[00586737]“海灵”号智能探测潜水器的研发探索

“深海蕴藏地球上远未认知和开发的宝藏，要得到这些宝藏，必须在深海进入、深海探测、深海开发等方面掌握关键技术”。开发系列小型化、低成本的自主式海洋探测系统（简称AUV），可为海底地形地貌和资源调查、海洋环境数据获取提供有效的技术手段，对推动海洋工程技术进步有着重要的科学意义与经济社会价值。 该研究在国家海洋技术领域重点项目支持下，针对我国在海洋资源考察、海底地形地貌探测、海洋环境数据采集等方面所需要的低成本、高精度自主探测的需求，开展了总体优化设计与系统集成、模块化和标准化、水下环境信息的高精度探测以及适应高海况下作业的安全布放与回收等关键技术研究，研制出了具有自主知识产权、实用化的“海灵”号智能探测系统工程样机（简称“海灵”号AUV），历经了3次黄海试验和3次国家南海规范化海上试验，验证了技术的可行性和有效性，实现了1,km潜航能力、单次下潜连续航行40小时、超240km的续航能力、3级海况下的安全布放回收能力、海底区域的精细化自主探测能力，通过了项目验收。 针对长航程、大潜深的需求，提出了碳纤维复合材料AUV艇体结构一体式设计方法，研制出了高效率双叶深海推进器与多模式安全自救系统，掌握了重量、潜深和航程限定条件下的AUV总体设计优化技术，开发了适应4级海况的布放回收系统，形成了AUV制造与性能测试体系。集成各创新成果的300公斤级AUV，潜深达1km，并率先实现我国AUV单次下潜连续自主航行40小时、航程超240km作业能力。 针对传统金属结构存在的质量重、易腐蚀、组装复杂等问题，国内首次提出了碳纤维复合材料AUV艇体结构一体式设计方法。构建了浮力材料辅助加强结构形式，解决了横向舱壁数量少、纵向舱壁跨度长所引起的总纵强度不足问题，从而显著减少了装配零件数量、降低了连接件和连接过渡区的附加重量。通过引入损伤状态变量，基于连续损伤力学理论，建立了碳纤维复合材料各向异性下的刚度降级模型，理论预报了极限强度下艇体结构强度。在提供相同浮力条件下，相比金属结构，总重量降低了13%以上。