潜深11000m的全海深海神号混合深潜器-论文.pdf

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1、海洋地质2014年第1期潜深11000m的全海深海神号混合深潜器AndrewD．Bowen，DanaR．Yoerger，ChrisTaylor等摘要：本文介绍了新型“海神号”混合深潜器的概况并总结了其在2007年11月首次海试时的性能表现。“海神号”是一种新型水下作业深潜器，可在11000m全海深海域执行科学调查和取样，几乎是目前所有深潜器工作深度的两倍。“海神号”可以两种不同的模式工作，在宽阔的海区调查时，潜水器能够按照无缆AUV模式作业，通过声纳和深海摄像机对海底进行探测和地形调查；在近海底进行摄像和取样调查时，“海神号”能够转换为有缆ROV模式进行作业。本文论述了深潜

2、器的总体和各单元设计，其中包括了陶瓷耐压舱和浮球、机械手和取样系统、轻质光线缆及中继器、照明和摄像系统、动力和推进系统、导航、深潜器动态和控制系统以及水声通讯等。1概述“海神号”项目的目标是为美国海洋学界提供第一套能下潜至11000m深海域的高性价比水下深潜器(A．Bowen等，2004)。这篇论文介绍了新型“海神号”混合深海潜水器的概况和它首次海试的性能状况。“海神号”是一种新投入使用的深海潜水器，设计工作深度可达11000m并可执行全海深海域科学调查和取样，这几乎是目前可作业潜水器工作深度的两倍。在宽阔的区域调查时，深潜器能够按照无缆AUV模式作业，通过声纳和摄像机对海

3、底进行探测和地形调查。在近海底进行摄像和取样调查时，“海神号”能够在海上转为有缆ROV模式。ROV配置中包含了一条连接到水面的新型轻质光纤缆，可将实时视频和数据高速远程传输到母船上，以便操作员对ROV进行高效远程控制。图1描述了有缆ROV模式下的作业概念。图2所示为海神号的AUV模式(左图)和ROV模式(右图)。2007年11月，“海神号”在太平洋夏威夷的瓦胡岛附近随母船“R．V1oMoana”进行了第一次海试，深潜器在AUV模式和ROV模式下的作业深度均达到了2270m，表1为“海神号”首次海试下潜数据统计结果。未来的海试正在酝酿中，以便验证“海神号”深潜器在11000m

4、水深的作业能力以及水平面上的机动性能。“海神号”潜水器项目由伍兹霍尔海洋研究所负责组织实施，协作机构有约翰．霍普金斯大学和美国圣地亚哥海军空间与海上作战系统中心。“海神号”深潜器项目主要由美国国家科学基金会资助，部分资助来自美国海军科研部门、美国国家海洋和大气管理局及伍兹霍尔海洋研究所和罗素家族基金。2背景与科学需求目前的深潜器系统都有出色的性能，最大下潜深度可达到6500m，如“阿尔文号”海洋地质2014年第1期有能力下潜至6500m深度进行高精度海底地貌调查和取样工作，例如6500m级的“杰森II号”ROV(L．L．Whitcomb等，2003)。在过去30年中，我们成

5、功利用这些深潜器获得了许多重要的科学发现，例如确认了洋中脊火山作用、热液成矿作用以及对生物学研究起到革命性作用的海洋生态系统并采集了相关样品(NSFWorkshop报告，1996)。但是在6500"~11000m深度海域，由于缺乏经济有效的深潜器使得海洋研究工作进展缓慢。为满足探索全海深海域乃至全球最深海渊以及国内、国际海洋勘探的需要，一系列的研究都将11000m级深潜器的研发放在了优先地位。表12007年l1月“海神号”海试下潜统计结果时间下潜号模式下潜时间覆盖范围深度到底时间光纤布放ll／2O／2007Freejoy5h56min3940m2m0mill无缆11／21／

6、2oo7NERooO2h12rain23l9m4m0min无缆l1，23／2007NER0OlIV57minOm18m0min28ml1／23／2007NER0O2I5h56min1751m398m4h55min978mll／24／2007NEROO3IVlh20minOml00m0minl368mll／24／2007NEI04RoV3h47min2236m569m2h43min1422ml1／25／2007NERO05R0v6h50miIl2270m2257m3h21min2352m1l／26／2007NEIO6l1h33miIl10843m22m12miIl无缆迄今为止

7、，只有两台潜水器到达过地球最深的地方，即位于西太平洋关岛附近的马尼亚拉海沟的“挑战者海渊”(11o22’N，142。25’E)。1960年1月23日，AugustePiccard研发的载人深海潜水艇“特里亚斯号”成功下潜至“挑战者海渊”(J．Piecard和R．Dietz，1961)。1995年，由日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)建造并实施作业的远程控制ROV(“海沟号”)首次成功下潜至“挑战者海渊”(S．Takagawa，1995)。不过“特里亚斯特号”和“海沟号”目前都不再使用了。而且，这两台潜水器(差别