北京時間4月4日,6000米級「海龍III」遙控水下機器人在西太平洋完成4500米級下潛試驗。這是「海龍III」業務化應用前的「終極大考」。至此,「海龍III」完成全部海試。
神秘而遙遠的深海蘊藏著豐富的資源,是人類未來發展的藍色空間,水下機器人由此應運而生。
水下機器人目前大致可分為三類:載人潛水器(HOV)、遙控水下機器人(ROV)和自主水下機器人(AUV)。「海龍III」ROV,這個來自上海交通大學水下工程研究所的「深海大V」,是我國「蛟龍探海」工程中的重器,它的精彩亮相,標誌著我國深潛設備和技術躍升到一個新水平。
後來居上 「龍家族」再添新丁
浩瀚的海洋蘊藏著豐富的資源,根據國際海底管理局的相關規章,最先探測到海底資源,並提供相應數據和資料的國家,能獲得優先開採權。也就是說,技術能力是一個國家在深海礦產資源開發中獲益的核心條件。
深海水下無人遙控潛水器具有局部作業、定點精細探測等優勢,廣泛應用於礦區調查、礦區成圖、勘查取樣等領域。
2009年,我國自行設計、自主集成、具有自主智慧財產權的無人遙控潛水器「海龍二號」入水。在當年的中國第21航次大洋科考任務中發現並精細觀測深海黑煙囪,標誌著我國深水潛水器的總體性能達到世界領先水平。
不過,「海龍二號」也有自己的「短板」。其搭載高速調查設備和勘查取樣工具的能力有限,不能搭載如鑽機類的重型取樣工具。而大洋礦產資源勘探作業過程中密集的精細測量和勘查取樣,則要求潛水器具有更強的作業能力和搭載能力。
面對硫化物礦區勘查不斷提出的新需求,上海交通大學研發團隊奮力攻關,不斷突破技術瓶頸以提升系統的標準化、模塊化水平,最終為「海龍」家族再添新丁——「海龍二號」的小兄弟「海龍III」問世。
精準作業 深海中遊刃有餘
據悉,「海龍III」預計最大作業水深達6000米,作業功率達170馬力,具備海底自主巡線能力,與「海龍二號」相比具有更強的推力、高速和重型設備搭載能力,以支持搭載多種調查設備和重型取樣工具。
深海中的水下世界神秘又複雜,要求潛水器要有精準的調查和避障的能力,能夠高效、及時地將它的「所見、所聞、所感」全部轉化為信息,穿透萬米水深,傳回母船。「海龍III」在控制功能上具備自動定向、自動定深、自動定高功能,在懸停定位與巡線控制方面,具備強幹擾力環境下精確定位的能力,同時能對動態幹擾力快速響應和補償,進一步發展了潛水器海底自主精細巡線技術,支持海底精細探測,保證其即使在陌生的深海,也能「篤定」前行。
在取樣作業方面,「海龍III」擁有一隻七功能主從式機械手和一隻五功能開關式機械手,滿足海底多種形式的作業需求。在「海龍二號」工具包的基礎上,新添了巖石切割取樣器、沉積物保壓取樣器、沉積物取樣器等工具,預留的各路液壓電氣接口能夠支持搭載多種類型的調查取樣設備。
同時,光電複合臍帶纜連接潛水器與水面監控動力站的纜控方式,使得「海龍III」在水下可以獲得源源不斷的能源供應,續航能力持久,可在深海環境下長時間作業,並具備為其他類型潛水器實時傳遞信息和實現精細控制的平臺功能。
海試成功 6000米指日可待
2018年3月,完成近岸試驗的「海龍III」躊躇滿志,在我國大洋科考功勳船「大洋一號」的帶領下,奔赴西太平洋,迎接業務化應用前的「終極大考」。在400米級首潛與2000米深潛連續告捷之後,北京時間4月4日,「海龍III」潛水器在西太平洋完成2018「大洋一號」綜合海試4500米級下潛試驗,圓滿完成其在本航次的全部海試任務,達到驗收標準。
「本次下潛對潛水器的航行控制、水聲通信與定位、取樣作業等功能進行了系統的全面測試,潛器狀態良好,各項測試參數達到設計指標。同時,布放、回收等甲板作業流暢,各崗位工作人員操作嫻熟,滿足此次海試的整體驗收條件。」「大洋一號」綜合海試現場驗收專家組組長楊磊介紹,此次海試的順利完成,為「海龍」系列ROV的發展與海上應用奠定了堅實基礎。
「6000米水深基本上覆蓋了中國主要海域和國際海域資源可開發的深度,科研人員打破技術瓶頸研發出「海龍III」,對我國參與全球海洋治理與大洋礦產資源開發有著重要意義。」綜合海試首席科學家初鳳友告訴記者,「海龍III」無人纜控的技術特性還將有效支撐我國蛟龍號7000米級載人潛水器的海上應用。
中國大洋協會辦公室副主任李波表示:「近幾年,我國的自主科技創新不斷湧現,隨著『蛟龍』『潛龍』『海龍』系統的日益成熟,一個致力於深海探索的『龍家族』業已形成。」 未來,「三龍兄弟」將有望協同作業,在地形地貌等基礎調查與精細調查取樣中相互配合,取長補短,必將創造更多奇蹟。