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蛟龙号载人潜水器

本词条由 知无不言 2025-12-31 13:01:45 编辑发布 流量次数:

蛟龙号载人潜水器是中国自主设计、自主集成的深海探测重器,长8.2米,宽3米,最大下潜深度达7062米,可覆盖全球99.8%海域。其配备高速水声通信系统、高精度悬停定位及无动力下潜上浮技术,支持3人团队开展海底生物采样、热液探测、资源勘探等任务。自2009年海试以来,累计完成超300次下潜,2025年更与“奋斗者号”协同完成北极冰区深潜,拓展了我国全海域深潜能力。作为国际深海科考标杆,蛟龙号持续推动中国深海技术迭代与全球海洋治理合作。

中文名:

蛟龙号载人潜水器

英文名:

Jiaolong manned submersible

总设计师 :

徐芑南院士

长度 :

8.2米

宽度 :

3.0米

高度 :

3.4米

空重 :

不超过22吨

最大载荷 :

240公斤

载员 :

3人

设计最大下潜深度 :

7000米级

最大速度 :

25海里/小时

巡航速度 :

1海里/小时

运用领域:

深海探索、海底作业等

生产单位:

中国船舶科学研究中心

蛟龙号载人潜水器(Jiaolong manned submersible),简称“蛟龙”号,是中国自行设计、自主集成研制的首台深海载人潜水器。它具备海底作业、定位系统等多方面能力,能够为科学家搭建探索和研究深海的稳定可靠平台。

蛟龙号载人潜水器.png

研制背景


1990年,中国大洋矿产资源研究开发协会(以下简称“大洋协会”)经国务院批准在北京成立,标志着中国正式进入海底矿产资源的勘探和开发领域。1991年,大洋协会依据《联合国海洋法公约》被核准为深海采矿先驱投资者,获得了15万平方公里太平洋矿区的专属勘探权和优先开采权,该矿区属于多金属结核矿,位于5000多米深的海底。1992年,中国船舶重工集团公司第702研究所(以下简称“702所”)提出建造中国载人潜水器的构想。

研制历程

  • 启动与筹备:2002年,中国科技部将“蛟龙”号深海载人潜水器研制列为国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项,启动了“蛟龙”号载人深潜器的自行设计、自主集成研制工作。大洋协会作为业主,负责统筹整个项目;702所作为研发主体,负责整体设计和总装;徐芑南院士担任总设计师。
  • 组装与试验:2007年9月1日,在多个部门的密切协作下,“蛟龙号”完成组装。同年10月3日,蛟龙号潜器水池试验全面展开,经历了104个昼夜、53次水池试验。2008年3月,蛟龙号潜器完成水池联调试验,具备了海试条件。
  • 海试与突破:2009年8-10月,“蛟龙”号在南中国海首次开展了1000米载人深潜试验,最大下潜深度达1109米,使中国成为世界上第五个具备1000米深度载人深潜能力的国家。2010年5-7月,“蛟龙”号在南中国海成功完成了3000米级海上试验,最大下潜深度3759米。2011年7-8月,“蛟龙”号在东北太平洋中国大洋协会多金属结核勘探区成功开展了5000米级海上试验,最大下潜深度5188米。2012年6月27日,“蛟龙”号在7000米级海试第五次下潜试验中,最大下潜深度达到7062米,创造了世界同类作业型潜水器的最大下潜深度纪录,标志着中国成为继美、法、俄、日之后第五个掌握大深度载人深潜技术的国家,宣告中国从此进入了载人深潜新时代。

应用拓展

  • 试验性应用航次:2013年6月,“蛟龙”号开始第一个试验性应用航次,为科学家提供了探索和研究深海的稳定可靠平台。自此,中国科学家们迎来了亲入海底开展研究的新时代。
  • 国际合作与科考:2014年12月18日,搭载着“蛟龙”号的“向阳红09”母船驶离毛里求斯路易港,前往中国西南印度洋多金属硫化物矿区开展科考作业,这是中国载人潜水器首次在印度洋下潜。此后,“蛟龙”号多次在国际海域开展科考作业,取得了丰硕成果。
  • 技术升级与改造:2017年,中国国家重点研发计划“蛟龙号载人潜水器科学应用与性能优化”项目启动,围绕热液区、深渊区前沿科学研究需求,对“蛟龙号”进行技术性能优化。2018年底,“蛟龙号”完成了载人球壳结构全寿命监测、框架结构调整设计与建造、水下灯光视频系统改进等9大类技术升级。
  • 近期动态:2024年5月28日,搭载“蛟龙号”的“深海一号”科考船顺利回到青岛国家深海基地码头,标志着中国首个大西洋载人深潜科考航次任务圆满完成。同年8月,“蛟龙号”在西太平洋海域顺利完成航次首潜,这是其第300次下潜。9月,其成功完成2024西太平洋国际航次第14潜。2025年3月,“蛟龙号”完成关键部件的升级换装,开展水池试验。9月26日,由蛟龙号等执行的中国第15次北冰洋科学考察任务圆满完成。10月,“蛟龙”号成功实现中国首次北极冰区载人深潜。

系统组成


蛟龙号载人潜水器系统包含了载人潜水器本体系统、载人潜水器水面支持系统、母船增改装系统和潜航员培训系统。载人潜水器本体系统则被划分为总体、结构、舾装、电力与配电、推进、水声、生命保障等12个分系统。

蛟龙号载人潜水器2.jpg

关键技术

  • 近底自动航行:“蛟龙号”具备自动定向航行、自动定高航行和自动定深功能,可以轻松应对复杂海底环境。
  • 深海悬停定位:在海底作业时,“蛟龙号”能够精确悬停,与目标保持固定距离,有效执行各种科学考察任务。
  • 高速水声通信:“蛟龙号”配备了先进的水声通信机,能够高速传输图像和语音,探测海底小目标,保持与母船的联系。

工作原理

  • 下潜、上浮原理:“蛟龙号”是无动力自主下沉与上浮的潜水器。下潜前,根据海底作业区的海水密度确定需要搭载压载铁的重量。潜器进入海水中后,由于有压载铁,为负浮力,开始下沉。到一定深度后,根据作业需要抛掉部分压载铁,以使潜器的比重最大程度接近海水密度。坐底后,潜航员操作潜器进行标志物布防、沉积物采样和海底微型地貌勘测等作业。完成所有作业后,潜航员操作再次抛掉压载铁,潜器变为正浮力,开始上升。
  • 作业流程:蛟龙号载人潜水器海上作业流程包括潜水器维护、下潜准备、起吊、布放、水面漂浮、下潜、坐底、作业、上浮、水面漂浮、回收和母船系固等步骤。

部件组成

  • 外壳:采用钛合金外壳,厚70多毫米,能抗超高压。
  • 尾翼:采用X型稳定翼,4个推进器矢量布置,具有较高的垂直稳定性和水平稳定性。
  • 电池:使用充油银锌蓄电池,电量超过110千瓦时,能为“蛟龙”号提供长时间的动力支持。
  • 压载铁:搭载4块压载铁,可使潜水器按照一定速度下潜。到达设定深度时,可抛置其中两块压载铁,使潜水器处于零浮力悬停状态。任务完成后,抛置另外两块压载铁,使潜水器浮出水面。
  • 观察窗:有3个观察窗,为了对抗深海的压强,观察窗非常厚,外直径大内直径小。其中,最大的直径为20厘米。
  • 机械手:有两个机械手,左右各一个,可以伸缩,各有多个关节。
  • 照明摄像:头部位置安装有16个灯,分为3种类型。还安装有高清摄像机、ECCD摄像机和500万像素照相机,配备灯光与摄像设备构成了一个完整系统。
  • 载人耐压舱:舱内直径2.1米,标准载员3人。

蛟龙号载人潜水器3.jpeg

配套组成

  • “深海一号”船:“深海一号”科考船于2019年下水,接替了已退役的“向阳红09号”科考船,成为“蛟龙号”的母船。它具备全球航行能力,能够为“蛟龙号”深潜作业提供水下、水面支持,并具备数据、样品的现场处理和分析能力。
  • 专属机库:“深海一号”的船身后部为“蛟龙号”设置了一个专属机库,并通过轨道与船尾相连。在非下潜作业时,可以让“蛟龙号”免受风吹雨淋,还可以在室内完成维护维修工作。
  • DP-1动力定位系统:该系统能够在情况复杂多变的海上精确固定在需要的方位上,确保母船精准停留在潜水器上方,更好地提供通信等保障服务。
  • 信息化系统和科考设备:“深海一号”配备了多个信息化系统和科考设备,如浅地层剖面仪、多波束探测系统等,为下潜做好前期准备。
  • 大型实验室:在“深海一号”主甲板层,分布有微生物实验室、生物化学实验室、地质实验室等,具备数据、样品的现场处理和分析能力。

主要成果

  • 南海:初步查明了南海冷泉区和海山区生物群落特征,获取了冷泉区的地球化学特征,发现了6个新种和生物群落的3个优势种。初步圈定了1000米级多金属结核试采区的目标靶区,为后续开展采矿环境影响评价打下了基础。
  • 西太平洋:2013年,在西太平洋深渊海沟区,初步查明雅浦海沟北段西侧生物群落结构,认识了其微生物、细菌、古菌和真菌的多样性。2021年,蛟龙号在西太平洋区域分别开展了为期39天、41天和59天的海上调查,共完成37次下潜作业,取得中国船级社7000米级复检证书,实现了新作业纪录,作业效率显著提升。
  • 东太平洋:在东太平洋中国多金属结核勘探区,调查发现海水较深且比较平坦的海盆结核覆盖率稍低,为37.5%;在海丘斜坡上结核覆盖率有增高的趋势,最高达60%,基本查明了中国多金属结核合同区的结核分布特征。
  • 西南印度洋:在西南印度洋中国多金属硫化物勘探区,基本确定了典型热液区的活动状况及发育范围,采集了热液流体样品,并对热液喷口及附近进行了多次温度观测,进一步了解了底栖生物群落结构。
  • 西北印度洋:在西北印度洋中国热液硫化物调查区,初步查明了4个作业区的热液区位置,对热液区环境特征及生物群落结构有了基本认识。

相关合作


“蛟龙号”最关键的结构件是载人球舱,委托给俄罗斯的波罗的海造船厂制造。702所全程参与了载人球舱的制造和焊接过程,并对产品进行了检查和验收。此外,“蛟龙号”的控制系统由沈阳自动化研究所研制;声学通信系统由中科院声学所研制;浮力材料、推进器、高压海水泵、机械手、液压系统、水下定位系统、观察窗、照明设备和摄影摄像装置等部分关键设备则进口自国外。

蛟龙号载人潜水器4.jpeg

同类型号对比


中国是继美、法、俄、日之后世界上第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。在全球载人潜水器中,“蛟龙号”属于第一梯队。以下是部分同类型号载人潜水器的对比:

名称建造时间最大下潜深度水下时长简介
美国“的里雅斯特”号1960年10916米20分钟1960年,皮卡德和美国海军军官唐沃尔什乘坐“的里雅斯特号”深海潜水器前往南太平洋最深处的马里亚纳海沟探险,并抵达了海平面以下10916米的地方,这是人类有史以来首次抵达海底最深之处。
美国“深海挑战者”号2012年10898米3小时2012年3月,美国著名导演詹姆斯·卡梅隆独自乘坐潜艇“深海挑战者”号,下潜至马里亚纳海沟10898米深海底。但由于此类潜水器是直上直下,缺乏较好的海底活动能力,卡梅隆只待了3个小时,甚至连深海生物都没拍摄到。
中国“蛟龙”号2002年7062米11.5小时2012年6月27日,“蛟龙”号载人深潜器在马里亚纳海沟海试中,最大下潜深度达7062.68米,再创中国载人深潜记录,也是世界同类作业型潜水器最大下潜深度纪录。
日本“深海6500”号1989年6527米8小时日本1989年建成了下潜深度为6500米的深海潜水器,水下作业时间8小时,曾创纪录下潜到6527米深的海底。
俄罗斯“和平二号”1987年6000米17-20小时俄罗斯是当前世界上拥有载人潜水器最多的国家,比较著名的是1987年建成的“和平一号”和“和平二号”两艘6000米级潜水器。带有十二套检测深海环境参数和海底地貌设备,最大的特点就是能源比较充足,它可以在水下呆17至20个小时。
法国“鹦鹉螺”号1985年6000米-“鹦鹉螺”号潜水器最大下潜深度可达6000米,累计下潜了1500多次,完成过多金属结合区域、海海底生态等调查以及沉船、有害废料等搜索任务。

价值意义

  • 科学价值:“蛟龙”号的投入使用,使中国成为世界上少数能够开展深渊科考特别是载人深渊科考的国家之一,彰显了中国在深海装备研发领域的实力。所获得的成果将增加人们对深渊底部地球化学过程以及生命活动规律的认知,为中国的深渊科学研究提供可靠的支撑。
  • 经济价值:以海底热液区为代表的深海极端环境区域可能孕育着地球生命初始形态,是现代地球科学和生命科学的重大前沿性研究领域之一。同时,热液硫化物又是富有经济前景的重要矿产资源。“蛟龙”号的投入使用,可以为未来大尺度海底硫化物资源的快速评估提供重要的精确量化参数,提升海底热液资源的勘探和评估效率,有效维护中国在国际海底区域的重大经济权益。


蛟龙号载人潜水器
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