深海機(jī)器人的奧秘
哨兵深海機(jī)器人，一款名為“水中浮翔器”的尖端設(shè)備，憑借其獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念在海洋探索領(lǐng)域獨(dú)樹(shù)一幟，這款機(jī)器人擁有卓越的航行能力，一天內(nèi)可航行長(zhǎng)達(dá)14.4公里，最深可潛入海平面下1.2公里，其最引人注目的特點(diǎn)在于利用海水的熱量作為能源，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用。
哨兵深海機(jī)器人“水中浮翔器”的日航行能力更是高達(dá)14.4公里，潛深可達(dá)海面以下1.2公里，它依靠海水熱量供能，這一特色使其在海洋探索中獨(dú)占鰲頭，當(dāng)浮翔器從寒冷的深水區(qū)上升至溫暖的表層水域時(shí)，石蠟遇熱熔化、膨脹，產(chǎn)生的動(dòng)能將氮?dú)鈮嚎s至一個(gè)瓶?jī)?nèi)，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)行。
海洋機(jī)器人是為了解決深海作業(yè)難題而誕生的，海底世界神秘莫測(cè)，充滿危險(xiǎn)，但海洋機(jī)器人憑借其多樣化的功能，承擔(dān)起水下任務(wù)，數(shù)千個(gè)海洋機(jī)器人在海底執(zhí)行著各種工作，它們形態(tài)各異，功能豐富，為人類(lèi)探索深海奧秘提供了有力支持。
遙控式無(wú)人潛水器的優(yōu)勢(shì)
遙控式無(wú)人潛水器在海洋探索與作業(yè)中展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其能量供應(yīng)不受限制，這意味著潛水器可以持續(xù)工作，無(wú)需擔(dān)心電力耗盡的問(wèn)題，信息資料的傳輸速度快，實(shí)現(xiàn)了快速的數(shù)據(jù)傳輸，確保信息的即時(shí)有效性，與母船的聯(lián)系安全可靠，確保了任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中的通信暢通無(wú)阻。
潛水器通過(guò)操作員在水面母艦上進(jìn)行控制與監(jiān)視，電纜為其提供動(dòng)力與信息交換，中繼器能減少電纜對(duì)潛水器運(yùn)動(dòng)的干擾，新型潛水器正從簡(jiǎn)單的遙控式向監(jiān)控式發(fā)展，母艦計(jì)算機(jī)與潛水器本體計(jì)算機(jī)實(shí)行遞階控制，潛水器能對(duì)觀測(cè)信息進(jìn)行加工，建立環(huán)境和內(nèi)部狀態(tài)模型。
水下機(jī)器人，也稱(chēng)為無(wú)人遙控潛水器，是一種工作于水下的極限作業(yè)機(jī)器人，水下環(huán)境惡劣危險(xiǎn)，人的潛水深度有限，因此水下機(jī)器人已成為開(kāi)發(fā)海洋的重要工具，無(wú)人遙控潛水器主要有有纜遙控潛水器和無(wú)纜遙控潛水器兩種，其中有纜遙控潛水器又分為水中自航式、拖航式和能在海底結(jié)構(gòu)物上爬行式三種。
無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)的最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠顯著降低人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)，在高技術(shù)武器持續(xù)發(fā)展的未來(lái)，無(wú)人平臺(tái)能執(zhí)行可能造成嚴(yán)重傷亡的危險(xiǎn)任務(wù)，如壓制敵方防空和突防，穿越密集雷區(qū)等，從而最大程度地保障戰(zhàn)士安全。
遙控?zé)o人潛水器（ROV）是深海探索的另一重要工具，它們具有自主控制和遠(yuǎn)程操作能力，廣泛應(yīng)用于海洋調(diào)查、資源勘探等領(lǐng)域，中國(guó)的“海龍”號(hào)、海龍2號(hào)、海馬號(hào)、海星6000、海龍III號(hào)等無(wú)人遙控潛水器，為深海資源的探測(cè)與利用提供了技術(shù)支持。
鈦合金：優(yōu)點(diǎn)與不足
鈦合金具有以下優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)異的強(qiáng)度與密度比，良好的耐腐蝕性，強(qiáng)度高，以及良好的生物相容性，鈦合金也存在一些不足，如生產(chǎn)成本高，加工難度大，以及熱膨脹系數(shù)大。
鈦合金具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)密度相對(duì)較低，這使得它在許多領(lǐng)域具有出色的強(qiáng)度與重量的比值，有利于輕量化設(shè)計(jì)，鈦合金具有良好的耐腐蝕性，對(duì)許多腐蝕介質(zhì)，包括海水和化學(xué)物質(zhì)都具有較強(qiáng)的抵抗能力，這使得它在海洋、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
鈦合金的生產(chǎn)成本較高，價(jià)格也比鋁合金貴，加工難度大，需要采用特殊的加工工藝和設(shè)備，鈦合金的熱膨脹系數(shù)比鋁合金大，容易導(dǎo)致尺寸變形。
遙控潛水器的優(yōu)勢(shì)
遙控式無(wú)人潛水器在海洋探索與作業(yè)中展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其能量供應(yīng)不受限制，這意味著潛水器可以持續(xù)工作，無(wú)需擔(dān)心電力耗盡的問(wèn)題，信息資料的傳輸速度快，實(shí)現(xiàn)了快速的數(shù)據(jù)傳輸，確保信息的即時(shí)有效性，與母船的聯(lián)系安全可靠，確保了任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中的通信暢通無(wú)阻。
該潛水器重2000千克，潛深200米，具有水下觀測(cè)、推進(jìn)和通信系統(tǒng)及水上遙控、觀測(cè)和操作系統(tǒng)，并有多關(guān)節(jié)主從式機(jī)械手操作系統(tǒng)、航行和姿態(tài)控制系統(tǒng)等，能連續(xù)在水下進(jìn)行觀測(cè)、取樣、切割、焊接等作業(yè)，可用于海底科學(xué)考察、海上救撈，及江湖壩底、大橋橋墩和海上鉆井平臺(tái)水下部分結(jié)構(gòu)的檢查等方面的工作。
ROV不是一種酒，而是一種水下機(jī)器人，全稱(chēng)Remote Operated Vehicle，意為遙控潛水器，ROV通常被用于深海探索、海底作業(yè)、水下救援等領(lǐng)域，它可以在水下進(jìn)行各種復(fù)雜的任務(wù)，如海底地形測(cè)繪、海底管道檢查、水下考古等。
新型潛水器正從簡(jiǎn)單的遙控式向監(jiān)控式發(fā)展，母艦計(jì)算機(jī)與潛水器本體計(jì)算機(jī)實(shí)行遞階控制，潛水器能對(duì)觀測(cè)信息進(jìn)行加工，建立環(huán)境和內(nèi)部狀態(tài)模型，操作人員通過(guò)人機(jī)交互系統(tǒng)下達(dá)面向過(guò)程的抽象符號(hào)或語(yǔ)言命令，接受計(jì)算機(jī)加工處理后的信息，進(jìn)行潛水器運(yùn)行與動(dòng)作過(guò)程的監(jiān)視并排除故障。
奮斗者號(hào)：特殊的材料與卓越的性能
奮斗者號(hào)載人潛水器繼承了前兩代深潛裝備的優(yōu)點(diǎn)，不僅在能源系統(tǒng)上安全穩(wěn)定、動(dòng)力強(qiáng)勁，還配備了更先進(jìn)的控制系統(tǒng)和定位系統(tǒng)，以及更耐壓的載人球艙和浮力材料，中海集團(tuán)702研究院是深海載人潛水器的總體研發(fā)單位，承擔(dān)了“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中的重大深海科技裝備研發(fā)任務(wù)。
中國(guó)“奮斗者”號(hào)載人潛水器，融合了之前兩代深潛裝備的優(yōu)良血統(tǒng)，不僅采用了安全穩(wěn)定、動(dòng)力強(qiáng)勁的能源系統(tǒng)，還擁有更加先進(jìn)的控制系統(tǒng)和定位系統(tǒng)，以及更加耐壓的載人球艙和浮力材料，中海集團(tuán)702研究院是深海載人潛水器的整體單位，是“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃深海關(guān)鍵技術(shù)裝備支撐的重大深海科技裝備。
奮斗者號(hào)的艇體結(jié)構(gòu)是其抗壓能力的核心，它采用了高強(qiáng)度鋼和鈦合金等高性能材料，這些材料具有出色的抗壓強(qiáng)度和耐腐蝕性，能夠在極端的水下環(huán)境中保持結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，艇體內(nèi)部還設(shè)計(jì)了多個(gè)密封艙室，每個(gè)艙室都能獨(dú)立承受一定的水壓，從而提高了整個(gè)潛水艇的抗壓能力。
潛水艇“奮斗者”號(hào)如何抗壓？艇體結(jié)構(gòu)是其抗壓能力的核心，艇體采用了高強(qiáng)度鋼和鈦合金等高性能材料，這些材料具有出色的抗壓強(qiáng)度和耐腐蝕性，艇體內(nèi)部設(shè)計(jì)了多個(gè)密封艙室，每個(gè)艙室能獨(dú)立承受水壓，除了艇體結(jié)構(gòu)，還采用了先進(jìn)的浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
中國(guó)深海載人潛水器的研發(fā)歷程
中國(guó)研制深海載人潛水器始于1986年，1986年，中國(guó)第一艘載人潛水器——7103救生艇研制成功，它下潛深度達(dá)到300米，一次可救助22名艇員，它的研制成功，使我國(guó)在那個(gè)年代援潛救生水平躍居世界先進(jìn)水平行列。
中國(guó)深海載人潛水器的研制始于1986年，那一年，中國(guó)成功研制出了首艘載人潛水器——7103救生艇，該艇能夠下潛至300米深度，并一次搭載22名艇員，這使中國(guó)在當(dāng)時(shí)的援潛救生領(lǐng)域達(dá)到了世界先進(jìn)水平。
蛟龍?zhí)栞d人深潛器，自2002年起由中國(guó)科技部立項(xiàng)，經(jīng)過(guò)中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)的自行設(shè)計(jì)和自主集成研制，2012年7月，它在馬里亞納海溝創(chuàng)造了7062米的下潛紀(jì)錄，展示了中國(guó)載人深潛的卓越能力，深海勇士號(hào)，作為中國(guó)研發(fā)的第二臺(tái)深海載人潛水器，設(shè)計(jì)作業(yè)能力達(dá)到4500米的水下深度。
