海洋工程导论论文

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1、我国潜水器的现状及发展前景——以蛟龙号为例关键词：蛟龙号安全可靠深海动力水深通信声纳作业系统信息口动化摘要：潜水器是指具有水下观察和作业能力的活动深潜水装置。主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务，并可以作为潜水员活动的水下作业基地。本文以蛟龙号为例，阐述了我国潜水器现有的技术以及未來的发展前景。潜水器在海洋调查研究中具有相当广泛的使用范围和能力，除了能直接进行某些水下工程、救捞作业之外，还能从事各种学科的海洋调查研究工作，如观察海中和海底生物，测绘海底地形地貌，采集海底底质和牛•物标木等。[1]潜水器能最人限度地接近Id标，可以获得更具体、更

2、详尽、更精确的资料，完成水面船只无法胜任的调杳研究任务。潜水器的应用还获得了一些近代海洋科学研究的重人发现。例如,美国在太平洋的加拉帕戈斯断层的2000米深的海底，使用潜水器发现了从海底喷出的岩浆，并在这个海底火山口处发现了“温泉”和我们从未见过的生物。[2]因此,近年來潜水器在海洋调查研究屮的应川也在逐渐加强。我国在这一方面也不廿落后，国家863计划重大专项Z—就算蛟龙号载人潜水器得研制，其目标是建造出一台可以执行规定使命任务的产品。海上试验是载人潜水器重大专项的关键阶段,2009〜2012年间分别完成了1000米、3000米、5000米7000米级的海上试验任

3、务。内容包括海上试验的基本情况、海试取得的主要技术和应用成果、海试过程中发现的故障及处理情况。[3]1潜水器现状1.1.安全可靠性技术“蛟龙”号载人潜水器最需要的是安全可靠性。在借鉴国外载人潜水器的成功经验基础上，通过采用“兀余设计”、“下得去，上得来”的设计理念，设计了一套完整的应急自救手段，包括可弃压载抛载机构、主蓄电池箱抛弃机构、纵倾调节水银的抛弃、机械手抛弃机构、压载水箱排水、应急浮标、采样篮抛弃装置等。[4]1.2.高能量密度的深海动力技术经过反复调研和技术论证，在7000m载人潜水器上最终决定采用充汕式银锌电池作为电源。为了减轻潜水器的重量，并J1考虑

4、到安全的因素，蛟龙号采用滤膜和气帽等创新技术，把银锌蓄电池采用充油的方式放在蓄电池箱内，通过反复的压力筒试验，使银锌蓄电池组的析气量最终小J**0.1ml/Ah,确保了蓄电池组在供电时不会产生大量氢气而导致危险，保证潜水器的安全。[5]13信息与自动化系统技术在7000m载人潜水器研制过程中，蛟龙号强调了“人”即潜水器的驾驶员和乘员的因素，且在“机”的设计方血，强调了信息的综合集成和操作的自动化程度，尽量降低舱内驾驶员和乘员的工作量。同时也确保载人舱内的温度、湿度、舱压、氧浓度、二氧化碳浓度、噪声、有害气体等，载人舱外的海面、风、浪、流、深水压力、海底等环境信息的

5、实时监测。采用了将人、机与整个客观环境联系在一起考虑的新理念，把人、机、环境看作是一个系统的3人要素，强调从全系统的幣体性能出发，通过三者间的信息传递、加T•和控制，形成一个相互关联的复杂系统，并贯穿于潜水器设计、研制、建造、使用的全过程中。［6］1.4.高速水声通信技术蛟龙号水声通信系统是综合性的通信系统，采用了相干通信技术、非相T通信技术、扩频技术和单边带调制技术4种通信制式，支持多种类型信息的传输。［7］“蛟龙”号载人潜水辭制定了处理算法。采用在混合激励线性预测算法基础上改进的算法，降低了编码后的数据率，并研究了一种鲁棒的图像压缩编码算法，对误码的敏感程度低

6、，应用于水声通信并保证“蛟龙”号载人潜水器能够实时传输彩色电视图像和声学图像。［8］1.5.高分辨率测深侧扫声纳技术高分辨率测深侧扫声呐测量海底微地形地貌，避碰声呐测量各方位障碍物的距离，成像声呐探测前方的F1标，声学多普勒测速仪测量潜水器的三维运动速度和下方的海流速度剖面，定位应答器确定潜水器的水下位置，实时绘制出现场的三维地图。通过良好的声学系统集成设计，整个声学系统协同工作。［9］“蛟龙号”通过对发射线形调频信号的处理、海底自动检测技术、多了阵高分辨率波束形成技术的研究，形成了一整套针对于高分辨率测深侧扫声纳的信号处理方法：多子阵海底自动检测——信号子空间的

7、信号参数估计技术。这种处理方法能提高声纳的亟直与航迹的分辨率；使声纳能够自动判别目标数和判别海底；并口提高声纳的估计梢度。［10］1.6.人深度载人潜水器的生命支持技术载人潜水器的牛命支持系统通过控制载人耐压舱小的氧气浓度，吸收二氧化碳，创造一•个适合乘员工作的生存坏境。它包括正常工作牛命支持、应急状态开放式牛命支持、应急状态口鼻面罩式牛命支持、生命支持系统监控面板4个部分。［11］在设计过程中始终遵循载体性能与作业要求一体化准则、技术先进性和工程实用性统一化准则、技术要素规范化准则以及结构分块化、功能模块化准则。1.7•良好的作业系统在“蛟龙”号潜水器上配置了一

8、套功能强、