2015年及以前

华商晨报(2013.11.13):水下无人驾驶自主探测海底微小地形

撰稿: 沈阳自动化研究所 发布时间:2013-11-15

  本报讯(华商晨报 华商响网记者 战婉青)昨日,参与“潜龙一号”作业的六位中国科学院沈阳自动化研究所的参试人员返沈。

  今日10月,我国自主研制的首个应用型6000米水下无人无缆潜器(AUV)“潜龙一号”在太平洋下潜7次,在5000多米我国多金属结核详细勘探区近海底潜行作业将近30小时,顺利完成应用性试验工作。

  此次作业期间,“潜龙一号”在东太平洋的多金属结核矿区5000多米海域进行试验,覆盖面积达33平方公里,获得了一批测深侧扫、浅地层剖面、水文等资料,为研究该片海域提供了全面、准确的信息。

  “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副研究员徐会希说,“潜龙一号”是我国自主研制的服务于深海矿产资源勘察的实用化深海装备,中科院沈阳自动化所承担了潜水器主要的本体结构、控制系统、导航系统和水面支持系统的研制工作。

  该项目于2011年11月正式启动,2013年3月完成湖上试验及湖试验收,5月搭乘“海洋六号”船在南海进行首次海试。

  “潜龙一号”下水前就能自动导航水下“路线图”

  长4.6米、直径0.8米、重1.5吨,这个外形像“鱼雷”的水下机器人就是我国首个自主研制的水下无人无缆潜器“潜龙一号”,水下无人无缆潜器的英文缩写是AUV。它最大工作水深可达6000米,以锂电池为动力,最大续航能力24小时,配有测深侧扫声呐、浅地层剖面仪等探测设备,可完成海底微地形地貌精细探测、底质判断、海底水文参数测量和海底多金属结核丰度测定等任务。

  “潜龙一号”在水下有三个运行阶段,分别是无动力下潜、动力航行和无动力上浮,当需要上浮时,“潜龙一号”会根据指令抛下重块即可上浮。

  徐会希表示,AUV能完全进行自主控制、航行、定位等作业。而旧模式的航行,则需由操作员在水上按照水下情况绘制路线图,再发送到机器人上,但水下存在很多不确定因素,所以对操作员和水下机器人来讲都存在风险。

  “潜龙一号”在下水前,将自动生成水下路线图,并按照导航图运动,当它遇到地形不平整或者危险时,“潜龙一号”还会向海面上发出警告信息,同时自主做出修正路线和预警措施,进而避免发生碰撞等。

  声、光探测设备协同作业 从听觉和视觉上展示“海底世界”

  “‘潜龙一号’突破了若干无人无缆深潜技术,可以在水下自主航行和作业,目前已经达到了国际上的领先水平。”徐会希介绍,“潜龙一号”有能力完成对全球97%海域的探测。

  此次应用性试验,“潜龙一号”上配备的声学探测系统收集到了200G以上的声学探测资料,已经能精确探测海底多金属结核矿区的海底微地形地貌、底质、海底水文参数等数据资料。

  目前,“潜龙一号”有三种工作模式,分别是声学探测模式、光学探测模式、声学和光学综合探测模式,其中光学探测模式将在2014年进入试验阶段。

  “潜龙一号”收集上来的所有数据属于精细探测,都将为未来海洋资源的开采提供精准的基础依据。

  “人工回收”升级“机械收回”更安全又提速

  徐会希表示,不需要人员下艇(水)即可在母船甲板回收“潜龙一号”是此次应用性试验的主要成功之一,而且具有很好的实际效用。由于试验的海域普遍处于四级海况(五级风力,浪高在2~2.5米间)状态,而海上的环境变幻莫测,安全回收“潜龙一号”需要精准的技术。

  旧模式的回收主要依靠蛙人潜到机器人附近,在机器上装好挂钩后再由船体牵引机器并回收,当海面情况良好时回收一次至少需3个小时,如果遇到海浪大或者海况不好的时候,回收人员和设备都非常危险。

  徐会希说:“新设计的回收技术可完全由机械完成,不再需要人员下到水下,提高了安全性。”

  徐会希介绍,当“潜龙一号”返回水面时会根据指令弹出一个有浮力的牵引绳,甲板上科研人员就会钩住牵引绳并固定在船尾,利用海水的逆流、船体的吊机和回收锁将“潜龙一号”成功回收。

  “这要比人工回收节省一半以上时间,而且更安全和稳定了。”徐会希说。

  每天只睡三五个小时

  身边放“水桶”准备吐

  ■背后

  回忆起12天的科考行程,徐会希笑着表示,回到陆地的感觉真好。

  由于科研任务多,在船上的时间又比较短,中科院沈阳自动化研究所的六名科研人员每天都得工作十多个小时,通常每天就休息三五个小时,甚至在试验的中后期阶段,每人每天只能睡一两个小时。

  “刚上船的时候,正好赶上大风天,船上晃动得特别厉害,连许多船员都爬不起来了,我们就更惨了。”徐会希称,最开始两天他和伙伴们都吃不下去饭,晕船得厉害,连站起来的力气都没有了。

  随着母船到达试验区域,尽管有些科研人员还没有恢复,但科研任务不能落下,大伙只能时常一边工作,身边还要放一个水桶,随时做好呕吐的准备。“出大洋试验是最好的减肥方法。”徐会希笑着说。