中国载人潜水器“蛟龙号”海试圆满成功

伴随着“向阳红09”母船一声汽笛长鸣,7月1日,中国载人潜水器“蛟龙号”5000m海试（中国大洋第25航次）从江苏江阴苏南国际码头起航。     

“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。     

基于人因的深海载人潜水器航控界面的优化设计

深海载人潜水器的航控界面存在信息复杂、操作复杂的特征,需通过优化航控软件界面的设计流程,提升软件界面的设计质量,提高驾驶环境下人机交互的可靠性,改善潜航员的驾控体验。以某型深海载人潜水器的实际任务场景为例建立典型航行工况,阐述其航行驾控的人因需求与功能需求,对软件界面的输入端与输出端展开重要性分析,提出以功能构架、交互逻辑、视觉设计、应用开发、评估迭代为指导的系统设计方法。形成了深海载人潜水器航控软件界面方案的人因评价指标,为深海载人潜水器航控软件界面方案的设计提供优选方法,为方案后续全工况覆盖的交互界面设计提供支撑。     

“深海勇士”号载人潜水器运维保障系统设计及应用

本文以“深海勇士”号载人潜水器海上作业运行流程为基础,对潜水器运维业务种类进行分类,搭建符合自身作业流程的运维保障系统,通过信息化手段处理大量数据,实现全寿命跟踪深海装备运维信息,有效保障海上作业效率、安全以及规范化。     

小型观察型载人潜水器技术现状

介绍了国外小型观察型载人潜水器的发展现状,该型潜水器主要适用于海底观光、摄像和海底采样等,可以根据客户需要搭载机械手或其他采样工具,总结了该类潜水器的关键技术和发展趋势,结合国内的发展情况,简单展望了小型观察型潜水器在国内的发展前景。     

深海载人平台全寿期风险源与风险管理研究

深海载人平台全寿期内存在安全、技术和费用等各类风险,需要对其进行识别和管理。论文梳理出深海载人平台全寿期内自然环境、设计技术与配套科研、总装建造等9类风险源。建立了深海载人平台风险管理框架,对风险识别、评估、处理与监控等主要过程进行分析。提出了基于工作分解结构与风险源的深海载人平台风险识别方法,给出了适合深海载人平台的风险分析与评价准则建议,为深海载人平台以及其他深海装备的风险识别与管理提供参考。     

“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。     

基于扩张观测器的ROV固定时间轨迹控制

针对六自由度遥控无人潜水器（ROV）的轨迹规划控制问题，提出基于固定时间扩张观测器的非奇异积分终端滑模控制方法。建立考虑系统模型不确定性及外界扰动的ROV六自由度数学模型，采用一种基于固定时间收敛的扩张状态观测器，实现对系统集总干扰的准确估计以补偿控制系统的控制律；设计固定时间非奇异积分终端滑模控制器以保证ROV系统的轨迹跟踪性能，并基于Lyapunov稳定性理论证明系统的固定时间稳定性。仿真结果表明：与以往控制方法相比，文章所提方法提高了控制系统的性能及精度，可保证水下机器人在不同初始状态下均能在固定时间内达到轨迹跟踪的效果。     

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。     

美俄深海大型载人作业平台的发展

对美国和俄罗斯2个国家的深海大型载人作业平台技术的发展和应用进行梳理。回顾美国和俄罗斯深海大型载人作业平台的发展历程，分析几型现役、退役和概念型平台的主要技术特点。重点研究这类平台在研发、制造和应用方面的关键技术，总结以深海大型载人作业平台为核心的深海作业技术体系。研究结果对我国深海作业技术体系的发展具有一定的参考和借鉴意义。