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目前，“蛟龍”號深潛器本體配備有沉積物取樣器、海水取樣器、生物取樣器、熱液取樣器，礦石的采樣可以用機(jī)械手臂直接抓取。 “蛟龍”號是一個平臺，可以為科研人員下潛到海底、接觸第一手調(diào)查目標(biāo)提供機(jī)會。這些取樣器的選擇和配置，主要根據(jù)科研人員的研究目的。 “蛟龍”號上配備的取樣器都是具有典型性功能的設(shè)備，將來也可能配備其他類型的取樣器，以獲取不同種類的海底樣本。“蛟龍”號將為取樣器的配備提供重量額度、信號源、動力源、液壓源，由科研人員根據(jù)自身需求決定下潛時配備什么取樣器。 
拍照攝像功能 要實(shí)現(xiàn)拍照攝像功能，首先要將燈光布置好。在“蛟龍”號頭部位置，安裝有16個燈，分為3種類型：一種是LED燈，一種是鹵素汞碘燈，第三種是高強(qiáng)度護(hù)光燈。這16個燈可以將整個照射面進(jìn)行合理布置。 在“蛟龍”號上，安裝有2臺高清攝像機(jī)，2臺ECCD攝像機(jī)，1臺500萬像素照相機(jī)。通過配備燈光與攝像設(shè)備，構(gòu)成了一個完整系統(tǒng)，在“蛟龍”號航行、海底作業(yè)以及潛航員直接觀測方面發(fā)揮重要的作用。 海底通信功能 “蛟龍”號上的通信系統(tǒng)包括兩種類型：一是水聲通信，這是一種數(shù)字量通信，可以傳輸語音、文字和圖像，技術(shù)難度相對較大，達(dá)到了國際先進(jìn)水平；第二種是水聲電話，這是一種模擬量通信。 目前，“蛟龍”號上有兩套該類型通信設(shè)備，一套使用，一套備用。通信功能使得潛航員可以與母船隨時通信，及時將各種信息傳遞到母船。 海底監(jiān)測功能 海底監(jiān)測功能的實(shí)現(xiàn)，要根據(jù)需要選擇下潛時配備的傳感器類型。如果要測試海底溫度的變化，那么就要帶溫度傳感器下潛。如果要對海底電纜管道進(jìn)行監(jiān)測，由于海底電纜通常埋在海底泥土中，電纜走向以及狀況都無法通過直接觀察得出，因而需要裝載磁力儀進(jìn)行監(jiān)測。 海底測量功能 本次下潛，“蛟龍”號攜帶了測深側(cè)掃聲吶裝備，主要用來測試地形、地貌，具有很高的精度，具有國際先進(jìn)水平。在測試的時候，需要有一個筆直、穩(wěn)定的坐標(biāo)，這樣才能畫出完整的地形和地貌圖。深潛器必須保持一定航向和深度不變，目前“蛟龍”號已具備這個能力。 海底溫度、鹽度、深度等的測量需要搭載溫鹽深測量設(shè)備(CTD)。此外壓力和壓強(qiáng)也裝載有相應(yīng)的測量設(shè)備進(jìn)行測量。
潛航員在倉內(nèi)作業(yè)“龍腦”——三大控制系統(tǒng)讓“蛟龍”想游就游 控制系統(tǒng)如同“蛟龍”號的大腦與神經(jīng)。“蛟龍”號的自動化系統(tǒng)由中國科學(xué)院沈陽自動化研究所負(fù)責(zé)研制，穩(wěn)定的、貼近海底的自動巡航能力和精確的懸停定位能力是“蛟龍”號載人潛水器的一項(xiàng)國際領(lǐng)先技術(shù)。 控制系統(tǒng)主要包括航行控制系統(tǒng)、綜合顯示系統(tǒng)和水面監(jiān)控系統(tǒng)。為了更好地驗(yàn)證控制系統(tǒng)的功能及訓(xùn)練潛航員，并對下潛試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，科研人員又研制了半物理仿真平臺和數(shù)據(jù)分析平臺兩大輔助系統(tǒng)。 載人潛水器航行控制系統(tǒng)主要完成潛水器傳感器信息采集、導(dǎo)航定位、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制、信息傳遞等功能。航行控制計(jì)算機(jī)控制潛水器執(zhí)行各種動作，采集潛水器各種傳感器信息，包括導(dǎo)航信息、液壓系統(tǒng)信息，生命支持系統(tǒng)信息、能源信息等，并對各耐壓罐、接線箱的泄漏和補(bǔ)償液位進(jìn)行檢測。航行控制系統(tǒng)一方面將各種信息發(fā)送給綜合顯控系統(tǒng)進(jìn)行顯示和保存，另一方面將潛水器生命支持等關(guān)鍵信息發(fā)送給聲學(xué)系統(tǒng)，該信息通過數(shù)字通信傳輸?shù)剿姹O(jiān)控系統(tǒng)。 綜合顯控系統(tǒng)可為操作員提供全程操作指導(dǎo)與數(shù)據(jù)監(jiān)視功能，信息顯控功能主要實(shí)現(xiàn)了潛器位置坐標(biāo)、母船位置坐標(biāo)、目標(biāo)點(diǎn)位置坐標(biāo)的顯示、生命支持系統(tǒng)顯示、傳感器信息系統(tǒng)顯示、液壓系統(tǒng)信息顯示、推進(jìn)器信息顯示等功能。綜合顯控系統(tǒng)提供完整的數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)分析功能，對系統(tǒng)中500多項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行全程完整的數(shù)據(jù)記錄，并由專業(yè)的數(shù)據(jù)分析平臺對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 水面監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)視母船與潛器位置及潛器主要自然信息的水面監(jiān)控系統(tǒng)，可以為指揮員實(shí)時提供所需信息，從而對母船姿態(tài)與潛水器位置進(jìn)行正確判斷，進(jìn)而指揮進(jìn)行相應(yīng)的操作。 “龍耳”——水聲通信機(jī)讓“蛟龍”想聽就聽 如果說控制系統(tǒng)是“蛟龍”號的大腦與神經(jīng)，那么聲學(xué)系統(tǒng)就是“蛟龍”號的耳目與喉舌。 “蛟龍”號的水聲通信機(jī)有4種功能：一是相干水聲通信，又稱高速水聲通信，傳輸速率約每秒數(shù)千比特，用于傳輸圖像；二是非相干水聲通信，傳輸速率約每秒數(shù)百比特，屬于中速通信，傳輸文字、指令和數(shù)據(jù)；三是擴(kuò)頻通信，屬于遠(yuǎn)程低速通信，傳輸速率約每秒數(shù)十比特，用于傳輸指令；四是水聲語音通信，采用模擬信號傳輸語音。“蛟龍”號水聲通信機(jī)具有豐富的功能和良好的綜合性能，在國際載人深潛器中處于領(lǐng)先地位。 除水聲通信機(jī)外，“蛟龍”號的聲學(xué)系統(tǒng)還包括高分辨率測深側(cè)掃聲吶、避碰聲吶、成像聲吶、聲學(xué)多普勒測速儀和定位應(yīng)答器等。 高分辨率測深側(cè)掃聲吶測量海底微地形地貌，避碰聲吶測量各方位障礙物的距離，成像聲吶探測前方的目標(biāo)，聲學(xué)多普勒測速儀測量潛水器的三維運(yùn)動速度和下方的海流速度剖面，定位應(yīng)答器確定潛水器的水下位置。通過良好的聲學(xué)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，整個聲學(xué)系統(tǒng)協(xié)同工作。 “龍形”——優(yōu)化設(shè)計(jì)讓“蛟龍”想潛就潛 “蛟龍”號的外形像一條張開嘴的大白鯊。“蛟龍”號總設(shè)計(jì)師徐芑南介紹說，“蛟龍”號的外形設(shè)計(jì)是依據(jù)船舶流體力學(xué)原理，通過模型在水池中進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)后，再將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化分析而最終設(shè)計(jì)出來的。
據(jù)悉，在深潛器外形設(shè)計(jì)上，快速性、穩(wěn)定性、操縱靈活性是3個主要需要考慮的因素，如何在阻力小、直航性能穩(wěn)定、操作靈活這三者之間達(dá)到平衡，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)組合，是科研人員需要考慮的技術(shù)難題。“這3個方面原本就是矛盾的，‘蛟龍’號現(xiàn)在的外形是不斷試驗(yàn)、改進(jìn)的優(yōu)化組合。”徐芑南說。 水深每增加10米，壓力就會增加1個大氣壓。當(dāng)“蛟龍”號下潛到水下7000米時，深潛器本體每1平方米面積上相當(dāng)于壓上了7000噸的重量。這樣巨大的壓力對于“蛟龍”號的耐壓能力有著很高的要求。“蛟龍”號5000米級海試成功后，中船重工集團(tuán)702所為“蛟龍”號配置了部分耐壓設(shè)備，進(jìn)行了耐壓能力檢測。“這些耐壓設(shè)備都在深海環(huán)境模擬器(即壓力筒)中進(jìn)行了78兆帕(相當(dāng)于7800米海水深度)的壓力考核，這為本次7000米級海試在安全性上提供了保證。”徐芑南說。 “龍技”——三項(xiàng)絕技領(lǐng)先國際 “蛟龍”號在3個方面擁有國際領(lǐng)先技術(shù)：一是穩(wěn)定的貼近海底自動巡航能力和精確的懸停定位能力，這使“蛟龍”號能夠在地形復(fù)雜的海底搜索目標(biāo)；二是高速數(shù)字化水聲通信，可向母船傳輸文字、語言、圖像；三是完全由我國自主研制的充油銀鋅蓄電池。 “龍甲”——鈦合金外殼 厚70多毫米，能抗超高壓。 “龍尾”——X型穩(wěn)定翼 4個推進(jìn)器矢量布置，具有較高的垂直穩(wěn)定性和水平穩(wěn)定性，提高了“蛟龍”號的整體機(jī)動性。 “龍芯”——電池 “蛟龍”號使用的充油銀鋅蓄電池是我國完全自主研發(fā)的大容量蓄電池，電量超過110千瓦時，能為“蛟龍”號提供超過幾十個小時的動力，充分保證水下作業(yè)時間。但“蛟龍”號在下潛和上浮這兩項(xiàng)最消耗電力的環(huán)節(jié)中采用了無動力下潛上浮技術(shù)，大大減少了能耗。 “龍鰾”——壓載鐵 “蛟龍”號搭載的4塊壓載鐵可使?jié)撍靼凑找欢ㄋ俣认聺摚?dāng)潛水器到達(dá)設(shè)定深度時，可拋置其中兩塊壓載鐵，使?jié)撍魈幱诹愀×彝顟B(tài)，任務(wù)完成后，拋置另外兩塊壓載鐵，使?jié)撍鞲〕鏊妗?br /> “龍肺”——生命保障 “蛟龍”號設(shè)有生命支持系統(tǒng)和兩套氧氣供給系統(tǒng)，可提供氧氣、水、食品、藥品等，可保證3人84小時安全。 “龍窗”——觀察窗 “蛟龍”號有3個觀察窗，為了對抗深海的壓強(qiáng)，觀察窗非常厚，外直徑大內(nèi)直徑小。其中，最大的直徑為20厘米。 “龍爪”——機(jī)械手 “蛟龍”號兩個機(jī)械手左右各一，可以伸縮，各有多個關(guān)節(jié)。
“龍眼”——照明攝像 在“蛟龍”號頭部位置，安裝有16個燈，分為3種類型，“蛟龍”號還安裝有高清攝像機(jī)、ECCD攝像機(jī)和500萬像素照相機(jī)，配備燈光與攝像設(shè)備構(gòu)成了一個完整系統(tǒng)。 “龍騎士”——潛航員 潛器生命艙內(nèi)基本是恒溫、恒壓的，潛航員并不需要穿宇航服，他們在下潛過程中也不會經(jīng)歷失重過程。在下潛過程中，艙內(nèi)的溫度會逐漸降低，潛航員每次下潛時穿著較厚的衣服即可。漆黑的海底充滿無數(shù)的可能性和無法預(yù)知的危險(xiǎn)，對潛航員的心理要求極高，因此對他們的思想和心理培訓(xùn)尤為重要。 “龍腔”——載人耐壓艙 艙內(nèi)直徑2.1米，標(biāo)準(zhǔn)載員3人。在艙內(nèi)生命支持系統(tǒng)方面，下潛時“蛟龍”號載人艙里保持大氣常壓水平，氧氣濃度維持在17%～23%之間，二氧化碳則小于0.5%。當(dāng)下潛開始后，載人艙內(nèi)的一套自動控氧裝置就會根據(jù)實(shí)際情況增加或者減少氧氣供應(yīng)量，同時吸收潛航員排出的二氧化碳。 |
