替使用8位、12位模拟量数字转换，保证了ROV运动控制精度．在实行水面、水下信息通信的数据传输系统中，由于用绞线对替代了诸多导线，缩小了脐带电缆直径，减少了脐带电缆水中运动时受到的阻力，因而提高了系缆遥控潜水器操纵机动性和下潜深度．     

大深度载人潜水器钛合金框架试验研究

对大深度载人潜水器来说,框架是潜水器的设备载体,不仅要保证框架在各种使用工况下其强度满足要求,而且还要保证框架具有合理的刚度,保证设备、电缆液压管路的正常使用.对框架进行试验验收是检验框架安全性最为重要的环节.由于框架是空间结构,布置的大大小小上百个设备都作用在框架上,在试验过程中对这些设备进行完全载荷模拟和框架变形的测量相当困难.在此之前,我国还没有进行过类似大深度载人潜水器钛合金框架试验.本文的主要目的是介绍和总结这次框架试验.本文所涉及的内容包括载荷的模拟方法,应力、变形的测量方法、试验中可能出现的安全问题及其解决办法,试验岗位的配置,试验的后处理任务等等.同时,本文将试验结果与理论分析进行了比较,对大深度载人潜水器框架结构的安全评估等内容进行了探讨,可供以后的类似试验作为参考依据.     

“蛟龙”号载人潜水器突破5000米海深

北京时间7月26日6时12分,我国首台自主设计、自主集成的载人潜水器“蛟龙”号首次下潜至5038．5米,顺利完成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。     

“蛟龙”号载人潜水器通过验收

<正>近日,国家科技部863计划海洋技术领域办公室在中船重工第七〇二研究所组织召开了"蛟龙"号载人潜水器研制和海试项目验收会。科技部原部长、中科院院士徐冠华担任专家验收组组长,经过专家们严谨热烈的质询讨论,一致同意"蛟龙"     

大深度载人潜水器疲劳寿命有限元分析

载人潜水器随着使用次数的增加,将有可能导致低周疲劳破坏。为了确保载人潜水器载人球壳的安全性,必须进行载人球壳的低周疲劳寿命分析。潜水器在一些特殊的局部区域是受拉伸应力影响的,开孔处结构的特点和深水压力共同作用就产生了较大的拉应力,因此这些较大的拉伸应力在此部位易引起结构的疲劳裂纹,并且缩短使用寿命。本文首先介绍了基于有限元疲劳寿命的理论基础和分析方法,然后建立载人潜水器有限元分析模型,按极限载荷和载荷谱分别计算出的疲劳寿命,不但可靠度高,而且可以方便地修改计算参数和进行结构优化,提高了计算的准确性和运算效率,极大程度地降低了人工费用。     

大深度载人潜水器舱室噪声研究

大深度载人潜水器舱室声学舒适性水平直接影响着潜航员的生理和心理健康,间接危及潜水器安全.本文以某大深度载人潜水器为研究对象,首先分析了载人舱噪声源的构成,并建立舱室噪声仿真计算模型,重点分析舷外设备对舱室噪声的贡献量.结果表明,舷外振动噪声源能够激起较高的舱室噪声,且振动源产生的舱室噪声级更大.本文基于统计能量方法的噪声计算结果与实测值吻合较好,说明本文建立的舱室噪声评估方法有效可行.同时,提出的相关结论能够为大深度载人潜水器舱室噪声控制方案的确定提供支撑.     

大气环境控制技术在“蛟龙”号载人潜水器上的应用

介绍各种类型水下运载器如潜艇、载人深潜器等对载人密闭舱室内大气环境控制的共性要求。针对"蛟龙"号的客观条件,从动力、空间大小、浓度要求等方面分析其对大气环境控制的特殊要求。分析常见的几种密闭环境供氧及二氧化碳吸收技术如物理供氧、电解水、氧烛、超氧化物、一乙醇胺、固态胺、分子筛、碱石灰、氢氧化锂等技术各自的优缺点。在此基础上研制出一套环境控制样机,并将样机随"蛟龙"号载人潜水器进行1 000,3 000,5 000及7 000米级海试。海试的圆满成功进一步证实了样机的有效性。     

大深度载人潜水器耐压壳结构研究进展

综述了大深度载人潜水器的发展概况,潜水器耐压壳体材料选用及结构型式;侧重阐述了耐压壳强度与稳定性计算的现状;指出了大深度载人潜水器钛合金耐压球壳弹塑性稳定性分析尚需研究的若干问题.     

7000m载人潜水器研发简介

21世纪，人类将进入海洋经济的时代。深海开发不仅对于海洋生物、微生物、海洋矿产以及其它资源的研究是必不可少的，而且对于地球结构和运动的地质研究也是必须的。载人深潜水运载器对深水勘探有重要作用。国家科技部批准了开发7000m载人潜水器的项目。中国大洋矿产资源研究开发协会（COMRA）被指定为项目的协调机构和此潜水器的最终用户，中国船舶科学研究中心（CSSRC）被选定为该潜水器设计和建造的主要研究单位，沈阳自动化研究所、中科院北京声学研究所、中国船舶开发和设计中心以及其他几个国内研究机构也参加了此项目。     

“蛟龙”号载人潜水器5000米级海试成功

搭载我国首台自主设计、自主集成的深海载人潜水器“蛟龙”号5000米级海试团队的“向阳红09”船在完成历时49天,航程1万余海里的海试任务后,于8月18日顺利返回江苏江阴苏南国际码头,共有来自13家单位的96名科研人员参加了本次海试任务。     

球形大深度潜水器耐压壳体优化设计

文章考虑材料非线性以及初始缺陷的影响,提出了球形缺陷厚壳的非线性稳定性计算公式,其理论结果与实验结果相符,同时文中采用有限元方法验证了该理论公式的正确性;采用理论公式,对缺陷幅值半径比在0.1%～0.5%之间、厚度半径比在5%～9%之间的一系列球形大深度潜水器耐压壳体进行强度和稳定性分析;参考潜艇规范,对球形大深度潜水器耐压壳体进行了优化设计.     

“禹龙号”大坝深水检测载人潜水器的初步应用及试验

为满足我国未来大坝深水检测与修补加固技术的发展需求,针对高坝大库深水复杂环境的特点,攻克潜水器宽视野观测、水下作业和安全等技术难点,形成具有自主知识产权的大坝深水检测成套技术装备——“禹龙号”大坝深水检测载人潜水器。为了验证“禹龙号”载人潜水器的工程应用性能,先后在汤浦混凝土面板堆石坝、新安江重力坝和雅砻江锦屏一级拱坝等3种坝型中开展初步应用试验,完成坝面巡检、坝面清理和水下渗漏示踪等作业。通过在不同坝型大坝水下检测中的初步应用,验证了“禹龙号”载人潜水器的性能和作业能力,形成了未来大坝深水检测技术的成功经验与发展需求,为装备的进一步完善与推广应用积累了经验。     

大深度载人潜水器浮力块的结构设计

依据大深度载人潜水器浮力块的使用条件及主要技术性能指标,提出了浮力块的质量和质心坐标的计算方法、布置和分块原则、强度校核标准,并通过对浮力块密度测试和水压试验,测得了浮力块的主要物理性能参数。上述研究结果为浮力块的结构设计、编制我国大深度载人潜水器入级和建造规范中浮力块的结构设计、以及研制同类大深度水下载人/无人潜水器(HOV,ROV,AUV)提供了依据。     

深海一号载人潜水器支持母船布放回收系统设计概述及特点分析

该文简要介绍了载人潜水器支持母船深海一号的布放回收系统组成、功能和特点,归纳总结了布放回收系统的设计要点,为我国载人潜水器支持母船的进一步发展以及海洋深潜调查工作做一定的基础性工作.     

载人深潜水器试验母船的技术保障

我国载人潜水器的海试是在还没有载人潜水器工作支持母船的情况下,由一艘30年船龄的老船——向阳红09船承担.在海试中针对海试具体要求总结出了操作保障方案,包括:正常情况的操纵方法、高海况的操纵方法、潜水器离船尾较近时的操纵方法等,并针对将来的载人潜水器工作支持母船的设施配置提出了建议.     

藕节形大深度潜水器耐压壳体优化设计

藕节形切弧连接耐压壳体是大深度潜水器耐压壳体的一种新型结构形式.该文考虑初始缺陷和材料、几何非线性的影响,参考潜艇规范,采用外点罚函数(OPF)法的结构优化程序,研究了三藕节切弧连接耐压壳体的优化设计.在研究中,设计变量为耐压壳体的厚度半径比、球壳间距半径比、连接角,考虑强度、稳定性以及几何约束,使浮力因子最小.同时研究了设计变量在结构优化设计中的敏感性,以及设计变量对耐压壳体的浮力因子、强度和稳定性的影响.文中的研究结果可以为藕节形大深度潜水器耐压壳体的结构设计提供参考.     

大深度潜水器浮力构件的安装设计和实验

目前大深度潜水器浮力构件主要选用固体浮力材料制造。几十年来各研究机构针对浮力材料本身开展了大量研究,但针对浮力构件在潜水器上的安装设计研究不足。本人针对浮力材料在潜水器上的安装设计,提出工程设计准则,经过计算设计了相关安装结构,并在压力环境和海上实验验证。实验结果证明,本文提出的浮力构件安装设计准则具有一定的适用性,对深海潜水器设计工作具有一定的借鉴意义。