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中国新闻网(2013.10.10):探秘我国自主研制AUV潜龙一号大洋29航次科考重头戏

撰稿: 沈阳自动化研究所 发布时间:2013-10-17

中国网10月10日讯(记者 刘 维)当地时间9月30日,东太平洋。“海洋六号”正在开赴作业区途中,许多人仍困在晕船的痛苦中。

这天下午,20多人来到位于三层的餐厅。舷窗外一时天一时海,海况恶劣,船身晃动得厉害,但所有人都强打起精神,仔细聆听。他们,肩负着一个开创性的光荣任务:在之后十天中,他们将共同参与完成我国首个自主研制的6000米水下无人无缆潜器(AUV)——“潜龙一号”的首次大洋试验性应用工作。

现在,“海洋六号”即将抵达作业区,他们要熟悉潜器布放、回收和长基线定位系统的布阵、回收等操作规程。

AUV,复杂的水下工作平台

俯瞰“海洋六号”的三层后甲板,一抹橙色明媚亮丽。这个外形酷似鲸鱼的物体,就是“潜龙一号”。

对于大多数人来说,AUV是一个陌生的概念。

“潜龙一号”总设计师、中科院沈阳自动化研究所自主水下机器人技术研究室海洋机器人装备工程设计试验部部长徐会希告诉记者,AUV是水下无人无缆潜器也即自主水下机器人的英语简称。作为一种复杂的水下工作平台,AUV集运动学与动力学理论、机械设计与制造技术、计算机硬件与软件技术、控制理论、电动伺服随动技术、传感器技术、人工智能理论等科学技术为一体的综合技术,其研究与开发标志着一个国家科学技术的发展水平。

AUV最早出现于20世纪中期。在发展初期,AUV主要用于进行深水勘探、沉船打捞、水下电缆铺设、海上石油和天然气开发、维修等民用领域,发展到今天,AUV已经广泛应用在了水下武器打捞、灭雷、港口战术侦察等军事应用领域。

起步晚,中国大洋工作亟待AUV助力

中国的AUV研制工作起步较晚。上世纪90年代到20世纪初,中国曾与俄罗斯合作,开发了CR01和CR02两套AUV设备,但最终未投入实际应用。

随着中国大洋事业的不断发展,对AUV的需求也日益强烈。

2011年11月,受中国大洋协会委托,中科院沈阳自动化所联合中科院声学所、哈工程大学正式启动6000米AUV项目,开始研制我国自己的、可以深入水下6000米的无人无缆潜器。

徐会希介绍,6000米AUV项目是我国国际海域资源调查与开发“十二五”规划项目之一。该项目以太平洋底多金属结核调查任务为主要目的,兼顾大洋其他多种深海资源的勘探和开发需求。作为一种大型调查设备,6000米无人无缆潜器可广泛应用于各种深海调查和深海工程项目,可进行海底地形地貌、地质结构、海底流场、海洋环境参数等精细调查,为海洋科学研究及资源开发提供必要的科学数据。

 

功能强,“潜龙一号”可完成多项水下任务

2012年12月,我国首个自主研制的AUV“潜龙一号”完成了出所验收。橙色的“潜龙一号”是一个长4.8米、宽0.8米的回转体。它可以在水下6000米处以2节的巡航速度,连续工作24小时。

徐会希介绍,“潜龙一号”的探测功能十分强大,可完成海底微地形、地貌精细探测、底质判断和海底水文参数测量等使命任务。

这些工作,是“潜龙一号”在水下的“自由穿行”中完成的。

既无人操作,又无缆牵引,“潜龙一号”是如何实现水下自由穿行的?

徐会希告诉记者,通过路径规划等程序设定,潜器在水下可以根据不同的任务,自主选取不同的运动模式;在较复杂的海底地形下,它还能够自主避障;它可实现三维坐标下5个自由度的连续运动控制,具有自动定向、定深、定高、垂向移动、横向运动、位置和路径闭环控制功能,也具有水面遥控航行功能。在系统发生故障情况下的情况下,潜器还具有应急处理功能,可自动抛载,并做到无动力下潜与上浮。

那么潜器如何确定自己的位置,确保航行不跑偏?这就要靠强大的导航功能了。徐会希说,“潜龙一号”具有水下自主导航和组合导航功能,可以实时记录和存储航行参数、系统状态和探测数据,监控航行状态。在水面,潜器则可通过水面无线电数据通讯、示位和铱星短信收发,和母船实现联络。

任务重,首次大洋深潜测试令人期待

今年3月和5月,“潜龙一号”先后通过了湖上试验和南海海上试验。在南海,“潜龙一号”下潜深度4100多米。

两次试验,初步检验了“潜龙一号”的技术、功能。

但“潜龙一号”真正的工作领域,是茫茫大洋。只有经历过更大的涌流、更深的水深、更大的水压,只有在大洋底部从容穿行,它才称得上是合格的无人无缆潜器。

徐会希介绍,他们将用10天时间开展多次下潜工作。“潜龙一号”将对预订区域的多金属结核资源调查、微地形测量和摄像,潜器的各套设备都将得到全面应用。“我国的AUV研究,技术上已经比较成熟,但还需通过应用为进一步完善提供技术依据。”徐会希说。

6000米AUV试验性应用,是大洋29航次科考的重头戏。首席科学家刘方兰表示,全船各部门都将通力协调配合这项工作,全力保证AUV试验性应用的顺利进行。

10月1日,“海洋六号”将进行“潜龙一号”长基线定位系统的布阵工作。这套系统是“潜龙一号”的重要导航、定位设备。“潜龙一号”这条橙色的龙,即将遨游大洋深处,让我们共同期待。