“三龙”探海，中国挺进深蓝

葛宝淼 · 发表于水下机器人&ROV&AUV&UUV 2022-12-18 08:17:12

2018年3月20日，“大洋”一号科学考察船搭载“海龙”三号、“海龙”11000和“潜龙”三号潜水器，开始了为期45天的2018年综合海试航次。“海龙”和“潜龙”同船亮相是此次科考的一大亮点。作为承担深海探测和开发任务的国之重器，“蛟龙”“海龙”“潜龙”系列潜水器未来有望同住一“家”，携手探海。下面就让我们来见识一下“三龙”的本事有多大。

“蛟龙”——“载人”的含金量就是高

在“三龙”中，只有“蛟龙”号潜水器可以载人，并且创造过下潜海底7062米的载人深潜纪录。

“蛟龙”号长、宽、高分别为8.2米、3米和3.4米，空重不超过22吨，最大荷载是240千克，工作范围可覆盖全球99.8%的海域。“蛟龙”号不仅具有国际上同类型潜水器的最大下潜深度，而且在声学通讯、自动控制以及大深度作业等性能方面拥有明显的优势。

“蛟龙”号的控制系统是载人潜水器的“大脑和神经”，在采集操作面板的操作指令及各种传感器信息的基础上，通过“大脑”的分析和判断发出控制指令，以控制各种执行机构完成作业任务。“蛟龙”号在许多方面都有技术突破，如航行控制模块采用先进的控制策略，可进行自动定向、定深、定高控制，使得潜水器具备了远距离全自动航行功能，同时具有精确悬停定位功能。导航定位模块采用了先进的信息融合技术，因此可为潜水器提供实时准确的定位信息。多种高性能装备的配置，确保其在特殊环境和条件下完成复杂的作业任务。

“蛟龙”号主要应用于载人的深海资源勘查和深海科学考察。如“蛟龙”号由潜航员驾驶操作，可以携带科研人员亲临海底目标作业区域，进行海底照相和摄像、海底取样、标志物布放以及海底地形地貌测量等作业。如今，“蛟龙”号的航迹已经遍布中国南海、东北太平洋、西北太平洋和西南印度洋，取得了令世界瞩目的科学考察成果。

“海龙”——我有“脐带”我骄傲

在“三龙”中，“海龙”是带有脐带电缆的深潜器。这说明“海龙”是有缆控制的，即通过一根“脐带”状的线缆与母船相连接，由操作手在支持母船上遥控，根据潜水器线缆传来的海底影像远程控制潜水器运动与机械手操作。

“海龙”二号长3.17米、宽1.81米、高2.24米，在空气中的重量为3.45吨（包括有效荷载）。“海龙”二号最大作业深度为3500米，主要用于深海热液硫化物、生物与环境等深海勘探与科学调查。由于潜水器可以通过脐带电缆获得船端的能源供给，因此可以在水下作业较长的时间，从而在深海科学研究和海洋工程领域有着广泛的应用。

2009年，“海龙”二号随“大洋”一号科考船出征太平洋，创造了我国首次自主发现并精细观测海底黑烟囱的纪录。此外还成功参与了多次全球科学考察活动，取得了丰硕的科学探测成果。

“海龙”三号也属于勘查作业型无人缆控潜水器，是中国“蛟龙探海”工程的重点装备之一。“海龙”三号设计最大作业水深6000米，具备海底自主巡线能力和重型设备作业能力，可搭载多种调查设备和重型作业工具。

2018年4月4日，“海龙”三号在西太平洋成功完成了4500米级海试，并进行了潜水器定高、定深、前行、后退等航行功能测试。同时，还完成了五功能机械手、七功能机械手取样作业测试，并测试了宏生物取样器、沉积物保压取样器、溶解氧传感器、高温探针等搭载工具。“海龙”三号的海试成功，充分验证了该潜水器的整机性能以及相关配套部件的技术能力，并将成为我国海洋观测、深海取样、获取并传递深海信息的良好作业平台。

与“海龙”三号同船的“海龙”11000潜水器，为万米级深海无人缆控潜水器。该潜水器设计最大工作深度为11000米，其系统方案、总体方案以及控制方案突破了传统缆控无人潜水器模式，应用了许多创新性技术成果，其中的可加工浮力材料和多芯贯穿件等部件均为我国首创成果。中国大洋协会计划用3年时间，完成对“海龙”11000的1.1万米级海试和验收。

脐带电缆有啥用

潜水器作为一种水下机器人，需要搭乘母船到达指定作业海域，再行潜水进行水下探测和作业。关于无人潜水器的分类，按照潜水器与母船之间有无电缆（光缆）相连，可以分为“有缆”潜水器和“无缆”潜水器。像“海龙”号就属于无人有缆潜水器，“潜龙”号则属于无人无缆潜水器。

这里所说的电缆（光缆），也被称为脐带电缆（光缆），一般要求具有足够的强度以防止发生断裂故障。无人有缆潜水器属于遥控水下机器人，即母船通过脐带电缆把能源、命令和控制信号传递给潜水器，并且也可以接收返回的传感器数据。无人无缆潜水器则属于自主水下机器人，在水下工作时不需要母船提供能源和控制信号，使用体内计算机进行控制，并自主完成特定的任务。

“潜龙”——我的事情我做主

在“三龙”中，“潜龙”是最聪明的一个系列，尽管是一个无人深潜器，但已摆脱了脐带电缆的束缚。它完全可以利用自己的“大脑”和“神经”来实现自主导航、自主作业和自我保护，因此可以走得更远一些。如果说“蛟龙”和“海龙”的工作范围都受局限的话，那么“潜龙”则可以拥有更大的工作区间了。

“潜龙”一号是我国自主研制的首个6000米水下无人无缆深潜器，其形状为一个长4.6米、直径0.8米、重1.5吨的回转体。“潜龙”一号之所以采用回转体设计，就是因为它主要在平坦的太平洋底多金属结核区开展调查作业，兼顾其他多种深海资源的勘探和开发需求。

你别看“潜龙”一号的个头儿不大，可它在大洋勘探中的作用不可低估。它的作业深度、续航能力、作业精度等技术性能指标在同类装备中处于国际先进水平，可为海洋科学研究及资源勘探开发提供必要的科学数据。2013年10月，“潜龙”一号首次执行应用任务，并相继开展了深海近底地形地貌、浅地层结构、海底流场和海洋环境参数的综合精细调查。

“潜龙”二号是我国自主研制的一套4500米级自主水下机器人。“潜龙”二号的外形看上去萌萌的，酷似一条嫩黄色的热带鱼。为什么“潜龙”二号要采用“立扁形”的外形设计呢？原来，“潜龙”二号主要应用于多金属硫化物资源矿区的探测与勘查。为了适应洋中脊复杂地形的特点，让潜水器能够自主地“翻山越岭”，因此才采用了这样的造型设计，以增强其灵活性和机动能力。

“潜龙”二号装载有侧扫声呐、海底照相机、热液异常探测系统等高科技装备，探海武艺自然十分高强。尤其是我国科学家创新设计的磁力仪，可谓探海的一大“秘密武器”。用该仪器收集的磁力数据，可以用来判断是否存在热液异常区域。同时，近底磁测数据还对多金属硫化物矿区的三维结构以及矿区储量研究具有重要的科学意义。

2018年4月亮相的“潜龙”三号，与“潜龙”二号简直就像“双胞胎”，同为黄色的热带鱼模样，个头大小也极其相似。它们都是中国自主研发的4500米级深海资源自主勘查系统，它们的任务和工作场所也基本一致，都是以探测深海热液多金属硫化物等为主要职责，工作场所则同为起伏上千米的复杂地形。

但“潜龙”三号是“潜龙”二号的优化升级版，因此在功能上也更强大一些。它具备微地形地貌成图、温盐探测、甲烷探测、浊度探测、氧化还原电位探测、海底高清照相以及磁力探测、热液异常探测等功能，有望在我国的深海海底资源探测领域发挥巨大作用。“潜龙”三号将提升我国的国际海域资源环境勘查的效率和精准度，并把我国的深海科学研究推向更高的水平。

“三龙”是我国自行设计、自主集成、具有自主知识产权的深海潜水器，分别代表了三类典型的深海勘查潜水器。经过长时间的深海探测实践，充分证明了“三龙”是我国进入深海、探测深海、开发深海的“利器”。“三龙”的出生地不同，设计定位的风格各异，自然各有各的独门绝技。现在可好了，它们要成为“兄弟”同住一“家”了。随着探海新母船的交付使用，将会掀开“三龙”同船探海的新篇章。到那时，“三龙”就会取长补短，握成拳头，协作探海，共同为建设海洋强国建功立业！

“三龙”都是机器人吗

在大洋勘探“龙家族”中，“三龙”指的是“蛟龙”号载人潜水器、“海龙”号无人有缆潜水器和“潜龙”号无人无缆潜水器。这些潜水器都属于水下机器人，即是一类可代替或辅助人类完成水下作业的技术装置。

水下机器人按是否可以载人分为两大类，即载人水下机器人和无人水下机器人。像“蛟龙”号载人潜水器就属于载人水下机器人，而“海龙”号和“潜龙”号则属于无人水下机器人。

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