【正文】 國度，人均水資源占有量少是我國國情之一。珍惜和合理利用水資源是我國公民應有的基本素質之一，黃河下游頻繁的季節(jié)性斷流不斷地給我國人民敲響了“水荒”的警鐘，在這種情況下，唯有面對現(xiàn)實，正視困難，調動一切積極因素，采取各種有效措施管理、開發(fā)、利用黃河水資源，方可實現(xiàn)人類、社會、經(jīng)濟、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的宏偉目標。第五篇：海洋工程導論論文我國潛水器的現(xiàn)狀及發(fā)展前景——以蛟龍?zhí)枮槔P鍵詞：蛟龍?zhí)?安全可靠 深海動力 水深通信 聲納 作業(yè)系統(tǒng) 信息自動化摘要：潛水器是指具有水下觀察和作業(yè)能力的活動深潛水裝置。主要用來執(zhí)行水下考察、海底勘探、海底開發(fā)和打撈、救生等任務，并可以作為潛水員活動的水下作業(yè)基地。本文以蛟龍?zhí)枮槔?，闡述了我國潛水器現(xiàn)有的技術以及未來的發(fā)展前景。潛水器在海洋調查研究中具有相當廣泛的使用范圍和能力,除了能直接進行某些水下工程、救撈作業(yè)之外,還能從事各種學科的海洋調查研究工作,如觀察海中和海底生物,測繪海底地形地貌,采集海底底質和生物標本等。[1] 潛水器能最大限度地接近目標,可以獲得更具體、更詳盡、更精確的資料,完成水面船只無法勝任的調查研究任務。潛水器的應用還獲得了一些近代海洋科學研究的重大發(fā)現(xiàn)。例如,美國在太平洋的加拉帕戈斯斷層的2 0 00米深的海底,使用潛水器發(fā)現(xiàn)了從海底噴出的巖漿,并在這個海底火山口處發(fā)現(xiàn)了“溫泉”和我們從未見過的生物。[2] 因此,近年來潛水器在海洋調查研究中的應用也在逐漸加強。我國在這一方面也不甘落后，國家863計劃重大專項之一就算蛟龍?zhí)栞d人潛水器得研制,其目標是建造出一臺可以執(zhí)行規(guī)定使命任務的產(chǎn)品。海上試驗是載人潛水器重大專項的關鍵階段,2009～2012年間分別完成了1000米、3000米、5000米7000米級的海上試驗任務。內容包括海上試驗的基本情況、海試取得的主要技術和應用成果、海試過程中發(fā)現(xiàn)的故障及處理情況。[3]1潛水器現(xiàn)狀“蛟龍”號載人潛水器最需要的是安全可靠性。在借鑒國外載人潛水器的成功經(jīng)驗基礎上，通過采用“冗余設計”、“下得去，上得來”的設計理念，設計了一套完整的應急自救手段，包括可棄壓載拋載機構、主蓄電池箱拋棄機構、縱傾調節(jié)水銀的拋棄、機械手拋棄機構、壓載水箱排水、應急浮標、采樣籃拋棄裝置等。[4]經(jīng)過反復調研和技術論證，在 7000m載人潛水器上最終決定采用充油式銀鋅電池作為電源。為了減輕潛水器的重量，并且考慮到安全的因素，蛟龍?zhí)柌捎脼V膜和氣帽等創(chuàng)新技術，把銀鋅蓄電池采用充油的方式放在蓄電池箱內，通過反復的壓力筒試驗，使銀鋅蓄電池組的析氣量最終小于 ，確保了蓄電池組在供電時不會產(chǎn)生大量氫氣而導致危險，保證潛水器的安全。[5]在 7000m 載人潛水器研制過程中，蛟龍?zhí)枏娬{了“人”即潛水器的駕駛員和乘員的因素，且在“機”的設計方面，強調了信息的綜合集成和操作的自動化程度，盡量降低艙內駕駛員和乘員的工作量。同時也確保載人艙內的溫度、濕度、艙壓、氧濃度、二氧化碳濃度、噪聲、有害氣體等，載人艙外的海面、風、浪、流、深水壓力、海底等環(huán)境信息的實時監(jiān)測。采用了將人、機與整個客觀環(huán)境聯(lián)系在一起考慮的新理念，把人、機、環(huán)境看作是一個系統(tǒng)的 3 大要素，強調從全系統(tǒng)的整體性能出發(fā)，通過三者間的信息傳遞、加工和控制，形成一個相互關聯(lián)的復雜系統(tǒng)，并貫穿于潛水器設計、研制、建造、使用的全過程中。[6]蛟龍?zhí)査曂ㄐ畔到y(tǒng)是綜合性的通信系統(tǒng), 采用了相干通信技術、非相干通信技術、擴頻技術和單邊帶調制技術 4種通信制式, 支持多種類型信息的傳輸。[7] “蛟龍”號載人潛水器制定了處理算法。采用在混合激勵線性預測算法基礎上改進的算法，降低了編碼后的數(shù)據(jù)率，并研究了一種魯棒的圖像壓縮編碼算法，對誤碼的敏感程度低，應用于水聲通信并保證“蛟龍”號載人潛水器能夠實時傳輸彩色電視圖像和聲學圖像。[8]高分辨率測深側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，聲學多普勒測速儀測量潛水器的三維運動速度和下方的海流速度剖面，定位應答器確定潛水器的水下位置，實時繪制出現(xiàn)場的三維地圖。通過良好的聲學系統(tǒng)集成設計，整個聲學系統(tǒng)協(xié)同工作。[9] “蛟龍?zhí)枴蓖ㄟ^對發(fā)射線形調頻信號的處理、海底自動檢測技術、多子陣高分辨率波束形成技術的研究，形成了一整套針對于高分辨率測深側掃聲納的信號處理方法：多子陣海底自動檢測——信號子空間的信號參數(shù)估計技術。這種處理方法能提高聲納的垂直與航跡的分辨率；使聲納能夠自動判別目標數(shù)和判別海底；并且提高聲納的估計精度。[10]載人潛水器的生命支持系統(tǒng)通過控制載人耐壓艙中的氧氣濃度，吸收二氧化碳，創(chuàng)造一個適合乘員工作的生存環(huán)境。它包括正常工作生命支持、應急狀態(tài)開放式生命支持、應急狀態(tài)口鼻面罩式生命支持、生命支持系統(tǒng)監(jiān)控面板 4 個部分。[11]在設計過程中始終遵循載體性能與作業(yè)要求一體化準則、技術先進性和工程實用性統(tǒng)一化準則、技術要素規(guī)范化準則以及結構分塊化、功能模塊化準則。在“蛟龍”號潛水器上配置了一套功能強、機動性好的機械手和三大專用作業(yè)工具:沉積物取樣器、熱液取樣器和鈷結殼取芯器。機械手作為作業(yè)功能的主要承擔者，是作業(yè)系統(tǒng)重要的組成部分。在“蛟龍”號潛器正前方的左右兩側各配置一只液壓機械手。其中，置于潛水器右弦的作業(yè)機械手以靈巧精細作業(yè)為主，采用主從式位置閉環(huán)控制方式；而置于左弦的定位機械手特點為力臂大，采用速度開關控制方式。在工作時，兩只機械手協(xié)同作業(yè)，并可配合專用作業(yè)工具，完成鈷結殼的鉆探取樣，熱液硫化物、懸浮生物及沉積物取樣等工作。[12]潛水器研制水平，往往體現(xiàn)了一個國家的綜合技術力量，二十一世紀是海洋的世紀，作為一個海洋大國，我們理應在深潛器研制、應用方面占據(jù)一席之地。自2011年深海潛水器技術與裝備重大項目實施以來，“蛟龍”號載人深潛器成功完成50007000米海試并投入試驗性應用，研制成功4500米深海作業(yè)系統(tǒng)以及突破4500米載人球殼關鍵技術等一系列重要研究成果，創(chuàng)造了世界同類作業(yè)型潛水器的最大下潛深度紀錄。但是為了控制整個項目的研制進度，“蛟龍”號上大約有 40%的部件是委托國外加工或研制的，但為了確保今后的使用不受制于人，在研制過程中也同步安排重要設備的國產(chǎn)化研究，做到真正的自給自足！而且隨著科技的發(fā)展，無纜水下機器人的設想已經(jīng)逐漸形成，它可以在海洋科學考察和海洋工程項目支持保障方面發(fā)揮非常重要的作用，可以用于完成深海建模任務,即對全球范圍海洋活動進行更廣泛的三維觀測，[13]我們可以朝著這個方向繼續(xù)探索那片神秘的藍色海洋！此外，為了節(jié)省能源，載人潛水器一般采用無動力上浮下潛的方式，與國外的螺旋形軌跡不同，“蛟龍”號載人潛水器是直上直下的穩(wěn)定運動 [14]。如何分析潛水器在坐底時的受力狀況，設計出合適的坐底支架是一個實用性的問題，對此我們也要做更深入的研究！[15]參考文獻：[1]錢違。蛟龍?zhí)枅F隊駛向深海[J]。中國新聞周刊，2011年，第4期：5659 [2]鄭金林。潛水器現(xiàn)狀及發(fā)展[J]。海洋通報，1984,第3卷，第5期，9194 [3]崔維成,劉峰,胡震，朱敏,郭威,劉誠剛。蛟龍?zhí)栞d人潛水器的 7000 米級海上試驗[J]。船舶力學，2012年，第16卷，第10期，11321142 [4]劉峰,崔維成,李向陽。中國首臺深海載人潛水器——蛟龍?zhí)朳J]。中國科學：地球科學，第12期：102104 [5]崔維成?！膀札垺碧栞d人潛水器關鍵技術研究與自主創(chuàng)新[J]。海洋工程，2012，第一期：18 [6]崔維成?！膀札垺碧栞d人潛水器關鍵技術研究與自主創(chuàng)新[J]。海洋工程，2012，第一期：18 [7]朱敏,張同偉 ,楊波,劉燁瑤,唐嘉陵。蛟龍?zhí)栞d人潛水器聲學系統(tǒng) [J]?？茖W通報，2014年，第59卷，第35期：34623470 [8]王明華，桑恩方，喬鋼。高速水聲通信中正交頻分復用技術試驗研究[J]。海洋工程，2006年，第4期,58 [9]劉川，周超，張斌鍵，王晶。透視蛟龍?zhí)?三大控制系統(tǒng)讓蛟龍暢游海底[J]。創(chuàng)新科技，2012年第7期：4647 [10]崔維成?！膀札垺碧栞d人潛水器關鍵技術研究與自主創(chuàng)新[J]。海洋工程，2012，第一期：18 [11]劉濤，王璇，王帥，王磊。深海載人潛水器發(fā)展現(xiàn)狀及技術進展[J]。中國造船，2012年，第53卷，第3期：238243[12]劉濤，王璇，王帥，王磊。深海載人潛水器發(fā)展現(xiàn)狀及技術進展[J]。中國造船，2012年，第53卷，第3期：233237 [13] 劉永寬。未來十年全球無人無纜自主式潛水器的發(fā)展趨勢[J]。機器人，1994年，第5卷，第3期:185192 [14] Shen Mingxue, Liu Zhengyuan, Cui of the decent/ascent motion of a deep manned submersible[J].Journal of Ship Mechanics, 2008, 12(6): 886893.[15]胡 勇，沈允生，謝俊元，[J].船舶力學，2008, 12(4): 642648.