一種青少年國防科學(xué)素養(yǎng)教育培訓(xùn)專用的無人深潛器組合式魚缸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人深潛器組合式魚缸裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種青少年國防科學(xué)素養(yǎng)教育培訓(xùn)專用的無人深潛器組合式魚缸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知的無人深潛器，是一種能模仿人進(jìn)行某些活動(dòng)的自動(dòng)機(jī)械，能夠在人難以適應(yīng)的深水環(huán)境中代替人進(jìn)行工作。60年代美國就研制出了第一代水下機(jī)器人CURV號(hào)，它具有電動(dòng)推進(jìn)裝置、水下電視攝像機(jī)、聲納和打撈機(jī)械手等設(shè)備，工作深度為2100米。目前，無人深潛器有系纜式和無系纜式兩種，前者需要水面母船傳輸動(dòng)力并進(jìn)行遙控，后者可以自行機(jī)動(dòng)，具有一定的自主功能。當(dāng)前，無人深潛器的最大下潛深度已達(dá)7600米，它是由美國的“米達(dá)” II號(hào)創(chuàng)造的。
[0003]1980年法國國家海洋開發(fā)中心建造的“逆戟鯨”號(hào)無人無纜潛水器投入使用，最大潛深為6000米，主要用于深海海床和深海礦物資源勘探、平臺(tái)設(shè)置所需要的環(huán)境調(diào)查、管道鋪設(shè)的監(jiān)測(cè)工作以及在海底布設(shè)固定聲納陣、進(jìn)行海底觀察、監(jiān)護(hù)打撈人員的安全等?！澳骊L”號(hào)潛水器先后進(jìn)行過130多次深潛作業(yè)，完成了太平洋海底錳結(jié)核調(diào)查、海底峽谷調(diào)查、太平洋和地中海海底電纜事故調(diào)查、洋中脊調(diào)查等重大課題任務(wù)。1987年，法國國家海洋開發(fā)中心又與一家公司合作，共同建造了 “埃里特”聲學(xué)遙控潛水器，用于水下鉆井機(jī)檢查、海底油井設(shè)備安裝、油管輔設(shè)、錨纜加固等復(fù)雜作業(yè)。這種聲學(xué)遙控潛水器的智能程度比“逆戟鯨”號(hào)高了許多。
[0004]1988年，美國國防部的國防高級(jí)研宄計(jì)劃局與一家研宄機(jī)構(gòu)合作，投資2360萬美元研制兩艘無人無纜潛水器。1990年，無人無纜潛水器研制成功，定名為“UUV”號(hào)。這種潛水器重量為6.8噸，性能極好，最大航速10節(jié)，能在44秒內(nèi)由O加速到10節(jié)，當(dāng)航速大于3節(jié)時(shí)，航行深度控制在± I米，導(dǎo)航精度約0.2節(jié)/小時(shí)，潛水器動(dòng)力采用銀鋅電池。這些技術(shù)條件有助于高水平的深海研宄。另外，美國和加拿大合作于90年代初研制出了能穿過北極冰層的無人無纜潛水器。日本于1998年初研制成功對(duì)北冰洋冰層下進(jìn)行觀測(cè)的無纜無人深潛器，最大潛深3000m。
[0005]目前全世界有各種載人深潛器200多艘，有的最大作業(yè)深度達(dá)6000m，主要用于海洋油氣開發(fā)。6000m以上的深度，顯現(xiàn)了國際深潛器向大深度發(fā)展的技術(shù)能力。如1989年日本制造的“深海-6500”深潛器，長(zhǎng)9.5m，重25t，可乘員3人，作業(yè)水深6500m，水下連續(xù)作業(yè)時(shí)間在6h以上。該深潛器上裝備有最新的聲成像聲納系統(tǒng)、攝影機(jī)、錄像機(jī)、電視系統(tǒng)、機(jī)械手以及各種自動(dòng)測(cè)量?jī)x器等。發(fā)展方向是向深、向無人或混合式發(fā)展。由于無人遙控潛水器的出現(xiàn)，代替了不少潛水員的工作，潛水員水下出入型潛水器開發(fā)已趨減少。目前只有美國、日本、法國和俄羅斯擁有深海載人潛器。
[0006]日本制造的“深海-6500”深潛器上世紀(jì)七八十年代以來，適應(yīng)海上油氣工業(yè)潛水作業(yè)的需要，無人遙控潛水器得到飛速發(fā)展。無人遙控潛水器包括有纜和無纜兩種。80年代初全世界無人遙控潛水器有400余艘，其中90%以上用于海洋石油工業(yè)，到80年代末其數(shù)量猛增到958艘，其中800艘以上為有纜遙控潛水器，并且有一半以上是直接用于海上油氣開米用的。
目前無人遙控潛水器全世界約有1000多艘，其中6000m級(jí)10多艘，現(xiàn)已發(fā)展到第三代智能深潛器。
[0007]另外，載人和無人混合潛水器也得到發(fā)展，已經(jīng)研制出32艘，其中28艘用于工業(yè)服務(wù)。此外，90年代以來，隨著微電子、高速數(shù)字計(jì)算機(jī)、人工智能技術(shù)、小型導(dǎo)航技術(shù)、指揮與控制硬件等技術(shù)的發(fā)展，無人自主式潛水器得到快速發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，各國研制與使用的無人自主式潛水器有30多艘，其中供工業(yè)實(shí)用的有10多艘，其他的均用于軍事和科學(xué)研宄。
[0008]近年來，用于軍事用途的自主潛航器技術(shù)發(fā)展十分迅速，美國海軍繼推出“海洋探險(xiǎn)者”、“曼塔”、“奧德塞”111、CETUS I1、“遠(yuǎn)距離環(huán)境監(jiān)測(cè)單元系統(tǒng)”(REMUS)、“戰(zhàn)場(chǎng)準(zhǔn)備自主潛動(dòng)器”(BPAUV)等自主潛航器后，還在研宄以下新型自主潛航器:主要用于特種作戰(zhàn)部隊(duì)的支援與攻擊、反水雷、沿海地區(qū)潛艇跟蹤以及情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)的“任務(wù)重組無人水下航行器”(MRUUV);遠(yuǎn)距離環(huán)境監(jiān)測(cè)單元系統(tǒng)REMUS在執(zhí)行任務(wù)主要用于測(cè)量海洋鹽度、溫度等參數(shù)，設(shè)計(jì)巡航時(shí)間為5年、航程達(dá)4000Km的“斯洛克姆滑行者”自主潛航器；主要用于采集海洋物理、化學(xué)和生物光學(xué)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)最大下潛深度為1000m、巡航6000Km的“?；姓摺弊灾鳚摵狡鳎恢饕糜趫?zhí)行情報(bào)、監(jiān)視和偵察以及反水雷和淺水反潛等任務(wù)、排水量約5t、計(jì)劃裝備SSGN導(dǎo)彈潛艇、“弗吉尼亞”級(jí)攻擊核潛艇以及水面潛艇的大排水量自主潛航器；以及“地獄判官”自主潛航器、“海馬”自主潛航器、“聲射頻相互作用勘探傳感器”自主潛航器等。
[0009]德國的DeepC自主潛航器，2001年開始研制，2003年末進(jìn)行樣機(jī)深水試驗(yàn)，2007年投入裝備。DeepC重2000kg，最大下潛深度4000m，續(xù)航時(shí)間60h，航程400Km，航速60節(jié)，可從艦艇或直升機(jī)上布放。
[0010]法國的Alister自主潛航器，是一種軍民兩用長(zhǎng)航時(shí)自主潛航器，采用鋰離子電池，于2002年開始海試，Alister設(shè)計(jì)有兩種型號(hào)，一種重600kg，能在水下300m處工作；另一種重1100kg，能在水下3000m處工作。
[0011]挪威近年先后推出HUGINl、HUGIN1000和HUGIN3000三種自主潛航器，它們采用電池供電，可由水面艦艇通過聲監(jiān)視設(shè)備控制或利用內(nèi)置控制系統(tǒng)與情報(bào)設(shè)備資助運(yùn)行。
[0012]2014年6月30日15時(shí)許，隨著在馬里亞納海溝試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行7000米級(jí)海試第六次下潛的中國“蛟龍”號(hào)返回母船，“蛟龍”號(hào)載人潛水器7000米級(jí)海試圓滿、超額完成了今年海試預(yù)定的全部試驗(yàn)任務(wù)。此次海試創(chuàng)造了我國載人深潛的新紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了我國深海技術(shù)發(fā)展的新突破和重大跨越，標(biāo)志著我國深海載人技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，使我國具備了在全球99.8%的海洋深處開展科學(xué)研宄、資源勘探的能力。在2014年年進(jìn)行的6次下潛中，“蛟龍”號(hào)3次超越7000米，最大下潛深度達(dá)到7062米，每次下潛都按照預(yù)定的試驗(yàn)內(nèi)容達(dá)到了目標(biāo)。試驗(yàn)期間，對(duì)潛水器289項(xiàng)、水面系統(tǒng)24項(xiàng)功能和性能指標(biāo)進(jìn)行了逐一驗(yàn)證，對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了多次充分驗(yàn)證。試驗(yàn)取得了寶貴的地質(zhì)樣品、生物樣品、沉積物樣品和水樣，以及大量的海底影像資料，這是目前世界科學(xué)家利用載人潛水器首次在馬里亞納海溝7000米級(jí)深度的海底獲得的第一手寶貴資料，充分證明了“蛟龍”號(hào)所具備的優(yōu)越的海底作業(yè)能力。這次試驗(yàn)揭示的馬里亞納海溝7000米級(jí)深度生物多樣性和地質(zhì)多樣性等特征，展示了國際科學(xué)界尚未揭開的深海奧秘?！膀札垺碧?hào)的試驗(yàn)成功為科學(xué)家研宄和揭示這些深海奧秘，提供了重要的技術(shù)手段，充分展示了 “蛟龍”號(hào)廣闊的應(yīng)用前景，為人類和平開發(fā)利用海洋探索了一條集成創(chuàng)新之路。截至2012年，我國載人潛水器7000米級(jí)項(xiàng)目已經(jīng)走過了 10年，海上試驗(yàn)歷時(shí)4年。參試人員從最初沒有規(guī)程、沒有經(jīng)驗(yàn)，摸著石頭過河，到下潛50米、1109米、3759米、5188米，再到成功完成7000米級(jí)海試，克服人力、物力、財(cái)力缺乏，質(zhì)疑、反對(duì)之聲等諸多困難，循序漸進(jìn)，一步一個(gè)腳印完成了這項(xiàng)前無古人的重大任務(wù)。7000米級(jí)海試過程中，我國自行選拔培訓(xùn)的8名潛航員和試航員共18人次參與了下潛，下潛深度全部超過7000米。全球載人深潛歷史上到達(dá)和超過這一深度的11個(gè)人當(dāng)中，中國占有8位。海試現(xiàn)場(chǎng)指揮部總指揮劉峰稱，海試是“蛟龍”號(hào)步入日常業(yè)務(wù)化運(yùn)行的開始，接下來為全國乃至世界的科學(xué)家提供優(yōu)質(zhì)應(yīng)用服務(wù)仍然任重道遠(yuǎn)。今后，潛水器國產(chǎn)化率肯定會(huì)提高，但研發(fā)深海高技術(shù)裝備仍然離不開國際合作。對(duì)于民用深海裝備來講，“集成創(chuàng)新”是國際常用的便捷方式。此外，從明年開始計(jì)劃再招收8名-10名潛航員，男女不限。同時(shí)，潛水器的工作母船已通過國家發(fā)改委立項(xiàng)評(píng)審，之后將進(jìn)行可行性研宄、初步設(shè)計(jì)等，真正投入應(yīng)用尚需三四年時(shí)間。
[0013]但中國“蛟龍”號(hào)雖是通過吊放入水的，而國際深潛器、遙控潛器的發(fā)展趨勢(shì)是，大深度有纜(光纜)深潛器仍是主流，這種設(shè)備是探測(cè)數(shù)萬平方公里海底必需的和最實(shí)用的設(shè)備。一是水深普遍在6000米以上；二是操縱控制系統(tǒng)多采用大容量計(jì)算機(jī)，進(jìn)行資料處理和數(shù)字控制；三是潛水器上的機(jī)械手采用多功能，力