大海也能捞针,新一代载人潜水器控制系统发布正式版

共青团中央 12-01

本月 30 日,中国 4500 米载人潜水器 —— 深海勇士号将正式验收交付,预计在今后 30 年里为海洋科考服务。

深海勇士号拥有目前世界先进的控制系统,这套控制系统于日前发布了正式版。这意味着,它今后可以应用在各类潜水器中,也为中国正在建造的万米级潜水器打下基础。

视频来源:央视《朝闻天下》栏目

如果把载人潜水器想象成智能生物的话,控制系统就像生物的大脑和神经系统,究竟它有多聪明呢?

深海勇士号控制系统研制课题负责人祝普强:比如说潜水器在水下是什么姿态,它怎么往前跑,怎么作业,怎么悬停,都有一个很好的控制。另外一种就是它可以自动驾驶,比如说现在汽车也在往无人驾驶或者自动驾驶方向发展,而我们潜水器已经具备自动驾驶的能力。

中国自主研发的万米级全海深潜水器,预计在 2020 年前往世界海洋最深处的马里亚纳海沟进行下潜,深海一万米,漆黑一片,温度骤降,潜水器每平方厘米都要承受 1.1 吨的压强。怎么保证三位潜航员的安全,是潜水器控制系统最关键的课题。

首先,先进的避碰系统可以确保潜水器在深海航行过程中,遇到障碍物时能紧急刹车。另外,潜水器如果发生漏水,控制系统可以关掉液压系统,来?;で彼髦魈?。

深海勇士号载人潜水器试航员赵兵:要让一个 20 吨级的载人潜水器在深海的环境下,克服自身的大惯性以及海流的扰动,实现在海底进行正负 20 厘米的控制精度,这是一个具有很大挑战性的难题,我们进行了反复的设计和改进,最终也验证了我们的控制系统的控制精度是能够满足我们的设计指标的。

实现精准定位 大海也能捞针

除了自动驾驶、紧急制动、防止漏水以外,新一代潜水器控制系统最牛的设计就是自带导航,可以实现大海捞针。

深海勇士号载人潜水器控制系统负责人祝普强:比如我们去热液区、去冷泉区作业,或者是做一个深渊的海底培养,我们把设备放在那儿,我们都要第二次或者更多次重复到达那个位置去,所以这个相当于就是大海捞针。

万米深海,浩瀚无边。历经技术革新,新型潜水器控制系统终于实现了在水下的高精度自主导航定位。

深海勇士号载人潜水器试航员赵兵:“深海勇士号”第 22 次的海试下潜,我们其中的任务之一就是要寻找到第 19 次下潜时布放的标志物,而我们当时拥有的信息只有在布放的时候记录的坐标信息,要驾驶潜水器在 3500 米的深度来搜寻到这样一个直径不到 50 厘米的标志物,无异于大海捞针,我们在以标志物为中心,直径 20 米的区域内进行来回蛇形式的搜索,最后依靠我们的导航定位算法和我们的搜寻策略成功地寻找到了标志物。

自主研发,打造潜水器最强大脑

深海勇士号载人潜水器全部由中国人自主研发建造,控制系统作为最复杂的设计系统,国产化之路并不是一帆风顺,用科学家的话来说,就是摸着石头过河。从初代的只能完成简单的操作,到拥有最强大脑,历经了 16 年。

深海勇士号载人潜水器控制系统负责人祝普强:第一代主要符合的是工程需求的要求,也就是我完成最简单的潜水器的控制,我要求潜水器能动,能干活,能下潜就可以了。因为我们第一代也是首创,国内之前是没有的。

为了满足了科学需要,第二代潜水器控制系统将深海地形图加入其中,让潜水器在深海摸清方向,到了最新一代,实现了诸多高级指令和功能,打造出目前国际一流的潜水器大脑和神经。

深海勇士号载人潜水器主任设计师赵洋:实际调试的时候,我们最严重的时候很多数据都采不到,所以说当时我们在现场也是费了很大的精力去改进我们的接口???,去解决上面存在的一些数据链路的问题,最终把我们所有的国产化设备都连接到了一起,实现了目前载人潜水器控制系统的稳定、安全、可靠的运行。


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