4500米以深作业型载人潜水器

大深度作业型载人潜水器是国际深海事业发展的重要技术手段和强力支撑。本文重点介绍了6台下潜深度超过4500米的大深度作业型载人潜水器,即美国4500米级Alvin号、法国6000米级Nautile号、俄罗斯6000米级MIR-1和MIR-2号、日本6500米级Shinkai6500号和中国7000米级蛟龙号;在此基础上,简述了世界上正在建造的3台全海深作业型载人潜水器,即日本Shinkai12000号、中国彩虹鱼号和中国万米载人潜水器。最后探讨了载人潜水器的未来。     

深海载人潜水器推力器布置与容错性能

深海载人潜水器能够搭载科学家至深海海底开展精细化取样作业,已成为人类开展深海科学研究和资源勘探开发必不可少的工具。推力器是潜水器机动的主要执行机构,其合理的布置不仅关系潜器操纵性能也直接影响其故障时容错性能。本文首先系统梳理了现役国内外6台深海载人潜水器推力器的布置形式及其参与推力分配的运动模态,基于推力器布置方案分别比较分析了推力器故障情况下的容错控制方案并和优缺点。结果发现用矢量和可回转推力器代替固定推力器可以提高系统的容错控制能力,本文研究对于后续载人潜水器推力器布置和容错控制设计可提供参考借鉴。     

载人潜水器马氏体镍钢载人舱设计

载人潜水器凭借优异的深海作业与探测能力,越来越多应用于海洋开发与海底资源的勘探中。我国的“蛟龙号”与“深海勇士号”载人潜水器均使用钛合金作为载人舱的耐压结构材料,而俄罗斯“和平号”载人潜水器独创地使用马氏体镍钢材料设计与制造载人舱及其他耐压罐体。对于这种超高强度钢用于载人舱的设计制造国内尚无应用经验。对马氏体镍钢载人舱的结构设计、结构计算、规范适用性进行研究,以总结马氏体镍钢用于载人潜水器耐压结构设计与计算的经验,推进其在我国深海装备领域的应用。     

“深海勇士”号载人深潜试验圆满成功

正10月3日,由中船重工牵头研制的"深海勇士"号载人作业潜水器在我国南海圆满完成全部海上试验任务后,胜利返航三亚港。"深海勇士"是中船重工牵头研制的我国第二台深海载人潜水器,作业能力达到水下4 500 m,是继"蛟龙"号之后我国深海装备领域的又一里程碑。它的海试成功,全面验证了潜水器的各项性能指标,标志着"深海勇士"号载人作业潜水器研     

在深海载人潜水器上应用的锌银电池

锌银电池以其比能量高、放电电压平稳、高安全等特点,在深海载人潜水器上得到广泛应用。本文从承压性能、析气量、绝缘性能三个方面论述应用于"蛟龙号"载人潜水器锌银电池关键技术的解决。通用"蛟龙号"潜水器的应用表明该电池在7000m水下环境中工作时安全可靠。     

基于载人潜水器的海底铺缆装置

本文分析多种海缆铺设方式,并结合载人潜水器的工作特点,提出了适合载人作业型潜水器搭载海底铺缆装置的深海铺缆作业方式。该方式设置1套海底铺缆装置,搭载于载人作业型潜水器上,通过载人作业型潜水器在近海底的航行机动,海底铺缆装置与载人作业型潜水器的航行机动协调匹配并同步放缆。本文介绍海底铺缆装置的铺缆原理、结构组成、驱动参数计算、液压控制系统,并详细介绍论述海底铺缆作业的实现方式。     

万米级潜水器现状及发展重点

正当前,人类正在大力对深海特别是6500米以深的深渊开展科学研究。作为深渊科考的重要工具,面向全海深的作业型万米级有/无人潜水器的研制已成为深海潜水器的重要发展方向。下潜至万米水深并不是天方夜谈,人类早在几十年前就实现了万米载人下潜,只不过当时的潜水器需要携带浮力舱,不具备作业能力和航行动力,属于第一代载人潜水器。现在建造     

“蛟龙号”机械手水下作业的交互仿真设计

针对载人潜水器水下作业机械手操作人员的培训中存在培训成本高、安全风险大的问题,以我国第一台载人深潜器"蛟龙号"为仿真原型建立三维物理模型。采用D-H方法建立搭载机械手的运动学模型,并求出正、逆运动学解;利用VC++及OpenGL图形库搭建机械手运动学算法的验证与解算平台;基于虚拟现实技术、碰撞检测技术以及三维交互技术,调用运动学解算接口,实现机械手水下作业过程的交互仿真开发。     

大深度载人潜水器载人耐压球壳的疲劳载荷谱分析

大深度载人潜水器的载人耐压球壳是载人潜水器上的最关键部件,它不仅为载人潜水器驾驶员和科学家提供了深海作业的生存空间,而且也为众多的非耐压仪器设备提供了工作环境.载人潜水器每执行一次下潜任务,耐压球壳都要承受一次海水压力作用,随着使用次数的增加.有可能会发生载人耐压球壳的低周疲劳破坏.为了确保载人潜水器载人球壳的安全性,在设计阶段必须进行载人耐压球壳的低周疲劳寿命分析.作为载人球壳低周疲劳寿命分析的基础,必须首先确定载人耐压球壳的疲劳载荷谱.本文通过对美国Alvin深海载人潜水器的使用统计资料的深入分析,提出了可以用GUMBEL分布来描述大深度载人耐压球壳疲劳载荷谱.根据设计任务书中规定的总的下潜次数要求,最后给出了我国目前正在研制的7000米载人潜水器耐压球壳的疲劳载荷谱.     

深海载人潜水器发展现状及技术进展

本文对国内外深海载人潜水器装备的发展现状进行了综述,介绍了我国"蛟龙"号载人潜水器研制的基本情况。在此基础上,对国内外深海载人潜水器装备的特点进行了总结,并讨论了深海潜水器装备的最新技术进展。     

盘点我国深海潜水器演变历程

深海是国际海洋科学技术的热点领域,也是人类解决资源短缺、拓展生存发展空间的战略必争之地。无论是探索深海科学奥秘,还是开发海洋战略资源,都离不开海洋高技术的支撑。近几年,在国家海洋局的组织安排下,中国大洋协会、上海海洋大学深渊科技中心等科研机构联合完成了多项深海潜水器的开发与研制。7 000米级载人深潜器"蛟龙号"2002年,中国科技部将深海载人潜水器研制列为国家高技术研究发展     

大坝深水检测作业载人潜水器载体框架设计方法研究

在国内外典型深海载人潜水器载体框架结构设计应用研究的基础上，结合大坝深水检测作业的工程应用需求，从设计原则、选材分析、设计载荷、安全系数和设计方案等方面，通过对比分析浅深度与深海载人潜水器载体框架的异同点，结合设计难点总结了大坝深水检测作业载人潜水器载体框架的设计思路与方法，并对两种载体框架设计方案的强度校核结果进行了比较分析，对载体框架进行设计优化。结论可为同类型、浅深度的水下检测作业装备载体框架设计提供参考。     

我国又一“探海神器”交付——“深海勇士”有何过人之处

中方将成为世界上第一个研制出超过万米的全海深作业型载人探测潜水器的国家。11月30日,继"蛟龙"号之后,我国第二台深海载人潜水器"深海勇士"号顺利完成结构探伤检测,正式验收交付。     

载人潜水器在高坝水库领域应用的关键技术

传统的潜水员只能适应60m以浅的大坝维护工作,传统ROV无法充分发挥专业人员的辨查能力,载人潜水器能够弥补潜水员与ROV的不足,必将在高坝水库领域发挥重要作用。然而,高坝大库使用环境有其特殊性,不能把海洋中应用的载人潜水器简单的照搬到该领域,必须解决如下关键问题:(1)潜水器作业固定,潜水器在水下重量较小,当进行作业时,受到的反作用会影响作业效果,因此必须针对大坝检测的特殊需求,解决潜水器作业固定;(2)潜水器水下定位,潜水器水下作业必须靠近大坝,由于大坝面声波的强烈反射,声学定位设备在大坝检测中难以精准定位,因此需要研究新的定位方式;(3)潜水器作业工具搭载,潜水器搭载不同的工具可进行不同的作业,需要研究工具搭载的适配性;(4)潜水器宽视野观察窗,潜水器在大坝面进行作业时,需要操作员进行近距离观察,以查找微小裂缝,因此需要对观察窗进行深入研究,以提供操作员宽范围的视野空间。载人潜水器检测技术运用于高坝深库行业,具备良好的应用前景。     

新型复合材料在深海载人潜水器上的应用

论述了深海载人潜水器轻外壳的选材原则和标准、结构型式和成型工艺,并通过对新型复合材料轻外壳试制样品的试验研究,获得了较为完整的轻外壳物理性能参数和机械性能参数,这些性能参数将为深海水下机器人轻外壳结构的设计提供依据,并为编制我国大深度载人潜水器入级和建造规范奠定了基础.     

海流作用下的载人潜水器作业动力学建模与仿真研究

载人潜水器在深海复杂环境下进行作业时,常受到海流的干扰.当进行采样作业时,机械手的运动也会对潜水器主体的姿态产生干扰.为了提高载人潜水器作业水平,以某型载人潜水器为研究对象,建立了海流作用下机械手运动时的载人潜水器动力学模型,对海流作用在潜水器上的水动力进行了仿真分析,研究了海流作用下机械手作业对潜水器运动特性与姿态的...     

MARIC设计的载人潜水器支持母船开建

<正>9月16日上午,中国船舶及海洋工程设计研究院(MARIC)为中国大洋协会设计的"深海一号"载人潜水器支持母船在武船重工开工建造。"深海一号"是目前世界新型、先进的载人潜水支持母船,该船将为"蛟龙"号载人潜水器深潜作业提供水下、水面支持及维护保养,以充分发挥其在深海科学考察、海底资源勘查、深海生物基因研究领域技术优势。     

基于载人潜水器的深海敷缆运动仿真

提出了基于载人潜水器搭载海底敷缆装置的深海敷缆作业方式,建立了载人潜水器深海敷缆运动的二维稳态模型,仿真分析了余量敷缆时不同航行速度和放缆速度组合、潜水器相对海流速度、敷设余量、航行高度和海缆重量等参数对敷缆运动的影响。分析发现海缆张力随着敷设速度、潜水器相对海流速度、海缆重量的增大而增大,随着敷设余量的增大而减小;海缆水中位形曲线随着敷设速度、潜水器相对海流速度增大而趋于平缓,随着海缆重量的增大而更加陡峭,放缆速度的变化则对海缆位形曲线无影响;潜水器航行高度的变化对缆形和张力分布都没有影响,只是随着高度的增加,缆形和张力在原来的高度基础上有一定的延伸。     

美俄水下载人探测作业装备发展

对美、俄两国开展水下探测作业的载人装备进行了梳理。按载人潜水器、特种潜艇、深海工作站分类,介绍了它们的发展历程、完成的任务和取得的成绩,还分析了美、俄两国水下载人探测作业装备的技术特点和功能的互补性。在此基础上总结它们对我国水下载人探测作业装备发展的启示。     

深海潜水器装备体系现状及发展分析

针对海洋科学研究、海洋资源开发、海洋权益维护等重大需求,我国启动了系列化深海潜水器关键技术与装备研究,经过二十余年的跨越式发展,已经构建了装备类型、作用深度、应用领域三个维度的深海潜水器装备谱系化框架雏形。本文从发展历程、在役情况、现状分析三个角度对国内外深海潜水器进行梳理,形成时间轴、里程碑、量化图表总览,为我国深海潜水器领域的技术发展和决策提供支撑。