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“永动机”成真?水下永动机器人横空出世!

2018-1-6 10:00| 发布者: admin| 查看: 241| 评论: 0|来自: 新天会展

摘要: 近日从中船重工集团了解到,我国已研制出国内首个深海型海洋温差自供能漂流浮标样机,在理论上实现了“水下永动机器人”。其整体技术处于国际领先水平,将用于全球海洋观测计划(Argo计划)。 ...

  近日从中船重工集团了解到,我国已研制出国内首个深海型海洋温差自供能漂流浮标样机,在理论上实现了“水下永动机器人”。其整体技术处于国际领先水平,将用于全球海洋观测计划(Argo计划)。

  Argo计划旨在快速、准确、大范围收集全球海洋上层(从海面到2000米深度)的海水剖面资料。该计划构想在全球大洋中每隔3个经纬度布放一个浮标,由数千个浮标组成庞大的海洋观测网,测量海水温度、盐度、压力等。

  这次“永动”机器人的诞生这可不是违反科学定律的“神器”,而是合理利用温差能的产物。温差能是利用水体垂向温度差异汲取能量,其在全球海洋能中储量最大,具有可再生、清洁、输出波动小等优点。水下永动机器人刚好利用了这点实现了“永动”。


水下机器人

水下机器人是进行海底勘探的一个重要工具,按是否载人分为:

  • 载人水下机器人、载人无人两用水下机器人和无人水下机器人;

  • 按工作原理分为:自主式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)、有缆遥控机器人(Remote Operated Vehicle, ROV)和无人水下滑翔机(Autonomous Underwater Glider,AUG)。

AUV

  AUV在工作的时候不需要缆来束缚,使得其具备工作范围更大、机动性更好、潜水深度大、不受外部环境干扰等特点。AUV通常采用螺旋桨推进的方式,使得其能耗大、航程短,但造价相对较高。在民用领域,AUV可用于铺设管线、海底考察、数据收集、钻井支援、海底施工,水下设备维护与维修等;在军用领域则可用于侦察、布雷、扫雷、援潜和救生等。

ROV

  ROV在母船上通过主缆和系缆进行操作,因为有人的操作参与,其可以完成很多复杂的水下任务,通过主缆为ROV提供动力、控制、信息通讯和安全保障,且作业效率高、灵活性高。但是由于电缆的束缚,使得ROV的活动范围较小,并且会造成电缆缠绕故障。ROV被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域。

AUG

  AUG是一种新型的潜航器,可在水下做锯齿状周期航行,具有长航时航程、低成本、低能耗和连续工作等特点,得到广泛的关注和应用,但是其水下下潜深度相对较低,工作有一定局限性。

  2017年2月,由中科院沈阳自动化研究所自主研发的“海翼7000”深海滑翔机,在马里亚纳海沟挑战者深渊上完成了大深度下潜观测任务并安全回收,其最大下潜深度达到了6329米,刷新了水下滑翔机最大下潜深度6000米的世界纪录。2017年7月,“海翼1000”水下滑翔机由“科学号”科考船在南海东北部布放。其在南海北部连续工作91天、航行1884公里后被顺利回收,其共采集488个剖面数据,创造了我国水下滑翔机连续工作时间最长、航行距离最远等多项新纪录。

中国水下机器人

  在中国的水下机器人领域,不得不提到中国智能水下机器人之父——徐玉如。他生前曾任哈尔滨工程大学海洋综合技术工程研究中心主任、教授、博士生导师, 2003年当选为中国工程院院士。

  徐玉如从1972年开始从事我国第一艘深潜救生艇的研究工作,1987年开始作为水下机器人专家组成员,同时,他也是探索者号水下机器人主要研究成员。

科研获奖

  “水下机器人技术”获国防科工委国防科学技术一等奖;

  “水下机器人集成技术”获中船总科技进步一等奖;

  “潜器四自由度动力定位系统”获中船总科技进步一等奖并获国家科技进步三等奖;

  “探索者号无缆水下自治式机器人”获中国科学院科技进步一等奖和光华科技基金二等奖。

发展水下机器人的重要性

  因为陆上的资源有限,且很多资源已经开发殆尽,而海洋中蕴藏着丰富的能源、矿产资源、生物资源、金属资源等,近年来全球再次掀起海洋热的浪潮,人们急需开发海洋资源以接替所剩不多的陆上资源来维持发展。因此,水下技术成为目前全球重点研究的高新技术之一,智能水下机器人作为高效率的水下工作平台在海洋开发与利用中起到至关重要的作用。


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