原標(biāo)題:厲害了我的“海翼”——打破世界紀(jì)錄的中國(guó)造水下滑翔機(jī)
破紀(jì)錄了!馬里亞納海溝傳來喜訊:“海翼”號(hào)7000米級(jí)水下滑翔機(jī)成功下潛至6329米,,打破了由美國(guó)科學(xué)家創(chuàng)造的水下滑翔機(jī)最大下潛深度6003米的世界紀(jì)錄,。聽到這個(gè)消息,整個(gè)實(shí)驗(yàn)室沸騰了,。
海洋占據(jù)著地球總面積的71%,,“海翼”號(hào)水下滑翔機(jī)就是人類探索海洋的好伙伴,這次突破,,對(duì)于我們探測(cè),、了解和利用這片神秘的水世界又邁進(jìn)了一大步。要知道,,下潛深度超過6000米也就意味著可以對(duì)世界上97%的海域進(jìn)行觀測(cè),。
下面聊聊“海翼”。
“海翼”(Sea-wing)是中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所的科學(xué)家們自主研制的系列水下滑翔機(jī)的統(tǒng)稱,,包括工作深度300米級(jí),、1000米級(jí)和7000米級(jí)等多種不同作業(yè)深度的水下滑翔機(jī),分別承擔(dān)不同的任務(wù),,擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),。這次打破世界紀(jì)錄的,就是其中的7000米級(jí)水下滑翔機(jī),。
“海翼”號(hào)7000米級(jí)水下滑翔機(jī)海上試驗(yàn)
水下滑翔機(jī)單從外形上看比較簡(jiǎn)單:一個(gè)圓筒形狀的身體上長(zhǎng)著一對(duì)翅膀,,像一個(gè)小飛機(jī),屁股后面還拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴(天線),。是不是感覺少了點(diǎn)什么,?其實(shí)水下滑翔機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理和常規(guī)的水下機(jī)器人是不一樣的,它沒有螺旋槳推進(jìn)裝置,。那它是怎么在水下運(yùn)動(dòng)的呢,?
“海翼”水下滑翔機(jī)是依靠自身的浮力驅(qū)動(dòng)。在滑翔機(jī)的肚子里安裝有一個(gè)類似于魚鰾的油囊,,而且肚子里的電池也可以前后移動(dòng),。當(dāng)滑翔機(jī)需要下潛的時(shí)候,“魚鰾”就縮小,,浮力減小,,同時(shí)電池向前移動(dòng),,使得整體重心前移,水下滑翔機(jī)就頭部朝下向下滑行,,下降過程中在翅膀的幫助下,,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向前的推力,這樣滑翔機(jī)就有了水平方向上的速度,。當(dāng)需要上浮的時(shí)候,,“魚鰾”就會(huì)鼓起來,浮力增大,,同時(shí)電池向后移動(dòng),,這樣就會(huì)抬起頭向上滑行,翅膀使得滑翔機(jī)在上浮的過程中可以向前跑,。在不斷的下潛上浮過程中實(shí)現(xiàn)折線前進(jìn),,就像海豚一樣在大海保持航向不斷前行。也正因?yàn)檫@樣的特性,,水下滑翔機(jī)在水下的運(yùn)動(dòng)軌跡是W形狀,。在水面的時(shí)候水下滑翔機(jī)需要把尾巴翹起來,將收集到的數(shù)據(jù)傳給衛(wèi)星,,同時(shí)進(jìn)行定位和接收新的指令,。水下滑翔機(jī)的這種驅(qū)動(dòng)方式只需要在調(diào)節(jié)電池位置和“魚鰾”的時(shí)候耗費(fèi)少許電能,因此續(xù)航能力非常長(zhǎng),。
水下滑翔機(jī)前進(jìn)路徑
2014年10月,,“海翼”號(hào)長(zhǎng)航程水下滑翔機(jī)完成了長(zhǎng)航程試驗(yàn),,此次海上試驗(yàn)不間斷連續(xù)航行1022.5公里,,持續(xù)30天,創(chuàng)下我國(guó)深?;铏C(jī)海上作業(yè)航程最遠(yuǎn),、作業(yè)時(shí)間最長(zhǎng)的記錄。跑得遠(yuǎn)是一方面,,還要跑得深,,現(xiàn)在人們對(duì)于深海的了解還是有限的,此次打破世界紀(jì)錄的“海翼”水下滑翔機(jī)就為我們探索深海打開了一扇大門,。
隨著深度的增加,,水下滑翔機(jī)承受的壓力也增大,水下6000米的壓力約為60兆帕,,相當(dāng)于一只手掌承受60噸物體的壓力,。因此滑翔機(jī)必須要穿更厚重的“耐壓服”才能抵抗海水的壓力,但厚重的“耐壓服”又導(dǎo)致身體變得笨重,,攜帶電池的空間也被擠占了,,沒有以前跑得遠(yuǎn),。為了克服這一問題,我們給“海翼”號(hào)7000米級(jí)滑翔機(jī)穿上了一種由輕質(zhì)碳纖維材料特制的“衣服”,,既減輕了滑翔機(jī)的體重,,又增加了攜帶的電池量,保證了滑翔機(jī)在跑得更深的同時(shí)還能跑得更遠(yuǎn),。
雖然水下滑翔機(jī)的身材比較小巧,,但是本事卻很大?!昂R怼碧?hào)水下滑翔機(jī)搭載了很多傳感器,,可以測(cè)得海水的溫度、鹽度,、濁度,、葉綠素、含氧量等信息,,為海洋科學(xué)家的研究提供豐富的數(shù)據(jù),。當(dāng)然也可以根據(jù)需求搭載其他傳感器。
時(shí)至今日,,“海翼”系列水下滑翔機(jī)已經(jīng)在海上累計(jì)工作近500天,,航程近1萬公里,已有多套水下滑翔機(jī)交付用戶,,成為海洋科學(xué)家研究海洋的得力助手,。今后的發(fā)展中我們會(huì)不斷提升,讓“海翼”水下滑翔機(jī)搭載更多的科學(xué)探測(cè)設(shè)備,,在浩瀚的海洋中跑得更快,、更遠(yuǎn)、更深,。讓“海翼”成為我們認(rèn)識(shí)海洋,、探索海洋、利用海洋的好伙伴,!
“海翼”號(hào)水下滑翔機(jī)在海洋中的“足跡”
(作者系中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所研究人員)