“海龙Ⅲ”号ROV系统深海试验与应用研究

深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6 000 m级"海龙Ⅲ"号ROV搭载"大洋一号"船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。海上功能测试和试验性应用结果表明,"海龙Ⅲ"ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。     

我国三类典型深海运载装备应用技术研究

文章详细对比分析了国内外以"三龙"系列为代表的深海运载器海洋探测开发装备发展现状,特别针对我国以"蛟龙"号为代表的载人潜水器,以"海龙"系列为代表的无人有缆潜水器和以"潜龙"系列为代表的无人无缆自治潜水器的性能和功能进行了剖析,从作业深度、作业时间、取样能力和搭载工具等方面进行了分析研究,并借鉴大洋航次海上调查作业经验,构建了大型运载装备应用能力解析图,明确了不同装备的深海科学考察应用范畴,优化了大型装备的协同作业方案,通过对我国"三龙"装备体系、人才队伍、应用技术和制度体系等能力建设,形成我国三大系列装备转入业务化运行的全链条发展理念,为我国"深海进入,深海探测,深海开发"战略提供强有力的装备支撑。     

4500米级深海遥控无人潜水器“海马号”在南海通过海试验收

<正>2014年4月22日,我国自主研制的首台4 500米级深海遥控无人潜水器作业系统"海马号"在南海完成海上试验,并通过海上验收。2014年2月20日至4月22日,"海马号"分三个航段进行了海试。期间,"海马号"共完成17次下潜,3次到达南海中央海盆底部进行作业试验,最大下潜深度4 502米;完成水下布缆、沉积物取样、热流探针试验、海底地震仪海底布放等任务,成功实现与水下升降装置联合作业,通过了     

“海龙”号无人缆控潜水器海试成功

<正>11月16日,正在南海作业区进行海试的3500米级"海龙"号ROV(无人缆控潜水器)被顺利回收至"大洋一号"科学考察船的甲板上,这标志着完成实用性改造后的3500米级"海龙"号ROV海试圆满成功。     

ROV在我国海洋区域地质调查中的应用

远程遥控水下机器人系统是一种先进的海洋综合调查设备,能够实现海底长时间、高精度的定点取样作业及其他精细调查,在海洋区域地质调查中利用ROV开展高精度海底取样及其环境调查方面具有其他调查设备无法比拟的优越性。ROV具有功能多、综合作业能力强、安全可靠和实时遥控等优点。目前国内利用ROV进行海洋区域地质调查还处于起步阶段,随着ROV在海洋调查中的应用技术不断成熟和完善,利用ROV进行海洋区域地质调查将大大提高海洋区域地质调查的装备水平和调查精度,具有广阔的应用前景。以＂海狮号＂ROV系统为例,介绍其在我国海洋区域地质调查中的典型应用。     

我国引进深海水下机器人“海狮”号

广州海洋地质调查局日前成功引进一套4000m级深海遥控水下机器人（ROV）,这是目前我国引进的最大深度的高技术海底运载作业设备,将大幅提高我国4000m级深海科学勘察能力。据介绍,这套深海遥控水下机器人（ROV）现已命名为“海狮”号,整套系统由甲板控制台、甲板供电单元、     

我国与美国潜水器的发展和对比

为加快我国潜水器的发展尤其是业务化应用,保障我国深海大洋科考工作的顺利开展,文章梳理美国伍兹霍尔海洋研究所和我国主要潜水器的技术指标和应用情况,并通过对比提出我国的优势和不足。研究结果表明:载人潜水器方面,我国"蛟龙"号在平均下潜深度的关键指标上领先于美国"Alvin"号,但由于发展较晚,在下潜次数等方面远远落后;无人有缆式潜水器方面,我国"海龙"系列正处于作业磨合期,在最大水下航速方面与美国"Jason"号差距较大;无人自治式潜水器方面,我国"潜龙"系列与美国"Sentry"号和"REMUS"系列差距不大,但在小型潜水器协同化作业和系列化生产等方面存在不足;复合型潜水器方面,我国"海龙11000"号与美国"NEREUS"号和"NUI"号差距不大,但应提升载荷和冰下作业能力;水下滑翔机方面,我国"海翼"号与美国"Spray"号和"Slocum"号差距不大,且即将业务化应用;我国应通过完善海洋技术装备运行机制和积极开展海上科考航次任务,不断积累潜水器作业经验。     

载人潜水器运行管理机制探析

为了探索深海,不同类型的深海运载装备得以成功开发,并应用于深海科学、资源勘探开发、工程保障及战略安全等不同领域。深海运载装备可以分为载人潜水器(HOV)、遥控深潜器(ROV)、自治式深潜器(AUV)及混合型深潜器,其中以载人潜水器为代表的高技术装备群成为建设海洋强国的重要保障力量。文章对美国"阿尔文"号、俄罗斯"和平I"号和"和平II"号、日本"深海6500"号、法国"鹦鹉螺"号、中国"蛟龙"号载人潜水器运行管理机制进行了阐述,综合比较其优缺点,提出了建立职业化运行保障队伍、优化作业流程,创新组织结构、探索多型潜水器海上作业模式等运行管理机制构架的建议。     

蛟龙7062 难忘瞬间

2012年6月30日,"蛟龙"号最终完成了7000米级的所有海试任务。本次海试共进行了6次下潜试验,有3次下潜深度超过了7000米,最大下潜深度达7062米。海试团队对潜水器的各项功能逐一进行验证,并进行了一系列的深海调查作业,首次获取了这一海域7000米深度的动物影像和取样。随队记者用镜头详细记录了海试期间的各种瞬间,通过一幅幅生动的照片,让我们一起去体会经过了十多年的追赶,在深海科学领域后起的中国,终于拥有了一台达到世界先进水平的载人深潜器的这份喜悦。     

“蛟龙”号海试亮出骄人答卷

7月14日下午,“向阳红09”船搭载“蛟龙”号载人潜水器及7000米级海试团队顺利抵达青岛锚地。6月3日至7月16日,“蛟龙”号载人潜水器7000米级海试队奔赴马里亚纳海沟,圆满完成7000米级海试任务。海试队边试验、边改进、边应用的技术模式和持续支持、注重技术经验积累的组织模式为我国深海技术的发展探出了一条新路。     

载人潜水器在深海科学考察中的应用研究进展

载人深潜技术是深海技术的前沿与制高点,也是深海科考最先进的技术手段之一。20世纪60年代以来,随着高新技术的发展,美国、法国、俄罗斯、日本等国在载人潜水器的研制和应用上取得了快速的发展,先后掌握了大深度载人深潜技术,具备了在复杂海况下进行水下作业的能力,实现了对深海和大洋洋底的现场观察、探测和取样等。目前,深海载人潜水器的考察范围已经遍及全球大陆坡深水区、洋中脊、海山、海沟和洋盆等海底区域,获得了大量的深海地质、地球物理、生物、化学和环境方面的信息或样品,取得了一批重大的发现和创新性的研究成果,推动了深海科学的发展。我国自主集成研制的"蛟龙"号载人潜水器顺利完成了7 000m级海试,并于2013年开始开展了试验性应用,取得了丰硕的科考成果。本文简要介绍了世界载人潜水器的发展现状及其在深海科学考察中的技术优势,综述了国内外载人潜水器在深海地质学、生物学和物理海洋学等领域中的应用情况。     

ROV在海洋油气田开发中的应用及展望

水下机器人(ROV)以其综合优势,在海上油气田勘探、开发和生产全生命周期中的各个阶段发挥着重要的作用.结合行业应用实际,系统介绍了ROV的原理和系统组成,以及海上油气田开发过程间各种作业类型中ROV的应用,对其工作内容、方式和风险进行了全面的详细论述和总结.同时,对ROV以后的技术发展趋势进行了展望.     

海洋上层高分辨率温度链观测系统设计

为满足海洋上层温度数据高分辨率实时观测需求,本文设计出一种成本低、体积小、精度高的温度链观测系统,可搭载于调查船、浮标等多种海洋观测平台,具备高分辨海表温度数据实时观测功能。本文介绍了温度链系统架构的整体设计,阐述了温度传感器的高精度测量原理与方法,采用RS-485通信方式并设计出一套适用于温度链的软件通信协议,通过标定、均一性测试、稳定性测试验证了传感器的测量性能,研制出总长200 m的温度链观测设备,设备带有10个测温节点,传感器节点初始测量精度优于±0.005℃,温度链采样间隔最短可达2.7 s。本温度链在我国南海进行了拖曳功能测试,试验结果表明：温度链海上作业通信稳定可靠,数据测量准确,满足海洋现场观测对数据高时效、高精度、低误码率的传输要求。     

基于蛟龙号的深海小型岩芯原位取样装置

针对"蛟龙"号载人潜水器海底岩芯原位取样作业需求,结合大洋航次开展国际海底矿区调查和科学研究需要,开展了基于蛟龙号的深海小型岩芯原位取样装置概念规划和系统设计。在分析国内外搭载于潜水器上的深海小型钻机特点基础上,针对潜水器作业工况和技术难点,研究了"蛟龙"号载人潜水器海底岩芯原位取样装置关键技术,分析计算了钻进压力、钻头转速和岩芯剪切扭矩等工作参数,完成了整机概念设计和操作工艺流程分析。为增加原位取芯作业能力和解决"蛟龙号"载人潜水器无配套岩石取芯作业工具的问题提供了相应的技术方案,对"蛟龙号"载人潜水器开展海底精细勘探和原位取样作业具有重要的现实意义。     

软体动物腹足纲分类学研究进展——从近海到深海

随着科学技术的不断进步和研究的不断深入,我国关于海洋的研究已由浅海逐步向深海发展,不断取得新的发现和认知。自2014年4月起,中国科学院海洋研究所依托先进的"科学"号海洋科学综合考察船,搭载"发现"号水下机器人（remotelyoperated vehicle,ROV）,先后对冲绳海槽热液区、南海冷泉区、雅浦海山区以及马努斯热液区等深海区域进行了综合性科学考查,采集到了大量深海腹足纲（Gastropoda）标本,其中有一些为未经发现和描述的新种,极大地推动了我国关于深海软体动物物种多样性研究,实现了深海环境和软体动物资源的新认知。本文对近年来从深海采集到的腹足类标本进行了整理分类,对其中的11属13种进行描述,并对深海特殊环境中腹足纲物种多样性进行了总结,对中国软体动物腹足纲从近海至深海的分类现状进行研究论述。     

增强现实技术在水下定位测量中的应用

增强现实（AR）技术是应用领域非常广泛的新技术，涉及社会生活的多个领域，如医学、军事、交通、教育、娱乐、工业机械、景观规划、文物保护等，目前也已应用到水下工程中。本研究中AR技术首次成功应用到国内海洋工程水下定位测量作业中，以遥控水下机器人（ROV）为载体，搭载3D水下摄像机并配备相关水下传感器，通过专用AR软件将结构物三维模型、虚拟标识物、虚拟测量工具叠加到从水下传到水面的视频画面中，实现了水面操作人员与水下真实环境的实时交互，从而实时监测水下结构物的位置和姿态。将AR技术应用于水下定位测量，突破了传统的作业模式，具有高精度、高效率、低成本、无接触式和实时测量的优势特点，ROV不用紧贴结构物，软件操作便捷、测量数据精度可靠且实时显示，有效降低ROV的作业风险，提高作业时效。     

深渊生物资源取样装备技术体系研究

针对深渊生物资源研究的需求，自主研发了用于全海深深度的深渊沉积物、水体和宏生物的保压取样装置，深渊沉积物保压转移装置，深渊微生物原位过滤及保存装置和高压培养高压酶学测定装置。在深海模拟环境验证了取样装置在万米深度下的工作性能。相关装置在“探索一号”科考船的TS15、TS21-1和TS21-2大洋科考航次中，搭载“奋斗者”号载人潜器、“2号”深渊着陆器、“原位实验”号着陆器于西菲律宾盆区和马里亚纳海沟进行了海上试验，成功获取了万米深度沉积物、水体和宏生物保压样品以及微生物原位过滤滤膜；成功进行了沉积物保压样品的保压转移试验。初步形成了深渊海域生物资源取样的装备技术体系，为深渊海底生物和基因资源开发，深渊生命过程等科学研究提供技术手段。     

一种新型的6000米深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统

为了获得连续、低扰动、超长的深海海底沉积物样品,研制了一套可应用于最大水深6 000 m,最长取样可达25 m的可视可控轻型沉积物柱状取样系统。本套设备主要包括甲板控制单元、取样系统和立式收放机构3部分。在取样过程中,本系统充分利用动能和深海液压锤夯击双动力组合,即取样过程包括前期的重力贯入和后期的夯击取样两个过程。液压锤夯击机构的配置使取样器在不显著增加自身重量的前提下,完成超长、连续、低扰动的深海沉积物柱状样采集工作。取样器的组合与拆卸采用立式吊装的方式,极大地降低了取样过程中的工作量和所需甲板作业空间。水下监测系统的配置解决了以往盲采样的弊端。除此之外,本取样器还设有多个标准通用端口,可以扩展为多种设备的集成平台,完成多种数据的采集。目前本套设备已经成功进行了海试,并作为主要沉积物取样设备成功应用于多个海上调查航次,取得了一系列连续、低扰动的柱状样品,有效地提高了我国深海可视可控柱状取样的技术水平。     

软体动物腹足纲分类学研究进展——从近海到深海

随着科学技术的不断进步和研究的不断深入,我国关于海洋的研究已由浅海逐步向深海发展,不断取得新的发现和认知。自2014年4月起,中国科学院海洋研究所依托先进的"科学"号海洋科学综合考察船,搭载"发现"号水下机器人(remotely operated vehicle,ROV),先后对冲绳海槽热液区、南海冷泉区、雅浦海山区以及马努斯热液区等深海区域进行了综合性科学考查,采集到了大量深海腹足纲(Gastropoda)标本,其中有一些为未经发现和描述的新种,极大地推动了我国关于深海软体动物物种多样性研究,实现了深海环境和软体动物资源的新认知。本文对近年来从深海采集到的腹足类标本进行了整理分类,对其中的11属13种进行描述,并对深海特殊环境中腹足纲物种多样性进行了总结,对中国软体动物腹足纲从近海至深海的分类现状进行研究论述。     

“蛟龙”号载人潜水器运行与保障信息管理系统设计与应用

2017年我国"蛟龙"号载人潜水器完成了为期5年的试验性应用,期间累计下潜100余次,形成和建立了科学完善的应用保障体系和专业的应用人才队伍。以"蛟龙"号试验性应用中运行与保障的实践经验为基础,针对其中设备与备品备件管理、运行作业管理、拆检总装管理、数据资料查询与利用等方面的重要需求,设计开发了一套"蛟龙"号载人潜水器运行与保障信息管理系统,通过信息化平台实现设备资源、作业成果以及经验积累传承之间的高效衔接与复用,最大限度地降低装备运行成本、提高作业效率、保障海上作业安全。文章提出的载人潜水器运维体系能够为我国其他行业或部门的载人潜水器、远程缆控机器人(ROV)、水下自治机器人(AUV)等重大海洋装备的运行与保障提供有益参考借鉴。