【正文】 國(guó)度，人均水資源占有量少是我國(guó)國(guó)情之一。珍惜和合理利用水資源是我國(guó)公民應(yīng)有的基本素質(zhì)之一，黃河下游頻繁的季節(jié)性斷流不斷地給我國(guó)人民敲響了“水荒”的警鐘，在這種情況下，唯有面對(duì)現(xiàn)實(shí)，正視困難，調(diào)動(dòng)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(shí)現(xiàn)人類、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的宏偉目標(biāo)。第五篇：海洋工程導(dǎo)論論文我國(guó)潛水器的現(xiàn)狀及發(fā)展前景——以蛟龍?zhí)枮槔P(guān)鍵詞：蛟龍?zhí)?安全可靠 深海動(dòng)力 水深通信 聲納 作業(yè)系統(tǒng) 信息自動(dòng)化摘要：潛水器是指具有水下觀察和作業(yè)能力的活動(dòng)深潛水裝置。主要用來(lái)執(zhí)行水下考察、海底勘探、海底開發(fā)和打撈、救生等任務(wù)，并可以作為潛水員活動(dòng)的水下作業(yè)基地。本文以蛟龍?zhí)枮槔?，闡述了我國(guó)潛水器現(xiàn)有的技術(shù)以及未來(lái)的發(fā)展前景。潛水器在海洋調(diào)查研究中具有相當(dāng)廣泛的使用范圍和能力,除了能直接進(jìn)行某些水下工程、救撈作業(yè)之外,還能從事各種學(xué)科的海洋調(diào)查研究工作,如觀察海中和海底生物,測(cè)繪海底地形地貌,采集海底底質(zhì)和生物標(biāo)本等。[1] 潛水器能最大限度地接近目標(biāo),可以獲得更具體、更詳盡、更精確的資料,完成水面船只無(wú)法勝任的調(diào)查研究任務(wù)。潛水器的應(yīng)用還獲得了一些近代海洋科學(xué)研究的重大發(fā)現(xiàn)。例如,美國(guó)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(gè)海底火山口處發(fā)現(xiàn)了“溫泉”和我們從未見過(guò)的生物。[2] 因此,近年來(lái)潛水器在海洋調(diào)查研究中的應(yīng)用也在逐漸加強(qiáng)。我國(guó)在這一方面也不甘落后，國(guó)家863計(jì)劃重大專項(xiàng)之一就算蛟龍?zhí)栞d人潛水器得研制,其目標(biāo)是建造出一臺(tái)可以執(zhí)行規(guī)定使命任務(wù)的產(chǎn)品。海上試驗(yàn)是載人潛水器重大專項(xiàng)的關(guān)鍵階段,2009～2012年間分別完成了1000米、3000米、5000米7000米級(jí)的海上試驗(yàn)任務(wù)。內(nèi)容包括海上試驗(yàn)的基本情況、海試取得的主要技術(shù)和應(yīng)用成果、海試過(guò)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(hào)載人潛水器最需要的是安全可靠性。在借鑒國(guó)外載人潛水器的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)采用“冗余設(shè)計(jì)”、“下得去，上得來(lái)”的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)了一套完整的應(yīng)急自救手段，包括可棄壓載拋載機(jī)構(gòu)、主蓄電池箱拋棄機(jī)構(gòu)、縱傾調(diào)節(jié)水銀的拋棄、機(jī)械手拋棄機(jī)構(gòu)、壓載水箱排水、應(yīng)急浮標(biāo)、采樣籃拋棄裝置等。[4]經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)研和技術(shù)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(shù)，把銀鋅蓄電池采用充油的方式放在蓄電池箱內(nèi)，通過(guò)反復(fù)的壓力筒試驗(yàn)，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(shí)不會(huì)產(chǎn)生大量氫氣而導(dǎo)致危險(xiǎn)，保證潛水器的安全。[5]在 7000m 載人潛水器研制過(guò)程中，蛟龍?zhí)枏?qiáng)調(diào)了“人”即潛水器的駕駛員和乘員的因素，且在“機(jī)”的設(shè)計(jì)方面，強(qiáng)調(diào)了信息的綜合集成和操作的自動(dòng)化程度，盡量降低艙內(nèi)駕駛員和乘員的工作量。同時(shí)也確保載人艙內(nèi)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(fēng)、浪、流、深水壓力、海底等環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。采用了將人、機(jī)與整個(gè)客觀環(huán)境聯(lián)系在一起考慮的新理念，把人、機(jī)、環(huán)境看作是一個(gè)系統(tǒng)的 3 大要素，強(qiáng)調(diào)從全系統(tǒng)的整體性能出發(fā)，通過(guò)三者間的信息傳遞、加工和控制，形成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng)，并貫穿于潛水器設(shè)計(jì)、研制、建造、使用的全過(guò)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(shù)、非相干通信技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)和單邊帶調(diào)制技術(shù) 4種通信制式, 支持多種類型信息的傳輸。[7] “蛟龍”號(hào)載人潛水器制定了處理算法。采用在混合激勵(lì)線性預(yù)測(cè)算法基礎(chǔ)上改進(jìn)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(duì)誤碼的敏感程度低，應(yīng)用于水聲通信并保證“蛟龍”號(hào)載人潛水器能夠?qū)崟r(shí)傳輸彩色電視圖像和聲學(xué)圖像。[8]高分辨率測(cè)深側(cè)掃聲吶測(cè)量海底微地形地貌，避碰聲吶測(cè)量各方位障礙物的距離，成像聲吶探測(cè)前方的目標(biāo)，聲學(xué)多普勒測(cè)速儀測(cè)量潛水器的三維運(yùn)動(dòng)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，實(shí)時(shí)繪制出現(xiàn)場(chǎng)的三維地圖。通過(guò)良好的聲學(xué)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，整個(gè)聲學(xué)系統(tǒng)協(xié)同工作。[9] “蛟龍?zhí)枴蓖ㄟ^(guò)對(duì)發(fā)射線形調(diào)頻信號(hào)的處理、海底自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、多子陣高分辨率波束形成技術(shù)的研究，形成了一整套針對(duì)于高分辨率測(cè)深側(cè)掃聲納的信號(hào)處理方法：多子陣海底自動(dòng)檢測(cè)——信號(hào)子空間的信號(hào)參數(shù)估計(jì)技術(shù)。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(dòng)判別目標(biāo)數(shù)和判別海底；并且提高聲納的估計(jì)精度。[10]載人潛水器的生命支持系統(tǒng)通過(guò)控制載人耐壓艙中的氧氣濃度，吸收二氧化碳，創(chuàng)造一個(gè)適合乘員工作的生存環(huán)境。它包括正常工作生命支持、應(yīng)急狀態(tài)開放式生命支持、應(yīng)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(gè)部分。[11]在設(shè)計(jì)過(guò)程中始終遵循載體性能與作業(yè)要求一體化準(zhǔn)則、技術(shù)先進(jìn)性和工程實(shí)用性統(tǒng)一化準(zhǔn)則、技術(shù)要素規(guī)范化準(zhǔn)則以及結(jié)構(gòu)分塊化、功能模塊化準(zhǔn)則。在“蛟龍”號(hào)潛水器上配置了一套功能強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性好的機(jī)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(jié)殼取芯器。機(jī)械手作為作業(yè)功能的主要承擔(dān)者，是作業(yè)系統(tǒng)重要的組成部分。在“蛟龍”號(hào)潛器正前方的左右兩側(cè)各配置一只液壓機(jī)械手。其中，置于潛水器右弦的作業(yè)機(jī)械手以靈巧精細(xì)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(jī)械手特點(diǎn)為力臂大，采用速度開關(guān)控制方式。在工作時(shí)，兩只機(jī)械手協(xié)同作業(yè)，并可配合專用作業(yè)工具，完成鈷結(jié)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(gè)國(guó)家的綜合技術(shù)力量，二十一世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，作為一個(gè)海洋大國(guó)，我們理應(yīng)在深潛器研制、應(yīng)用方面占據(jù)一席之地。自2011年深海潛水器技術(shù)與裝備重大項(xiàng)目實(shí)施以來(lái)，“蛟龍”號(hào)載人深潛器成功完成50007000米海試并投入試驗(yàn)性應(yīng)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(guān)鍵技術(shù)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(jì)錄。但是為了控制整個(gè)項(xiàng)目的研制進(jìn)度，“蛟龍”號(hào)上大約有 40%的部件是委托國(guó)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(guò)程中也同步安排重要設(shè)備的國(guó)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(wú)纜水下機(jī)器人的設(shè)想已經(jīng)逐漸形成，它可以在海洋科學(xué)考察和海洋工程項(xiàng)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(wù),即對(duì)全球范圍海洋活動(dòng)進(jìn)行更廣泛的三維觀測(cè)，[13]我們可以朝著這個(gè)方向繼續(xù)探索那片神秘的藍(lán)色海洋！此外，為了節(jié)省能源，載人潛水器一般采用無(wú)動(dòng)力上浮下潛的方式，與國(guó)外的螺旋形軌跡不同，“蛟龍”號(hào)載人潛水器是直上直下的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng) [14]。如何分析潛水器在坐底時(shí)的受力狀況，設(shè)計(jì)出合適的坐底支架是一個(gè)實(shí)用性的問(wèn)題，對(duì)此我們也要做更深入的研究！[15]參考文獻(xiàn)：[1]錢違。蛟龍?zhí)枅F(tuán)隊(duì)駛向深海[J]。中國(guó)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(bào)，1984,第3卷，第5期，9194 [3]崔維成,劉峰,胡震，朱敏,郭威,劉誠(chéng)剛。蛟龍?zhí)栞d人潛水器的 7000 米級(jí)海上試驗(yàn)[J]。船舶力學(xué)，2012年，第16卷，第10期，11321142 [4]劉峰,崔維成,李向陽(yáng)。中國(guó)首臺(tái)深海載人潛水器——蛟龍?zhí)朳J]。中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)，第12期：102104 [5]崔維成?！膀札垺碧?hào)載人潛水器關(guān)鍵技術(shù)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?hào)載人潛水器關(guān)鍵技術(shù)研究與自主創(chuàng)新[J]。海洋工程，2012，第一期：18 [7]朱敏,張同偉 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