“蛟龍”“海龍”“潛龍”三龍潛水器協(xié)同作業(yè)模式圖

4月30日，在完成深海最后一潛后，“潛龍三號”跟隨“大洋一號”船開始返航。4月20日開始，這個中國最先進(jìn)自主無人潛水器，先后進(jìn)行了包括兩次海試和兩次試驗性應(yīng)用在內(nèi)的四次潛水作業(yè)，在全新挑戰(zhàn)中不斷刷新著紀(jì)錄。

最近一段時間，大洋深處熱鬧非凡，各路探海英雄頻頻刷新著中國自主研發(fā)的深海裝備挺進(jìn)藍(lán)海的紀(jì)錄。4月20日至30日，備受矚目的當(dāng)前中國最先進(jìn)自主無人潛水器——“潛龍三號”先后下潛四次，包括兩次功能性驗證下潛和兩次實驗性應(yīng)用下潛。結(jié)果表明，“潛龍三號”不但創(chuàng)造了深海AUV（無人無纜自治潛水器）單潛次航程最遠(yuǎn)的深海航行紀(jì)錄，并首次實現(xiàn)無人無纜潛水器與船載地質(zhì)取樣同時作業(yè)新模式。

5月2日，科技日報記者連線正在返航途中的中科院沈陽自動化所“潛龍三號”副總設(shè)計師、本項目執(zhí)行負(fù)責(zé)人許以軍。他介紹說：“實驗性應(yīng)用下潛是對‘潛龍三號’可靠性非常嚴(yán)格的考驗。在‘潛龍二號’技術(shù)基礎(chǔ)上，‘潛龍三號’通過減少電子設(shè)備功耗，提高推進(jìn)效率，在最大續(xù)航能力測試上取得了非常好的試驗效果。”

4月20日—22日，“潛龍三號”先后進(jìn)行了兩個海試潛次。海試現(xiàn)場驗收專家組全程參與，在對“潛龍三號”最大工作深度、航速、無動力下潛和上浮、續(xù)航力、衛(wèi)星通信、導(dǎo)航等50項試驗考評項目進(jìn)行評判后，通過了現(xiàn)場驗收。

4月24日，海試首考成功的“潛龍三號”開始試驗性應(yīng)用第一潛，也是它的第三潛。4月26日被收回的“潛龍三號”經(jīng)過調(diào)試后進(jìn)行了第四潛。“每一次下潛都選擇不同的任務(wù)海域，每一次都是對深海復(fù)雜環(huán)境的新挑戰(zhàn)。”許以軍說。

最先進(jìn)自主無人潛水器先進(jìn)在哪

許以軍介紹，“潛龍三號”是中國自主研發(fā)的潛龍系列潛水器新成員，以深海復(fù)雜地形條件下資源環(huán)境勘查為主要應(yīng)用方向，是在“潛龍二號”基礎(chǔ)上進(jìn)行的優(yōu)化升級。國產(chǎn)化程度更高，慣性導(dǎo)航傳感器及組合導(dǎo)航系統(tǒng)、高清照相機(jī)等核心部件由進(jìn)口改為國產(chǎn)；降低了電子設(shè)備的功耗，“潛龍二號”最長可工作30多個小時，“潛龍三號”則高達(dá)40多個小時；推進(jìn)了系統(tǒng)噪聲降低、效率更高、抗流能力得到加強(qiáng)；聲學(xué)成像質(zhì)量得到相應(yīng)提高。

“國產(chǎn)化程度高、續(xù)航能力更長，綜合性能更強(qiáng)，是‘潛龍三號’廣受關(guān)注的主要原因。”許以軍補(bǔ)充說，“‘潛龍三號’這種非回轉(zhuǎn)體大型扁魚形設(shè)計，有利于減少垂直面的阻力，便于潛水器在復(fù)雜海底地形中垂直爬升、穩(wěn)定航行、高效避障、水面自航等。”

為應(yīng)對水下復(fù)雜地形地貌，“潛龍三號”和它的哥哥“潛龍二號”一樣，采用前視聲吶作為避碰傳感器，俗稱潛水器的“眼睛”。控制“潛龍三號”自動駕駛計算機(jī)在采集數(shù)據(jù)后，通過圖像處理方式來識別障礙和周圍環(huán)境，結(jié)合避碰策略，下達(dá)緊急轉(zhuǎn)向、緊急變深或變高以及跟蹤指令，在復(fù)雜海底環(huán)境下靈活自如地避碰。

“潛龍三號”在深海復(fù)雜地形進(jìn)行資源環(huán)境勘查時，具備微地貌成圖、溫鹽深探測、甲烷探測、濁度探測、氧化還原電位探測、海底照相和磁力探測等熱液異常探測功能。其上還集成安裝了國內(nèi)先進(jìn)的高精度測深側(cè)掃聲吶設(shè)備，可以實現(xiàn)海底精細(xì)地形地貌圖的米級以下探測。

可在水下自主作業(yè)自主決策

許以軍向科技日報記者介紹，“潛龍三號”的設(shè)計特點(diǎn)是無人無纜全自治水下機(jī)器人，即無人參與的智能型水下航行機(jī)器人。當(dāng)預(yù)定使命任務(wù)下達(dá)后，潛器下水航行作業(yè)不再需要潛航員操控，能夠自主獨(dú)立完成，通俗地講它就像水下的無人駕駛汽車，實現(xiàn)了水下狀態(tài)的實時檢測、故障處理和智能決策。“潛龍三號”更適合大范圍自主探測，適用于復(fù)雜海底環(huán)境下多金屬硫化物資源勘查。

國家深海基地管理中心“蛟龍”號潛航員陳云賽也參與了本次“潛龍三號”的海試，作為“蛟龍”號潛航員，他對有人和無人潛器的區(qū)別深有體會。“載人潛水器（HOV）和無人無纜自治潛水器最主要區(qū)別在于，人是否在控制回路。載人潛水器執(zhí)行下潛任務(wù)時，人在艙內(nèi)執(zhí)行全部操控作業(yè)，可定點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)取樣操作。如果把載人潛水器比喻為戰(zhàn)斗機(jī)，那么無人無纜自治潛水器就可以理解為無人機(jī)，它按照下潛前輸入的任務(wù)使命，在水下自主進(jìn)行航行探測作業(yè)，如遇緊急情況時可自主決策是否拋棄壓載上浮。”

陳云賽認(rèn)為，由于人在潛水器中，需要考慮的安全冗余和生命支持設(shè)計增多，載人潛水器系統(tǒng)較無人潛水器更為復(fù)雜。但由于有人在現(xiàn)場，可以開展更為精細(xì)的水下取樣，并按照實際海底情況進(jìn)行計劃變更。相對于載人潛水器來說，受傳感器和智能技術(shù)限制，目前無人潛水器更適合從事大面積的探測作業(yè)。“我相信隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步，無人潛水器也能夠從事水下自主取樣等精細(xì)作業(yè)。”

多潛水器協(xié)同作業(yè)迎來新時代

海洋科考特別是深海科考依托大型科考船平臺，船時費(fèi)用高，如何提高船時利用效率，降低運(yùn)行費(fèi)用，是未來深海科考必須解決的問題。

“國際上海洋強(qiáng)國在提高深海科考效率上做出了有意義的探索，可為我國未來發(fā)展多類型潛水器協(xié)同作業(yè)模式以及多潛水器集群作業(yè)提供參考。”陳云賽告訴科技日報記者，在“亞特蘭蒂斯”號科考船上，美國科學(xué)家很早就實現(xiàn)了全天候深潛作業(yè)，利用夜晚進(jìn)行無人潛水器作業(yè)，白天開展載人潛水器下潛作業(yè)；利用自主潛水器探測的異常數(shù)據(jù)，作為載人潛水器下潛目標(biāo)點(diǎn)，全面提高了深潛作業(yè)的船時效率。

許以軍表示，“潛龍三號”第四次下潛到南海多金屬結(jié)核試采區(qū)，首次與船載地質(zhì)取樣設(shè)備同時作業(yè)，為深海綜合調(diào)查開創(chuàng)了全新的復(fù)合型作業(yè)模式。未來隨著“蛟龍”號新母船等新型深海科考平臺的使用，我們也將積極探索多平臺協(xié)同作業(yè)模式，實現(xiàn)三龍協(xié)同全天候作業(yè)，提高航次綜合效益，構(gòu)建以任務(wù)為導(dǎo)向的協(xié)同作業(yè)與互助機(jī)制。（本文圖片由受訪者提供）

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“潛龍三號”呆萌設(shè)計源于“小丑魚”

“‘潛龍三號’外觀像個胖胖的黃魚，你們?nèi)绾侮欠Q它？胖魚、丑魚、黃魚？”記者好奇地問道。

“潛龍三號比較呆萌的外觀設(shè)計，想法源于‘小丑魚’，由中科院沈陽自動化研究所‘潛龍三號’總設(shè)計師劉健研究員最終拍板確定選用。設(shè)計者們將卡通形象融入科學(xué)工程技術(shù)，希望科學(xué)技術(shù)與科普相結(jié)合，期待引起更多人有興趣探測海洋，投入海洋探測事業(yè)中。”許以軍揭秘了“潛龍三號”外觀設(shè)計背后科技人員的良苦用心。

“海上試驗主要是對潛水器一些技術(shù)指標(biāo)和功能進(jìn)行測試，更偏重于功能性試驗。‘潛龍三號’可以下潛深度4500米，深海是一個完全未知的環(huán)境，這次就是要測試‘潛龍三號’在大海深處的未知環(huán)境下的適應(yīng)能力。”

“深潛器是海洋開發(fā)和海洋技術(shù)發(fā)展的最前沿和制高點(diǎn)之一，擁有自主核心技術(shù)的深海裝備更是國家綜合科技實力的象征。我們做的‘潛龍三號’海試就是要保證深海裝備的核心技術(shù)始終掌握在中國人自己手里。”許以軍雖有些暈船，說這話時語氣依舊鏗鏘有力。