深潜用空心玻璃微珠和固体浮力材料的研制及其研究现状

高强度固体浮力材料是现代深潜技术的重要组成部分之一,对保证潜器浮力、增大潜器有效载荷有着重要作用。本文以其关键原料——空心玻璃微珠的介绍为基础,论述了浮力材料的研究进展,并介绍了本实验室在空心玻璃微珠及其固体浮力材料制备方面的研究工作。本实验室制备的空心玻璃微珠的密度已低至0.21 g?cm–3,其在12MPa下的破碎率为40.6%;浮力材料密度为0.52 g?cm–3时,其压缩强度可达到40MPa。     

浅论我国深海载人潜水器的发展趋势及管理体制

海洋是地球上尚未被人类充分认识和开发利用的各种自然资源潜在的战略基地,因此历来受到各世界强国的关注.分析了目前世界上深海载人潜水器的发展情况及其运行和管理体制,探索了我国深海载人潜水器的发展的管理模式与运行体制,对今后发展我国载人潜水器事业和海洋开发事业有一定的借鉴意义.     

载人潜水器在深海海洋测绘中的应用

介绍了载人潜水器的特点及其在深海海洋测绘中的重要作用,详细论述了美、法、日、俄等国的载人潜水器在深海海洋测绘中的应用现状,并对我国"蛟龙"号载人潜水器在深海海洋测绘中的应用进行了展望。     

大深度剖面式潜水器浮力驱动系统研究

本文提出一种新型的高压浮力驱动系统,具有体积小、重量轻、调节体积大、调节精度高和能耗低等优点,能够改善目前剖面式潜水器浮力调节系统的工作性能。文中首先介绍了剖面式潜水器浮力驱动系统的研究现状,分析总结了目前浮力驱动系统的优势和不足;然后基于深海机动浮标,考虑海水密度变化和耐压壳体压缩量的影响,系统阐述了新型浮力驱动系统的工作原理、设计过程和关键技术等核心问题;最后,对浮力驱动系统的工作过程进行系统的测试/试验,通过分析结果得到该浮力驱动系统具有较好的工作性能的结论。本文设计和研制的浮力驱动系统为独立的工作单元,模块化度高、性能强劲,能够在一定程度上推进我国大深度剖面式潜水器的发展。     

载人潜水器在深海科学考察中的应用研究进展

载人深潜技术是深海技术的前沿与制高点,也是深海科考最先进的技术手段之一。20世纪60年代以来,随着高新技术的发展,美国、法国、俄罗斯、日本等国在载人潜水器的研制和应用上取得了快速的发展,先后掌握了大深度载人深潜技术,具备了在复杂海况下进行水下作业的能力,实现了对深海和大洋洋底的现场观察、探测和取样等。目前,深海载人潜水器的考察范围已经遍及全球大陆坡深水区、洋中脊、海山、海沟和洋盆等海底区域,获得了大量的深海地质、地球物理、生物、化学和环境方面的信息或样品,取得了一批重大的发现和创新性的研究成果,推动了深海科学的发展。我国自主集成研制的"蛟龙"号载人潜水器顺利完成了7 000m级海试,并于2013年开始开展了试验性应用,取得了丰硕的科考成果。本文简要介绍了世界载人潜水器的发展现状及其在深海科学考察中的技术优势,综述了国内外载人潜水器在深海地质学、生物学和物理海洋学等领域中的应用情况。     

固体浮力材料海洋生物污损及其防护研究进展

固体浮力材料为水下设备设施提供必要的浮力,是海洋开发和作业不可缺少的重要材料,其长期在海洋环境中使用,容易受到海洋生物污损的影响。海洋污损生物附着在固体浮力材料表面,会对浮力材料本身和使用浮力材料的设备产生严重的危害,导致浮力材料性能下降、功能受损,严重影响了水下设施设备的使用寿命及经济价值。本文通过检索近阶段固体浮力材料及海洋生物污损领域的研究进展,总结了固体浮力材料的特性、海洋生物污损原理和污损防护技术。重点分析和比较了各类防护技术的作用机理、适用范围及优缺点,评估了复合防护法和新型防护法的发展及应用前景,基于工程实践经验针对固体浮力材料防污技术的未来发展趋势进行了探讨并提出了建议。     

固体浮力材料在深海装备中的设计应用

固体浮力材料是一种新型高分子复合材料,具有低密度、耐静水压强度高、吸水率低、耐海水腐蚀等特点。 结合自主研制的 GFC 系列固体浮力材料在深海装备中的设计应用,对固体浮力材料的特性、设计选择及工艺情况进行了简单的介绍。     

高精度测深侧扫系统在载人潜水器中的应用

为提升"蛟龙号"载人潜水器海底综合探测能力,介绍一种采用多子阵海底自动检测—子空间拟合的信号参数估计技术的高精度测深侧扫声纳系统。该系统安装于载人潜水器的两侧,能够测量海底的微地形地貌以及海底和水中的目标,同时获得探测区域高分辨率的地形图和地貌图。通过介绍该高精度测深侧扫系统的工作原理、技术指标及系统组成,结合"蛟龙号"载人潜水器试验性应用航次获得的高分辨率地形地貌数据,对该系统在载人潜水器中的应用和海底地形地貌探测结果进行了分析和展望。     

我国与美国潜水器的发展和对比

为加快我国潜水器的发展尤其是业务化应用,保障我国深海大洋科考工作的顺利开展,文章梳理美国伍兹霍尔海洋研究所和我国主要潜水器的技术指标和应用情况,并通过对比提出我国的优势和不足。研究结果表明:载人潜水器方面,我国"蛟龙"号在平均下潜深度的关键指标上领先于美国"Alvin"号,但由于发展较晚,在下潜次数等方面远远落后;无人有缆式潜水器方面,我国"海龙"系列正处于作业磨合期,在最大水下航速方面与美国"Jason"号差距较大;无人自治式潜水器方面,我国"潜龙"系列与美国"Sentry"号和"REMUS"系列差距不大,但在小型潜水器协同化作业和系列化生产等方面存在不足;复合型潜水器方面,我国"海龙11000"号与美国"NEREUS"号和"NUI"号差距不大,但应提升载荷和冰下作业能力;水下滑翔机方面,我国"海翼"号与美国"Spray"号和"Slocum"号差距不大,且即将业务化应用;我国应通过完善海洋技术装备运行机制和积极开展海上科考航次任务,不断积累潜水器作业经验。     

大深度载人潜水器低速大漂角模糊滑模航向控制研究

通过模型试验测量大深度载人潜水器低速大漂角运动时所受到的非线性水动力。基于一种新的模糊滑模控制策略,为潜水器设计了鲁棒航向控制器。在不同的漂角子区间内分别设计局部镇定的滑模控制器,然后通过Takagi-Sugeno模糊推理系统将它们光滑连接,得到模糊滑模控制。仿真计算结果充分显示了该控制策略的有效性。     

载人潜水器发展现状及趋势研究

随着我国综合国力的提升和战略安全环境及新空间的需求,习总书记提出了“海洋强国”的战略目标及深海进入、深海探测、深海开发的发展三部曲战略构想。海洋强国的发展离不开大型运载装备的进步,载人潜水器不仅对资源调查与科学研究做过杰出的贡献,而且在军事界领域也产生过深远的的影响。本文对国内外载人潜水器的应用发展现状进行了重点研究,对世界范围内重型深海载人潜水器及轻型中浅海载人潜水器的应用进展现状进行了全面调研研究,同时介绍了我国蛟龙号、深海勇士号等载人潜水器应用发展情况,也对世界范围内载人潜水器的技术性能和应用情况进行了分析对比,在此基础上,展望了载人潜水器的发展趋势,并讨论了潜水器装备的未来技术进展。     

美国载人潜水器的应用和管理及其启示

为促进我国载人深潜工作和载人潜水器的可持续发展,文章调研美国载人潜水器运营机构及其载人潜水器的应用和管理,重点介绍大学与国家海洋学实验室系统(UNOLS)发挥的重要作用,并提出启示。研究结果表明:美国载人潜水器运营机构主要包括伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)、夏威夷水下研究实验室(HURL)和佛罗里达大西洋大学海港分校海洋研究所(HBOI),其中WHOI的载人潜水器升级最多和应用最广,而HBOI的载人潜水器下潜频次最高;WHOI的载人潜水器运营良好,而HURL和HBOI已不再运营,其中固定经费至关重要,技术和服务水平也是影响因素;科学家可通过UNOLS申请应用WHOI的载人潜水器开展下潜作业,操作过程严格、科学和有序,有利于装备资源的高效配置和使用;我国可借鉴相关业务经验,促进载人潜水器及其保障机制的标准化和规范化。     

水下声学主动定位技术及其在载人潜水器上的应用

水下声学主动定位技术通过声应答的方式实现水下目标定位,主要分为长基线、短基线和超短基线等三种定位系统。它是海洋开发领域中的一个非常重要的组成部分,为水下目标探测、定位跟踪、海底地形勘探和水下遥控作业等各种高精度工作提供技术支持。在探讨以上三种水下声学主动定位技术的同时,并以"蛟龙号"为例,分析其在载人潜水器上的应用。     

多波束测深系统的现状和发展趋势

介绍并分析了多波束系统的现状，阐述了系统的发展趋势。认为系统的研制基本成熟，未来的研究重点将倾向于数据处理和应用研究，最后也探讨了具体的研究方向。     

A Variable Buoyancy Control System for a Large AUV

A large autonomous undersea vehicle (AUV), the Seahorse, has been designed, constructed, and tested by the Applied Research Laboratory at Pennsylvania State University (ARL/PSU, University Park, PA) for the U.S. Naval Oceanographic Office (NAVOCEANO, Stennis Space Center, MS). The vehicle is required to launch in shallow water (<10 m) and to hover without propulsion. Additionally, due to the very large size of the vehicle, low operating speeds and very long missions, small changes in vehicle trim resulting from battery replacement, sensor exchanges, and water temperature variations can result in significant drag-induced energy penalties over the duration of a mission. It is, therefore, important to continually maintain the AUV in fore-aft trim over the course of the mission. The vehicle is equipped with a two tank variable buoyancy system (VBS) to meet these requirements. The resulting control problem is one where the control variable, pump rate, is proportional to the third derivative of the sensed variable, depth; there are significant delays, and forces are nonlinear (including discontinuous) and highly uncertain. This paper describes the design of the VBS and the control software operating in two modes: depth control mode and trim control mode. In-water test data and simulation results are presented to illustrate the performance of the VBS controller. The benefits of the presented approach lie in the intuitiveness and simplicity of the design and the robustness as evidenced by the performance in both fresh and salt water. This paper provides practical insight into the operation of a VBS with an AUV and discusses actual operational experience. To our knowledge, no previous work considers the significance of an observed surface capture phenomenon to the design of a VBS control system, especially in very shallow water.     

Vertical Distribution of Gelatinous Macroplankton in the North Pacific Observed by Manned Submersibles Mir-1 and Mir-2

The vertical distribution of several medusa species in the Kurile-Kamtchatka region of the Pacific Ocean is described. Animals were observed in the light cone from deep-sea submersibles Mir-1 and Mir-2 throughout the water column, from the surface to 5000–6000 m at four different sites. Bathy- and abyssopelagic species are noted along with the species living in an extremely wide depth range. A faunistic border is revealed at a depth of 3000 m. The contribution of gelatinous animals (medusae, siphonophores, salps) to the total deep-sea plankton biomass was estimated using a wire reference cube during nine dives in the highly productive areas of the northwest Pacific, eastern Pacific (California, Costa-Rica Dome), and subtropical oligotrophic areas. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

我国载人潜水器海试跨跃3700米水深记录

<正>2010年8月26日上午,科学技术部与国家海洋局联合在京召开国家高技术研究发展计划(863计划)载人潜水器海试重大成果新闻发布会,宣布我国第一台自行设计、自主集成研制的"蛟龙号"载人潜水器3000米级海试取得成功。为推动我国深海运载技术发展,为我国大洋国际海底资源调查和科学研究提供重要的高技术装备,同时为