揭秘我国最先进自主潜水器的别致设计

新华社4月20日报道“大洋一号”:为什么“小丑鱼”具有高超的技术——揭示了中国最先进的自主水下机器人的独特设计

新华社记者刘石平

中国最先进的自主水下航行器“乾隆3号”于20日清晨首次下潜，开始在深海世界漫游。

没想到，乾隆3号看起来像一条小丑鱼。更令人意想不到的是，“小丑鱼”的面部特征都是不同寻常的，每一个都有独特的魔法技能。

在小丑鱼第一次深海探险之际，记者请乾隆三号副首席设计师、本次水下航行器试航的首席技术官徐怡君来揭示其独特的设计奥秘。

“乾隆三号”看起来像一条橙色的“小丑鱼”。像红色一样，黄色是海洋中最引人注目的颜色。小丑鱼会变黄，这样在它从海底回到水面后就能很容易地被识别和发现，这样它就能很快地回到母船上。

徐怡君说，“小丑鱼”的嘴、眼、额、鳍、肚、尾等都有特殊的功能，在深海中可以扮演不同的角色。

口部装有前视声纳，它可以将在潜水器前进方向收集的声学数据转换成图像，以识别障碍物和周围环境，通知自动驾驶仪，然后在自动驾驶仪的控制下进行自主旋转和避让，以确保自身安全和正常运行。

眼睛-是水平通道推进器，帮助潜水器快速响应转向，并帮助它左右转动。

前额-指位置、无线位置通信和灯光位置等。与水面上的母船建立联系，告诉她她在哪里，她怎么样。

鳍-四个“鳍”是四个全转向舵，可以用来控制潜水器灵活地向前和向后移动，向上漂浮和向下下沉，以及向左和向右转动。

海底-配备测深侧扫声纳，以探测海底的精细地形。同时，侧面还可配备模块化操作工具，如温度和盐深计(CTD)、多参数水质计、甲烷传感器等。

腹部下方——安装水下高清摄像头，获取海底高清照片，实现海底视觉观察。在腹部下面还安装了一个高度计，可以实时知道底部的高度。同时，腹部的深度计随时知道它航行的深度。

尾部——在长尾上，安装了一个高精度的磁探测器。可以发现或判断海底矿物的异常变化，为矿产勘探提供数据参考。设计者将卡通形象融入到科学和工程技术中，就像科学技术与大众科学相结合一样，以唤起更多人对无人自主水下机器人探索海洋的兴趣，让更多人参与到海洋的探索中来。

“这种非旋转体的大型垂直扁平鱼形设计，是流体动力学和仿生学工程最新设计理念与导航控制系统综合优化设计相结合的结果，有利于在复杂海底地形中稳定航行、高效避障和水面自航。”许怡君说道。

为了满足中国海洋矿产资源勘探和深海科学研究的需要，中国大洋协会于2016年9月与中国科学院沈阳自动化研究所和国家海洋局第二海洋研究所签订了4500米自主潜水器建造合同。后来，长3.5米、高1.5米、重1.5吨的小丑鱼出现了。

在乾隆2号的基础上，进一步提高了乾隆3号的可靠性、实用性、安全性和定位率。例如，考虑到一些电子设备的高功耗，对新型潜水器进行了改进以降低功耗。惯性导航系统等核心部件由进口改为国产。推进系统最初噪音大，效率低，但现在已经得到了改进，以降低噪音，增强抗流能力。潜水器的电磁兼容性更好，声学成像质量相应提高，声学信号通信更加稳定。

此外，根据乾隆2号的30多个小时，预计乾隆3号在海底的最大工作时间将显著增加。

正是有了这些独特的设备，“小丑鱼”才有了高超的技能。在深海复杂地形的资源环境勘探中，它具有微地形测绘、温度和盐分检测、甲烷检测、浊度检测、氧化还原电位检测、海底高清摄影、磁性检测等热液异常检测功能。

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