从“蓝鳍金枪鱼”谈水下探测器三杰——载人潜水器、ROV ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 20:38:57


       这几天,因为举世瞩目的马航失事客机黑匣子搜索工作,“蓝鳍金枪鱼”出镜率很高,新闻中提示它是一种AUV(水下自主式载具,即一种无人无缆探测器),那么,中国的“蛟龙号”又算哪种类型的探测器?请往下看:

      先介绍一下“Bluefin-21 BPAUV”,全称为“蓝鳍金枪鱼-21型战场准备自主式水下航行器”。
      制造商网址(请把第一个W后面的空格去掉,拷贝网址到地址栏,回车就可以查看链接):
      w ww.bluefinrobotics.com/products/bluefin-21/

网站截图:
  

      懒得翻译原网址内容了,借用新华网的相关报道:

      链接:news.xinhuanet.com/world/2014-04/15/c_126389805.htm

      这款“蓝鳍金枪鱼-21”自主式水下航行器由美国马萨诸塞州蓝鳍金枪鱼机器人技术公司研发制造,身长近4.9米,直径为0.5米,重750公斤,最大下潜深度为4500米,最长水下行动时间为25小时。蓝鳍金枪鱼机器人技术公司是一家专业深海探索器材研发公司,旗下有多个型号的自主式水下航行器。“蓝鳍金枪鱼-21”由美国一家防务承包商购买并提供给美国海军。

      先看一点科普资料:


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      链接(请把第一个W后面的空格去掉,拷贝网址到地址栏,回车就可以查看链接):w ww.seaotter-rov.com/h-nd-45-2_3.html

   ■专家档案

      王晓辉,中国科学院沈阳自动化所研究员,博士生导师;水下机器人研究室主任。


       辽宁日报:深海探测需要什么设备?我们经常听到的水下机器人是否就是所谓的“水下探测器”、“水下潜器”?

      王晓辉:水下机器人,通俗地说就是深入水下智能(自动化)地执行一系列操作,即获取数据、收集样品、绘制地图的装置。水下机器人有很多别称,如水下航行器、水下运载器、深潜器、潜航器、自航器等。

      无人潜水器,我们习惯称之为无人水下机器人,通常分为遥控水下机器人(简称为ROV)和自主水下机器人(简称为AUV)两大类。它们最大的区别是ROV通过脐带电缆与母船连接,操作者通过监视器可以看到水下情况并实时调整载体的运动和各种设备的开关;而AUV则完全脱离母船,自主地执行使命,其作业范围比ROV更远、更广。

        除了无人潜水器,载人潜水器是另一类重要的深海探测装备。它配有生命支持系统,允许载有2至4人下潜到水中。人在载人潜水器里面,可以更为直观地观察海底世界,更为精确地操纵各种观测和采样设备。它是与深海海底近距离接触的工具。

        除此之外,还有各种深海探测设备、深海导航设备、深海通信设备、深海作业工具等,都属于深海装备的范畴。

      辽宁日报:自主水下机器人的特点就是可以自主完成探测任务吧?

      王晓辉:自主水下机器人携带能源,依靠自身的自治能力来管理自己、控制自己,自主地完成使命,自主水下机器人也就因此而得名。比如,我国第一台6000米水下机器人“CR-01”就是一台自主水下机器人,它能按预编航线航行,自动回避障碍,进行海底拍照和录像,能自动记录各种测量数据和内部状态参数,它被用在测定我国太平洋多金属结核开辟区内锰结核丰度的深海试验中,为测定提供了重要参考数据。

       辽宁日报:无线电通信在水中根本无法使用,没有光缆的自主水下机器人如何实现导航、定位及通信?

       王晓辉:水声通信是目前实现水中远距离数据传输的唯一方法。自主水下机器人与母船或自主水下机器人之间的通信主要依赖于水声通信。水声通信有着巨大的难度,比如其传递速度只有1500米/秒,而陆地上的无线电通信速度是30万千米/秒。

        自主水下机器人的导航定位通常由多种传感器组合实现,常用的导航定位传感器有多普勒、GPS、长基线或超短基线等。近年来又有一些新的导航系统出现,如地形匹配辅助导航、地磁导航、重力导航等。

        我国是世界上拥有潜深6000米AUV的少数国家之一

        辽宁日报:深海自主水下机器人和陆上、空中机器人一样,是多种高科技手段的综合集成吗?

       王晓辉:自主水下机器人技术涉及人工智能、自动控制、模式识别、信息融合、船舶与海洋工程、仿生技术、新材料和新能源等多个领域,需要多个学科知识的综合掌握。举例来说,要增加自主水下机器人的续航能力,首先要考虑携带更多的电池,而更多的电池需要更大的安装空间,安装空间的增加就要改变载体的外形从而影响载体的水动力特性,进而影响载体的控制,这都是一连串的问题,涉及能源技术、总体技术、控制技术等多个方面,需要将这些方面协调统一,才能最终实现续航能力的增加。从自主水下机器人总体来说,更是要实现通信、导航、定位、控制、能源动力的综合集成,才能完成一台自主水下机器人的设计和建造。

       辽宁日报:在深海探测设备和技术领域,目前世界上哪些国家最先进?

       王晓辉:美国是世界上最早进行深海研究和开发的国家。 1960年,美国的“迪里雅斯特”号潜水器首次潜入世界大洋中最深的海沟——马里亚纳海沟,最大潜水深度为10916米。当前,世界各国都高度重视发展海洋科技,美、日、英、法、德等国家都制定了长远的海洋科技发展规划,他们的深海装备技术日臻成熟。

        以无人水下机器人为例,在美国、英国等发达国家,ROV已经成为一个成熟产业,目前有超过100家的ROV制造和服务商。 AUV起源于美国,兴盛于美国,美国一直是这一领域的领头羊。美国于2002年、2004年先后发布两版《海军UUV马斯特计划》(注:在美国军方报告中,将AUV更多地称为UUV),对U-UV在军事领域的前景、使命、特征性能、技术问题与风险进行了分析论述,并制定了总体开发计划。美国拥有Bluefin、YSI、O-ceanServe等多家从事AUV技术服务和制造的公司,也有MIT AUV实验室,WHOI等科研机构从事AUV前沿理论的研究。此外,英国、挪威、日本、加拿大和俄罗斯等国也属于AUV领域的强国,不仅有专业公司从事AUV技术开发和市场推广,而且有国际领先的AUV科研团队。

       辽宁日报:目前我国深海探测设备和技术处于什么样的水平,未来的发展方向是什么?

       王晓辉:由于起步较晚、经费不足等原因,我国深海装备整体研制和生产能力与上述发达国家相比还比较落后。还是以无人水下机器人为例,我国上世纪80年代在“中国机器人之父”蒋新松院士的倡导下才开始水下机器人的研究工作。截至目前,我国已有几家单位具备研制大中小各型ROV的能力,但尚未实现ROV的产业化。在AUV方面,我们所通过国际合作(提示:俄罗斯),成功研制出“CR-01”、“CR-02”6000米自主水下机器人,使我国水下机器人的总体技术水平跻身于世界先进行列,成为世界上拥有潜深6000米AUV的少数国家之一。但是我们必须看到,我国无人水下机器人的发展起步晚、进展慢,缺少拥有自主知识产权的产品。

       未来几十年,遥控水下机器人(ROV)产业将会继续成熟、稳健地发展,小型ROV将越来越多地走向普通用户。而无人水下机器人(AUV)的应用和开发也将更加活跃——将向航程更远、智能更高、导航定位更准的方向发展,并逐步实现产业化。另外,水下滑翔机器人、两栖机器人、海底爬行机器人、仿生水下机器人等各式各样的新型水下机器人也将逐步走进人们的视野。

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      其实,水下机器人出镜率并不低,在以往重大事件中就有过露面:

      链接(请把第一个W后面的空格去掉,拷贝网址到地址栏,回车就可以查看链接):w ww.baike.com/wiki/%E6%97%A0%E4%BA%BA%E6%BD%9C%E8%88%AA%E5%99%A8

       1966年,美、苏两国“确保相互摧毁”的恐怖核平衡笼罩着欧洲。就在那年的1月17日,美国空军一架带有4颗氢弹的B-52战略轰炸机在地中海沿岸的西班牙巴洛麦利斯上空与一架加油机相撞爆炸。所幸的是氢弹并未引爆,但其中一枚却掉进了地中海。美军立即调动“阿尔文”号深潜器进行海底探测以便组织打捞,否则氢弹随时有核泄漏的危险。

    西班牙南部沿海大陆架十分陡峭、水深流急,直到两个月后,丢失氢弹的溅落地点才在水深869米的海底找到。然而如何打捞却十分棘手。“阿尔文”号曾试图用钢缆缠绕氢弹,但自身却被缠住。两名艇员险些遇难。为保证安全,军方决定将打捞工作交由“柯沃”号遥控无人搭航器继续进行。身长5米、重15吨的“柯沃”号整个骨架由铝合金制成,前端与侧面分别置有两台摄像机,电动螺旋桨可向3个方向推进。在母船操纵人员的遥控下,“柯沃”的机械手经过多次努力,终于用钢缆绕住了这枕爆炸当量145万吨的B28型氢弹。随后,氢弹被成功打捞出水。

       阿尔文号
      

       柯沃号
      

       兔子上世纪80年代就开始研究水下机器人了,像"蓝鳍金枪鱼"这种深海自主探测设备,并非是兔子科技的空白领域,特别是前一段时间曝光的载人潜水器(蛟龙号),因为新闻密集报道而广为人知。

       蛟龙号
      

       载人潜水器了解的人很多,就不多谈了,说说兔子在AUV和ROV的进展:

一、  AUV

        链接:ocean.china.com.cn/2013-10/10/content_30247392.htm

       “潜龙一号”总设计师、中科院沈阳自动化研究所自主水下机器人技术研究室海洋机器人装备工程设计试验部部长徐会希告诉记者,AUV是水下无人无缆潜器也即自主水下机器人的英语简称。作为一种复杂的水下工作平台,AUV集运动学与动力学理论、机械设计与制造技术、计算机硬件与软件技术、控制理论、电动伺服随动技术、传感器技术、人工智能理论等科学技术为一体的综合技术,其研究与开发标志着一个国家科学技术的发展水平。

        AUV最早出现于20世纪中期。在发展初期,AUV主要用于进行深水勘探、沉船打捞、水下电缆铺设、海上石油和天然气开发、维修等民用领域,发展到今天,AUV已经广泛应用在了水下武器打捞、灭雷、港口战术侦察等军事应用领域。

       中国的AUV研制工作起步较晚。上世纪90年代到20世纪初,中国曾与俄罗斯合作,开发了CR01和CR02两套AUV设备,但最终未投入实际应用。

       CR-01
      

       CR-02
      


       随着中国大洋事业的不断发展,对AUV的需求也日益强烈。

       2011年11月,受中国大洋协会委托,中科院沈阳自动化所联合中科院声学所、哈工程大学正式启动6000米AUV项目,开始研制我国自己的、可以深入水下6000米的无人无缆潜器。

       徐会希介绍,6000米AUV项目是我国国际海域资源调查与开发“十二五”规划项目之一。该项目以太平洋底多金属结核调查任务为主要目的,兼顾大洋其他多种深海资源的勘探和开发需求。作为一种大型调查设备,6000米无人无缆潜器可广泛应用于各种深海调查和深海工程项目,可进行海底地形地貌、地质结构、海底流场、海洋环境参数等精细调查,为海洋科学研究及资源开发提供必要的科学数据。

       2012年12月,我国首个自主研制的AUV“潜龙一号”完成了出所验收。橙色的“潜龙一号”是一个长4.8米、宽0.8米的回转体。它可以在水下6000米处以2节的巡航速度,连续工作24小时。

       潜龙一号
      

       潜龙一号完成试验
      

       徐会希介绍,“潜龙一号”的探测功能十分强大,可完成海底微地形、地貌精细探测、底质判断和海底水文参数测量等使命任务。

       这些工作,是“潜龙一号”在水下的“自由穿行”中完成的。

       既无人操作,又无缆牵引,“潜龙一号”是如何实现水下自由穿行的?

       徐会希告诉记者,通过路径规划等程序设定,潜器在水下可以根据不同的任务,自主选取不同的运动模式;在较复杂的海底地形下,它还能够自主避障;它可实现三维坐标下5个自由度的连续运动控制,具有自动定向、定深、定高、垂向移动、横向运动、位置和路径闭环控制功能,也具有水面遥控航行功能。在系统发生故障情况下的情况下,潜器还具有应急处理功能,可自动抛载,并做到无动力下潜与上浮。

       那么潜器如何确定自己的位置,确保航行不跑偏?这就要靠强大的导航功能了。徐会希说,“潜龙一号”具有水下自主导航和组合导航功能,可以实时记录和存储航行参数、系统状态和探测数据,监控航行状态。在水面,潜器则可通过水面无线电数据通讯、示位和铱星短信收发,和母船实现联络。

       2013年3月和5月,“潜龙一号”先后通过了湖上试验和南海海上试验。在南海,“潜龙一号”下潜深度4100多米。

       两次试验,初步检验了“潜龙一号”的技术、功能。

       但“潜龙一号”真正的工作领域,是茫茫大洋。只有经历过更大的涌流、更深的水深、更大的水压,只有在大洋底部从容穿行,它才称得上是合格的无人无缆潜器。

       徐会希介绍,他们将用10天时间开展多次下潜工作。“潜龙一号”将对预订区域的多金属结核资源调查、微地形测量和摄像,潜器的各套设备都将得到全面应用。“我国的AUV研究,技术上已经比较成熟,但还需通过应用为进一步完善提供技术依据。”徐会希说。

       6000米AUV试验性应用,是大洋29航次科考的重头戏。首席科学家刘方兰表示,全船各部门都将通力协调配合这项工作,全力保证AUV试验性应用的顺利进行。

       2013年10月1日,“海洋六号”将进行“潜龙一号”长基线定位系统的布阵工作。这套系统是“潜龙一号”的重要导航、定位设备。“潜龙一号”这条橙色的龙,即将遨游大洋深处,让我们共同期待。(通讯员 刘维)

后续报道:

       链接:news.qq.com/a/20131013/003391.htm

     
潜龙一号试验性应用初步成功 潜深达到5080米


       2013年10月6日18时30分,在东太平洋5000多米深的水下工作近10个小时后,我国自主研制的首个6000米水下无人无缆潜器“潜龙一号”浮出水面。至此,“潜龙一号”成功迈出了试验性应用的第一步,取得了初步成功,也创下了我国自主研制水下无人无缆潜器深海作业的新纪录。

       6000米水下无人无缆潜器的试验性应用是中国大洋29航次科考第三航段的重头戏。当地时间9月30日,“海洋六号”抵达东太平洋作业区,工作人员为“潜龙一号”的试验性应用做好了各项准备,并在10月2日~3日两次实施潜器下水,对潜器的各项功能进行了综合性验证。

       10月6日,“潜龙一号”第三次下水,首次执行应用任务。早晨6时,工作人员开始进行潜器下水前的技术检查和使命程序下载,7时30分开始布放,7时55分布放成功。1个多小时后,潜器无动力下潜至5080米的深度,开始在距海底50米的高度沿规划路线作业。

       17时19分,“潜龙一号”在水下作业8小时5分钟后,向水面监控系统发出了上浮信息,并于19时30分成功被回收至甲板。在作业期间,工作人员通过潜器传回的数据信息,实时监测潜器工作状态。数据显示,潜器水下航行姿态稳定,准确按规划线路航行作业。


二、ROV

       2014年4月初刚刚在冲绳海沟科考的“科学”号考察船就携带了我国自主研发的无人遥控潜水器(ROV)——海龙2号,能在3500米水深、海底高温和复杂地形的特殊环境下开展海洋调查和作业。
  
       链接:roll.sohu.com/20140415/n398262730.shtml

       海龙2号
      

       海龙2号(注意探测器上面的定滑轮盘着的线缆)
      

       超大在2007年7月1日,网友hmsh 发帖转帖过相关内容。链接:lt.cjdby.net/thread-382523-1-1.html

        作为兔子ROV研发机构之一的上海交通大学,已经开发出更先进的潜水器:


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国家“863”计划海洋技术领域重点项目“4500米级深海作业系统”4500米ROV系统和关键配套设备通过出校检验  

2014-01-13 09:32 项目管理中心


      

       2014年1月8日,“4500米级深海作业系统”项目组组织专家,在上海对863计划海洋技术领域“4500米级深海作业系统”重点项目的4500米ROV系统和关键配套设备进行了出校检验。我校先进产业技术研究院陶宏志副院长、科技项目管理中心白杰主任等领导出席会议并作讲话。

       本次出校检验专家组长由863计划深海探测与作业主题专家组责任专家张艾群研究员担任,专家组其他成员分别为:863计划深海探测与作业主题专家组召集人任平研究员、浙江大学徐文教授、中船重工702研究所胡震研究员、上海交大连琏教授。

       专家组听取了项目组的相关工作报告、项目监理组的监理工作报告,观看了4500米ROV水池试验演示,审阅了相关技术文件。经过质疑和讨论,专家组充分肯定项目组在各方面的工作,一直认为4500米ROV系统和关键配套设备已具备海上试验条件,同意通过出校检验。

       《4500米级深海作业系统》是国家863计划“十一五”重点项目,该项目总经费7306万元,是863海洋技术领域计划实施以来单项投入最大的项目,是落实我国“十二五”期间形成4500米级深海作业能力目标的重要环节。其中由交大承担的《4500米ROV本体和关键配套设备》课题是主要部分,总经费3440万元。主要研究内容包括:4500米无人遥控潜水器(ROV)关键技术开发和总体集成、甲板升沉补偿器研制和配套作业工具研制。

       4500米ROV系统是我国迄今为止工作水深和系统规模最大、国产化率达90%以上的无人遥控潜水器。项目组经过5年多的研制,克服了诸多技术和管理上的困难,攻克了大量技术难关,在ROV本体结构、液压动力和推进、浮力材料、作业机械手和工具、观通导航、控制软硬件、升沉补偿装置、加工制造和总体集成等关键技术的国产化方面取得了重大突破,2013年研制进度取得重大进展,目前已完成系统集成和实验室试验,升沉补偿器已完成海上试验,取得了超预期效果。按计划,2014年初将在我国南海开展大规模的全系统深海试验。

       4500米无人遥控潜水器系统成功研制,将实现我国深海高技术装备的重大跨越,使我国大规模、大深度无人遥控潜水器从无到有,进入世界的领先行列,对我国深海大型ROV技术的工程化和产业化起到示范性和辐射作用,也将有力推动我国深海科学研究的进程。

       链接:kejichu.sjtu.edu.cn/info/1081/16211.htm


2014年4月22日补充:

中国“海马号”深海作业系统通过海试验收(图)

2014年04月22日 17:03 来源:中国新闻网


      

      

       中新网4月22日电 据央视新闻微博消息,近日,中国自主研制的首台4500米级深海无人遥控潜水器“海马号”ROV,先后3次成功下潜至南海中央海盆4500米的海底,并进行了海底作业,顺利通过科技部验收。

  它的成功验收是我国海洋技术领域继“蛟龙号”之后又一项标志性创新成果。



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       至于“蓝鳍金枪鱼-21”的声呐侧扫系统,也不是什么高不可攀的技术,请看“海龙2号”的装备:


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中国首次使用水下机器人 发现海底巨大黑烟囱


来源:中国新闻网 2009年10月29日11:35


       “大洋一号”科学考察船第21航次自今年7月18日从广州起航,至今已在海上航行了100多天。就在开始不久的第三航段考察中,“大洋一号”首次使用水下机器人“海龙2号”在东太平洋海隆“鸟巢”黑烟囱区观察到罕见的巨大黑烟囱,并用机械手准确抓获约7千克黑烟囱喷口的硫化物样品。

……

       并且,首次成功实施深海声学深拖调查,实现了我国自主研制的声学深拖设备应用的新突破,填补了我国大洋精细地形调查方面的空白。第一、二航段首席科学家马维林表示,所获取的高分辨率、高精度微地形地貌及浅剖数据为开展海底资源的小尺度分布规律、微地形地貌特征及其控矿机理研究等工作提供了基础性和关键性的资料。深拖调查的顺利实施体现了我国在深海高精度地形探测方面所取得的长足进步,也展示了我国在高分辨率测深侧扫系统研制方面的自主创新能力。(陆琦) (来源:科学时报)

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     也就是说,目前兔子的水下探测器是有能力在类似这次马航失事客机黑匣子所在海域深度工作的,即使没有澳大利亚和美国,兔子也有能力承担搜索并打捞黑匣子的任务。

     所有资料均来源于网上,由于此领域非本人专业,无法辨别真伪,如有知情人士发现内容有误,请不吝指出。




       这几天,因为举世瞩目的马航失事客机黑匣子搜索工作,“蓝鳍金枪鱼”出镜率很高,新闻中提示它是一种AUV(水下自主式载具,即一种无人无缆探测器),那么,中国的“蛟龙号”又算哪种类型的探测器?请往下看:

      先介绍一下“Bluefin-21 BPAUV”,全称为“蓝鳍金枪鱼-21型战场准备自主式水下航行器”。
      制造商网址(请把第一个W后面的空格去掉,拷贝网址到地址栏,回车就可以查看链接):
      w ww.bluefinrobotics.com/products/bluefin-21/

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2014-4-16 00:21 上传



      懒得翻译原网址内容了,借用新华网的相关报道:

      链接:news.xinhuanet.com/world/2014-04/15/c_126389805.htm

      这款“蓝鳍金枪鱼-21”自主式水下航行器由美国马萨诸塞州蓝鳍金枪鱼机器人技术公司研发制造,身长近4.9米,直径为0.5米,重750公斤,最大下潜深度为4500米,最长水下行动时间为25小时。蓝鳍金枪鱼机器人技术公司是一家专业深海探索器材研发公司,旗下有多个型号的自主式水下航行器。“蓝鳍金枪鱼-21”由美国一家防务承包商购买并提供给美国海军。

      先看一点科普资料:


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      链接(请把第一个W后面的空格去掉,拷贝网址到地址栏,回车就可以查看链接):w ww.seaotter-rov.com/h-nd-45-2_3.html

   ■专家档案

      王晓辉,中国科学院沈阳自动化所研究员,博士生导师;水下机器人研究室主任。


       辽宁日报:深海探测需要什么设备?我们经常听到的水下机器人是否就是所谓的“水下探测器”、“水下潜器”?

      王晓辉:水下机器人,通俗地说就是深入水下智能(自动化)地执行一系列操作,即获取数据、收集样品、绘制地图的装置。水下机器人有很多别称,如水下航行器、水下运载器、深潜器、潜航器、自航器等。

      无人潜水器,我们习惯称之为无人水下机器人,通常分为遥控水下机器人(简称为ROV)和自主水下机器人(简称为AUV)两大类。它们最大的区别是ROV通过脐带电缆与母船连接,操作者通过监视器可以看到水下情况并实时调整载体的运动和各种设备的开关;而AUV则完全脱离母船,自主地执行使命,其作业范围比ROV更远、更广。

        除了无人潜水器,载人潜水器是另一类重要的深海探测装备。它配有生命支持系统,允许载有2至4人下潜到水中。人在载人潜水器里面,可以更为直观地观察海底世界,更为精确地操纵各种观测和采样设备。它是与深海海底近距离接触的工具。

        除此之外,还有各种深海探测设备、深海导航设备、深海通信设备、深海作业工具等,都属于深海装备的范畴。

      辽宁日报:自主水下机器人的特点就是可以自主完成探测任务吧?

      王晓辉:自主水下机器人携带能源,依靠自身的自治能力来管理自己、控制自己,自主地完成使命,自主水下机器人也就因此而得名。比如,我国第一台6000米水下机器人“CR-01”就是一台自主水下机器人,它能按预编航线航行,自动回避障碍,进行海底拍照和录像,能自动记录各种测量数据和内部状态参数,它被用在测定我国太平洋多金属结核开辟区内锰结核丰度的深海试验中,为测定提供了重要参考数据。

       辽宁日报:无线电通信在水中根本无法使用,没有光缆的自主水下机器人如何实现导航、定位及通信?

       王晓辉:水声通信是目前实现水中远距离数据传输的唯一方法。自主水下机器人与母船或自主水下机器人之间的通信主要依赖于水声通信。水声通信有着巨大的难度,比如其传递速度只有1500米/秒,而陆地上的无线电通信速度是30万千米/秒。

        自主水下机器人的导航定位通常由多种传感器组合实现,常用的导航定位传感器有多普勒、GPS、长基线或超短基线等。近年来又有一些新的导航系统出现,如地形匹配辅助导航、地磁导航、重力导航等。

        我国是世界上拥有潜深6000米AUV的少数国家之一

        辽宁日报:深海自主水下机器人和陆上、空中机器人一样,是多种高科技手段的综合集成吗?

       王晓辉:自主水下机器人技术涉及人工智能、自动控制、模式识别、信息融合、船舶与海洋工程、仿生技术、新材料和新能源等多个领域,需要多个学科知识的综合掌握。举例来说,要增加自主水下机器人的续航能力,首先要考虑携带更多的电池,而更多的电池需要更大的安装空间,安装空间的增加就要改变载体的外形从而影响载体的水动力特性,进而影响载体的控制,这都是一连串的问题,涉及能源技术、总体技术、控制技术等多个方面,需要将这些方面协调统一,才能最终实现续航能力的增加。从自主水下机器人总体来说,更是要实现通信、导航、定位、控制、能源动力的综合集成,才能完成一台自主水下机器人的设计和建造。

       辽宁日报:在深海探测设备和技术领域,目前世界上哪些国家最先进?

       王晓辉:美国是世界上最早进行深海研究和开发的国家。 1960年,美国的“迪里雅斯特”号潜水器首次潜入世界大洋中最深的海沟——马里亚纳海沟,最大潜水深度为10916米。当前,世界各国都高度重视发展海洋科技,美、日、英、法、德等国家都制定了长远的海洋科技发展规划,他们的深海装备技术日臻成熟。

        以无人水下机器人为例,在美国、英国等发达国家,ROV已经成为一个成熟产业,目前有超过100家的ROV制造和服务商。 AUV起源于美国,兴盛于美国,美国一直是这一领域的领头羊。美国于2002年、2004年先后发布两版《海军UUV马斯特计划》(注:在美国军方报告中,将AUV更多地称为UUV),对U-UV在军事领域的前景、使命、特征性能、技术问题与风险进行了分析论述,并制定了总体开发计划。美国拥有Bluefin、YSI、O-ceanServe等多家从事AUV技术服务和制造的公司,也有MIT AUV实验室,WHOI等科研机构从事AUV前沿理论的研究。此外,英国、挪威、日本、加拿大和俄罗斯等国也属于AUV领域的强国,不仅有专业公司从事AUV技术开发和市场推广,而且有国际领先的AUV科研团队。

       辽宁日报:目前我国深海探测设备和技术处于什么样的水平,未来的发展方向是什么?

       王晓辉:由于起步较晚、经费不足等原因,我国深海装备整体研制和生产能力与上述发达国家相比还比较落后。还是以无人水下机器人为例,我国上世纪80年代在“中国机器人之父”蒋新松院士的倡导下才开始水下机器人的研究工作。截至目前,我国已有几家单位具备研制大中小各型ROV的能力,但尚未实现ROV的产业化。在AUV方面,我们所通过国际合作(提示:俄罗斯),成功研制出“CR-01”、“CR-02”6000米自主水下机器人,使我国水下机器人的总体技术水平跻身于世界先进行列,成为世界上拥有潜深6000米AUV的少数国家之一。但是我们必须看到,我国无人水下机器人的发展起步晚、进展慢,缺少拥有自主知识产权的产品。

       未来几十年,遥控水下机器人(ROV)产业将会继续成熟、稳健地发展,小型ROV将越来越多地走向普通用户。而无人水下机器人(AUV)的应用和开发也将更加活跃——将向航程更远、智能更高、导航定位更准的方向发展,并逐步实现产业化。另外,水下滑翔机器人、两栖机器人、海底爬行机器人、仿生水下机器人等各式各样的新型水下机器人也将逐步走进人们的视野。

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      其实,水下机器人出镜率并不低,在以往重大事件中就有过露面:

      链接(请把第一个W后面的空格去掉,拷贝网址到地址栏,回车就可以查看链接):w ww.baike.com/wiki/%E6%97%A0%E4%BA%BA%E6%BD%9C%E8%88%AA%E5%99%A8

       1966年,美、苏两国“确保相互摧毁”的恐怖核平衡笼罩着欧洲。就在那年的1月17日,美国空军一架带有4颗氢弹的B-52战略轰炸机在地中海沿岸的西班牙巴洛麦利斯上空与一架加油机相撞爆炸。所幸的是氢弹并未引爆,但其中一枚却掉进了地中海。美军立即调动“阿尔文”号深潜器进行海底探测以便组织打捞,否则氢弹随时有核泄漏的危险。

    西班牙南部沿海大陆架十分陡峭、水深流急,直到两个月后,丢失氢弹的溅落地点才在水深869米的海底找到。然而如何打捞却十分棘手。“阿尔文”号曾试图用钢缆缠绕氢弹,但自身却被缠住。两名艇员险些遇难。为保证安全,军方决定将打捞工作交由“柯沃”号遥控无人搭航器继续进行。身长5米、重15吨的“柯沃”号整个骨架由铝合金制成,前端与侧面分别置有两台摄像机,电动螺旋桨可向3个方向推进。在母船操纵人员的遥控下,“柯沃”的机械手经过多次努力,终于用钢缆绕住了这枕爆炸当量145万吨的B28型氢弹。随后,氢弹被成功打捞出水。

       阿尔文号
      

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2014-4-15 22:29 上传



       柯沃号
      

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2014-4-16 01:03 上传



       兔子上世纪80年代就开始研究水下机器人了,像"蓝鳍金枪鱼"这种深海自主探测设备,并非是兔子科技的空白领域,特别是前一段时间曝光的载人潜水器(蛟龙号),因为新闻密集报道而广为人知。

       蛟龙号
      

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2014-4-15 22:35 上传



       载人潜水器了解的人很多,就不多谈了,说说兔子在AUV和ROV的进展:

一、  AUV

        链接:ocean.china.com.cn/2013-10/10/content_30247392.htm

       “潜龙一号”总设计师、中科院沈阳自动化研究所自主水下机器人技术研究室海洋机器人装备工程设计试验部部长徐会希告诉记者,AUV是水下无人无缆潜器也即自主水下机器人的英语简称。作为一种复杂的水下工作平台,AUV集运动学与动力学理论、机械设计与制造技术、计算机硬件与软件技术、控制理论、电动伺服随动技术、传感器技术、人工智能理论等科学技术为一体的综合技术,其研究与开发标志着一个国家科学技术的发展水平。

        AUV最早出现于20世纪中期。在发展初期,AUV主要用于进行深水勘探、沉船打捞、水下电缆铺设、海上石油和天然气开发、维修等民用领域,发展到今天,AUV已经广泛应用在了水下武器打捞、灭雷、港口战术侦察等军事应用领域。

       中国的AUV研制工作起步较晚。上世纪90年代到20世纪初,中国曾与俄罗斯合作,开发了CR01和CR02两套AUV设备,但最终未投入实际应用。

       CR-01
      

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2014-4-15 22:02 上传



       CR-02
      

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2014-4-15 22:02 上传




       随着中国大洋事业的不断发展,对AUV的需求也日益强烈。

       2011年11月,受中国大洋协会委托,中科院沈阳自动化所联合中科院声学所、哈工程大学正式启动6000米AUV项目,开始研制我国自己的、可以深入水下6000米的无人无缆潜器。

       徐会希介绍,6000米AUV项目是我国国际海域资源调查与开发“十二五”规划项目之一。该项目以太平洋底多金属结核调查任务为主要目的,兼顾大洋其他多种深海资源的勘探和开发需求。作为一种大型调查设备,6000米无人无缆潜器可广泛应用于各种深海调查和深海工程项目,可进行海底地形地貌、地质结构、海底流场、海洋环境参数等精细调查,为海洋科学研究及资源开发提供必要的科学数据。

       2012年12月,我国首个自主研制的AUV“潜龙一号”完成了出所验收。橙色的“潜龙一号”是一个长4.8米、宽0.8米的回转体。它可以在水下6000米处以2节的巡航速度,连续工作24小时。

       潜龙一号
      

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2014-4-15 22:04 上传



       潜龙一号完成试验
      

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2014-4-15 22:04 上传



       徐会希介绍,“潜龙一号”的探测功能十分强大,可完成海底微地形、地貌精细探测、底质判断和海底水文参数测量等使命任务。

       这些工作,是“潜龙一号”在水下的“自由穿行”中完成的。

       既无人操作,又无缆牵引,“潜龙一号”是如何实现水下自由穿行的?

       徐会希告诉记者,通过路径规划等程序设定,潜器在水下可以根据不同的任务,自主选取不同的运动模式;在较复杂的海底地形下,它还能够自主避障;它可实现三维坐标下5个自由度的连续运动控制,具有自动定向、定深、定高、垂向移动、横向运动、位置和路径闭环控制功能,也具有水面遥控航行功能。在系统发生故障情况下的情况下,潜器还具有应急处理功能,可自动抛载,并做到无动力下潜与上浮。

       那么潜器如何确定自己的位置,确保航行不跑偏?这就要靠强大的导航功能了。徐会希说,“潜龙一号”具有水下自主导航和组合导航功能,可以实时记录和存储航行参数、系统状态和探测数据,监控航行状态。在水面,潜器则可通过水面无线电数据通讯、示位和铱星短信收发,和母船实现联络。

       2013年3月和5月,“潜龙一号”先后通过了湖上试验和南海海上试验。在南海,“潜龙一号”下潜深度4100多米。

       两次试验,初步检验了“潜龙一号”的技术、功能。

       但“潜龙一号”真正的工作领域,是茫茫大洋。只有经历过更大的涌流、更深的水深、更大的水压,只有在大洋底部从容穿行,它才称得上是合格的无人无缆潜器。

       徐会希介绍,他们将用10天时间开展多次下潜工作。“潜龙一号”将对预订区域的多金属结核资源调查、微地形测量和摄像,潜器的各套设备都将得到全面应用。“我国的AUV研究,技术上已经比较成熟,但还需通过应用为进一步完善提供技术依据。”徐会希说。

       6000米AUV试验性应用,是大洋29航次科考的重头戏。首席科学家刘方兰表示,全船各部门都将通力协调配合这项工作,全力保证AUV试验性应用的顺利进行。

       2013年10月1日,“海洋六号”将进行“潜龙一号”长基线定位系统的布阵工作。这套系统是“潜龙一号”的重要导航、定位设备。“潜龙一号”这条橙色的龙,即将遨游大洋深处,让我们共同期待。(通讯员 刘维)

后续报道:

       链接:news.qq.com/a/20131013/003391.htm

     潜龙一号试验性应用初步成功 潜深达到5080米

       2013年10月6日18时30分,在东太平洋5000多米深的水下工作近10个小时后,我国自主研制的首个6000米水下无人无缆潜器“潜龙一号”浮出水面。至此,“潜龙一号”成功迈出了试验性应用的第一步,取得了初步成功,也创下了我国自主研制水下无人无缆潜器深海作业的新纪录。

       6000米水下无人无缆潜器的试验性应用是中国大洋29航次科考第三航段的重头戏。当地时间9月30日,“海洋六号”抵达东太平洋作业区,工作人员为“潜龙一号”的试验性应用做好了各项准备,并在10月2日~3日两次实施潜器下水,对潜器的各项功能进行了综合性验证。

       10月6日,“潜龙一号”第三次下水,首次执行应用任务。早晨6时,工作人员开始进行潜器下水前的技术检查和使命程序下载,7时30分开始布放,7时55分布放成功。1个多小时后,潜器无动力下潜至5080米的深度,开始在距海底50米的高度沿规划路线作业。

       17时19分,“潜龙一号”在水下作业8小时5分钟后,向水面监控系统发出了上浮信息,并于19时30分成功被回收至甲板。在作业期间,工作人员通过潜器传回的数据信息,实时监测潜器工作状态。数据显示,潜器水下航行姿态稳定,准确按规划线路航行作业。


二、ROV

       2014年4月初刚刚在冲绳海沟科考的“科学”号考察船就携带了我国自主研发的无人遥控潜水器(ROV)——海龙2号,能在3500米水深、海底高温和复杂地形的特殊环境下开展海洋调查和作业。
  
       链接:roll.sohu.com/20140415/n398262730.shtml

       海龙2号
      

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2014-4-15 22:05 上传



       海龙2号(注意探测器上面的定滑轮盘着的线缆)
      

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2014-4-15 22:05 上传



       超大在2007年7月1日,网友hmsh 发帖转帖过相关内容。链接:lt.cjdby.net/thread-382523-1-1.html

        作为兔子ROV研发机构之一的上海交通大学,已经开发出更先进的潜水器:


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国家“863”计划海洋技术领域重点项目“4500米级深海作业系统”4500米ROV系统和关键配套设备通过出校检验  
2014-01-13 09:32 项目管理中心

      

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2014-4-15 20:04 上传



       2014年1月8日,“4500米级深海作业系统”项目组组织专家,在上海对863计划海洋技术领域“4500米级深海作业系统”重点项目的4500米ROV系统和关键配套设备进行了出校检验。我校先进产业技术研究院陶宏志副院长、科技项目管理中心白杰主任等领导出席会议并作讲话。

       本次出校检验专家组长由863计划深海探测与作业主题专家组责任专家张艾群研究员担任,专家组其他成员分别为:863计划深海探测与作业主题专家组召集人任平研究员、浙江大学徐文教授、中船重工702研究所胡震研究员、上海交大连琏教授。

       专家组听取了项目组的相关工作报告、项目监理组的监理工作报告,观看了4500米ROV水池试验演示,审阅了相关技术文件。经过质疑和讨论,专家组充分肯定项目组在各方面的工作,一直认为4500米ROV系统和关键配套设备已具备海上试验条件,同意通过出校检验。

       《4500米级深海作业系统》是国家863计划“十一五”重点项目,该项目总经费7306万元,是863海洋技术领域计划实施以来单项投入最大的项目,是落实我国“十二五”期间形成4500米级深海作业能力目标的重要环节。其中由交大承担的《4500米ROV本体和关键配套设备》课题是主要部分,总经费3440万元。主要研究内容包括:4500米无人遥控潜水器(ROV)关键技术开发和总体集成、甲板升沉补偿器研制和配套作业工具研制。

       4500米ROV系统是我国迄今为止工作水深和系统规模最大、国产化率达90%以上的无人遥控潜水器。项目组经过5年多的研制,克服了诸多技术和管理上的困难,攻克了大量技术难关,在ROV本体结构、液压动力和推进、浮力材料、作业机械手和工具、观通导航、控制软硬件、升沉补偿装置、加工制造和总体集成等关键技术的国产化方面取得了重大突破,2013年研制进度取得重大进展,目前已完成系统集成和实验室试验,升沉补偿器已完成海上试验,取得了超预期效果。按计划,2014年初将在我国南海开展大规模的全系统深海试验。

       4500米无人遥控潜水器系统成功研制,将实现我国深海高技术装备的重大跨越,使我国大规模、大深度无人遥控潜水器从无到有,进入世界的领先行列,对我国深海大型ROV技术的工程化和产业化起到示范性和辐射作用,也将有力推动我国深海科学研究的进程。

       链接:kejichu.sjtu.edu.cn/info/1081/16211.htm


2014年4月22日补充:

中国“海马号”深海作业系统通过海试验收(图)
2014年04月22日 17:03 来源:中国新闻网

      

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2014-4-22 18:14 上传



      

海马2.jpg (18.61 KB, 下载次数: 4)

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2014-4-22 18:14 上传



       中新网4月22日电 据央视新闻微博消息,近日,中国自主研制的首台4500米级深海无人遥控潜水器“海马号”ROV,先后3次成功下潜至南海中央海盆4500米的海底,并进行了海底作业,顺利通过科技部验收。

  它的成功验收是我国海洋技术领域继“蛟龙号”之后又一项标志性创新成果。



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       至于“蓝鳍金枪鱼-21”的声呐侧扫系统,也不是什么高不可攀的技术,请看“海龙2号”的装备:


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中国首次使用水下机器人 发现海底巨大黑烟囱

来源:中国新闻网 2009年10月29日11:35

       “大洋一号”科学考察船第21航次自今年7月18日从广州起航,至今已在海上航行了100多天。就在开始不久的第三航段考察中,“大洋一号”首次使用水下机器人“海龙2号”在东太平洋海隆“鸟巢”黑烟囱区观察到罕见的巨大黑烟囱,并用机械手准确抓获约7千克黑烟囱喷口的硫化物样品。

……

       并且,首次成功实施深海声学深拖调查,实现了我国自主研制的声学深拖设备应用的新突破,填补了我国大洋精细地形调查方面的空白。第一、二航段首席科学家马维林表示,所获取的高分辨率、高精度微地形地貌及浅剖数据为开展海底资源的小尺度分布规律、微地形地貌特征及其控矿机理研究等工作提供了基础性和关键性的资料。深拖调查的顺利实施体现了我国在深海高精度地形探测方面所取得的长足进步,也展示了我国在高分辨率测深侧扫系统研制方面的自主创新能力。(陆琦) (来源:科学时报)

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     也就是说,目前兔子的水下探测器是有能力在类似这次马航失事客机黑匣子所在海域深度工作的,即使没有澳大利亚和美国,兔子也有能力承担搜索并打捞黑匣子的任务。

     所有资料均来源于网上,由于此领域非本人专业,无法辨别真伪,如有知情人士发现内容有误,请不吝指出。


搂住辛苦了。
AUV,这名字好。叫着就亲切,带着几分惊讶,“诶呦喂”
很科普啊,辛苦了!
学习了。感谢楼主科普。
“水声通信有着巨大的难度,比如其传递速度只有每秒1500米,而陆地上的无线电通信速度是每秒30千米。”
辽宁日报记者笔录有误吧

xaonline 发表于 2014-4-16 03:30
“水声通信有着巨大的难度,比如其传递速度只有每秒1500米,而陆地上的无线电通信速度是每秒30千米。”
辽 ...


无线电通讯传播速度应该是每秒30万千米,是记者的笔误了。我去顶楼改一下。

谢谢您指出。
xaonline 发表于 2014-4-16 03:30
“水声通信有着巨大的难度,比如其传递速度只有每秒1500米,而陆地上的无线电通信速度是每秒30千米。”
辽 ...


无线电通讯传播速度应该是每秒30万千米,是记者的笔误了。我去顶楼改一下。

谢谢您指出。
很好很好,深渊号有谁了解
多谢lz科普
潜龙也该出来露两手了。
感谢科普!我有潜龙一号。
有这等好东西,搜救办公室居然不知道用,该骂
科普文
歼击风 发表于 2014-4-16 08:44
有这等好东西,搜救办公室居然不知道用,该骂
搜索办公室不看科技新闻,话说我也不知道
我国无人水下机器人的发展起步晚、进展慢,缺少拥有自主知识产权的产品
那什么时候出了露几手。
好吧,是驴子是马,拉到南印度洋试试。
感谢楼主科普及码字,心中有数
兔子家已经不是哪个一穷二白的年代了
蓝鳍金枪鱼是鱼雷改装的吧
这玩意似乎只能在明确定位后才可以用,而不能自主到处搜寻目标
学习了,楼主辛苦。
From Wikipedia, the free encyclopedia

AUV Abyss is an autonomous underwater vehicle of the REMUS 6000 type and was built in 2008 by Hydroid, LLC (USA). It is owned by the German research facility GEOMAR - Helmholtz Centrum for Ocean Research Kiel. Its name refers to its main working area, the part of the ocean floor between 2000 and 6000 meters called the Abyssal plain. It can be used to map the ocean floor or collect data of the water column. It operates with lithium-ion batteries and can dive up to 22 hours. The AUV can be operated from all large to medium-sized research vessels.[1]

深渊号AUV是一种自主式水下载具,型号为REMUS 6000,美国海德罗伊德有限责任公司2008年制造。它是德国亥姆霍兹基尔海洋研究中心的研究设备。它的名字来源于它的主要工作区域——海底2000米到6000米,被称为深海平原的一部分。它可被用来制作海底地图或收集水压数据。它用锂离子电池提供动力,可潜水22小时。这个AUV可被所有的大中型研究船所使用。

Technical Specifications
Length: 4.00 m
Diameter: 0.66 m
Weight (Air): 880 kg
Buoyancy (Water): 5 kg
Mission Depth: 10 – 6000 m
Speed: 2.5 - 4 kn
Mission Time: up to 22 h (Sidescan Sonar) / up to 16 h (Multibeam Sonar)
Max. Range: 120 km
Power Supply:
2 Lithium-Ion battery packs provide the AUV power during a dive

Each of the two batteries consists of 672 single cells and is secured in a pressure-tight titanium bottle

Each of the two battery sets can provide 5.6 kWh

Batteries are loaded by external software-controlled chargers

external power supply is available  


技术规格

长度:4 米

直径:0.66 米

重量:880 公斤(空气)

浮力(水):5 公斤

任务深度:10-6000 米

速度:2.5—4 节

任务时间:22小时(侧扫声纳)/16小时(多波束声纳)

最大探测距离:120公里

电源:

2个锂离子电池组提供AUV水下航行动力

两个电池每个均由672个单节电池构成,被固定在压紧密封的钛金属瓶内

每两个电池组可以提供5.6千瓦时的电量。

电池是由外部软件控制的充电器充电。
问个问题,既然我们有这么多的设备,为甚么不一古脑的运过去,实地测试一下呢?
果然在这种科普贴里 一些新注册的小号都不进来的。
哈尔滨工程大学已故院士徐玉如的"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;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,不过探索者号的潜深为1000M,于1994年9月至11月初在中国南海进行了为期四十多天的海上实验。在徐玉如院士的带领下,哈尔滨工程大学成立了水下机器人技术国防科技重点实验室,该实验室以水面水下智能装备为主要研究方向,现有仪器设备1072台套,设备总值达7160万元。目前有固定人员50人,其中长江学者特聘教授1人,教育部新世纪优秀人才支持计划1人,享受国务院政府特殊津贴获得者2人。现承担各类科研项目48项,经费总额为16757万元。近年来,实验室培养了大量高水平人才,其中博士生毕业人数48人,硕士生毕业人数276人。 主任:苏玉民 教授。不过不知道有什么类型的产品。
话说现阶段都没黑匣子信号了,我国的下部计划是什么。都没声音啊,而且自从上次被要求船上记者不随便发布新闻后,一直没有我们救援队的消息,最近都是海盾 海盾 金枪鱼 金枪鱼,有种不甘心被兔子抢头条的样子,兔子最近也很低调,不知道我们的人现在是用何种方法在搜索?
潜龙一号应该是CR-01和CR-02的后续型号
蓝鳍金枪鱼是533,能塞鱼雷管里发射,美国核鱼能带着走
LZ贴的中国的设备看起来都太大了,只能通过水面船只运载,或者核潜扛在背上?实际上海洋大学的旗鱼看起来能塞鱼雷管,不过当时出的数据只能潜100m。
耶格尔 发表于 2014-4-16 21:33
问个问题,既然我们有这么多的设备,为甚么不一古脑的运过去,实地测试一下呢?
一、技术确实不如美国先进。TPL-25型拖曳声波定位仪是目前参与搜索国家中最先进的装备。

链接:news.china.com.cn/live/2014-03/24/content_25683246.htm

二、美帝用声波定位仪定位了黑匣子所在的大致海域,肯定不会让兔子来接手剩下的工作,让使用美国装备的澳大利亚来接着搜索具体位置,甚至打捞,是理所当然的。

三、从兔子的角度看,海底搜索不再发射信号的黑匣子就是大海捞针,可能长期没有结果,这时候过去如果长期找不到,舆论压力更大,不如让美国和英国,包括使用美国技术的澳大利亚先去搜索看看。
问个问题,既然我们有这么多的设备,为甚么不一古脑的运过去,实地测试一下呢?
都是实验室产品,没有什么应用能力。要行的话,拉出去实战。
fengxiao761 发表于 2014-4-16 21:52
一、技术确实不如美国先进。TPL-25型拖曳声波定位仪是目前参与搜索国家中最先进的装备。

链接:news. ...
第三条理由应该不存在,俗话说,光脚的不怕穿鞋的,和美英比,我们就是光脚的,没那么多顾虑!