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第51章 水下机器人

第五章第八节水下机器人

海洋的诱惑

人类今天正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的

不断增加,人类消耗的自然资源越来越多,陆地上的资源正在日益减少。为了生存和发展,

人们开始向海洋进军,向其他星球进军,海上石油的开采正是这一大进军的前哨战。

海洋占地球表面积的71%,它拥有14亿立方公里的体积。在海底及海洋中,蕴藏着极其丰富

的生物资源及6 000亿亿吨的矿产资源。海底锰的藏量是陆地的68倍,铜的藏量为22倍,镍

为274倍,制造核弹的铀的储藏量高达40亿吨,是陆地上的2 000倍。海洋还是一个无比

大的能源库,全世界海洋中储存着2 800亿吨石油,近140亿立方米的天然气。因此,洋底的

探测和太空探测类似,同样具有极强的吸引力、挑战性。

众所周知,海底世界不仅压力非常大,而且伸手不见五指,环境非常恶劣。不论是沉船

打捞、海上救生、光缆铺设,还是资源勘探和开采,一般的设备很难完成。于是人们将目光

集中到了机器人身上,希望通过机器人来解开大海之迷,为人类开拓更广阔的生存空间。

历史性突破——水下6 000米无缆自治机器人

1997年6月,在烟波浩渺的太平洋,中国的“大洋1号”考察船停泊在夏威夷以东1 000海里

的海面上,5 000吨的考察船就像一片树叶似的,时而被海浪推上波峰,时而又抛到波谷。

考察船上的人们忍受着摄氏40度的高温,站在摇晃的甲板上俯视着海面,正在焦急地等待着

,寻找着什么。“看!上来了”,有人喊道。顺着手指的方向人们看到了一个貌似鱼雷的家

伙浮出了水面,这正是人们急切盼望的“CR-01” 6000米水下机器人。

科学家们从机器人的机舱里取出一面鲜艳的五星红旗,是它伴随着机器人潜入5 179米的太

平洋海底。五星红旗迎着海风飘扬,它向世人宣告,中国的6 000米自治水下机器人的工程

试验获得了成功,它是我国成功发射的第一颗“返回式海底卫星”,标志着我国自治水下机

器人的研制水平已跨入世界领先行列。

世界上第一台无人潜水器“Poodle”诞生于1953年,迄今已有45年的历史。最初的20多年

发展缓慢。70年代,随着海上石油开采的兴起,水下机器人的发展掀起了高潮。这一时期开

发出一批能在不同深度、可进行多种作业的机器人。它们可用于石油开采、海底矿藏调查、

打捞作业、管道铺设及检查、电缆铺设及检查、海上养殖以及江河水库大坝的检查等方面。

估计目前世界上已研制成的遥控水下机器人(ROV)在1 000台以上。

1986年863计划实施之前,我国研制的都是有缆遥控水下机器人,工作深度仅为300米。在86

3计划精心组织下,经过6年的艰苦努力研制出两台先进的无缆水下机器人。1994年“探索者

”号研制成功,它工作深度达到1 000米,甩掉了与母船间联系的电缆,实现了从有缆向无

缆的飞跃。从1992年6月起,与俄罗斯科学院海洋技术研究所合作,以我方为主,开始研制6

000米无缆自治水下机器人。1995年8月, CR-01 6 000米无缆自治水下机器人研制成功,

使我国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6 000米自治水下

机器人的少数国家之一。

在高压环境下,耐高水压的动态密封结构和技术也是水下机器人的一项关键技术。机器

人上的任何一个密封的电气设备、连接线缆和插件都不能有丝毫渗漏,否则会导致整个部件

甚至整个电控系统的毁灭。

水下机器人的回收至今仍是一个没有完全解决的问题,尤其是在深海区的回收更加艰难

水的粘度比空气高,使得水下机器人能耗很大。特别是自治水下机器人(AUV),它既不

能采用太阳能电池,也没有脐带缆不断地供电,只能靠自带的蓄电池,从而限制了它在水下

的工作时间。因此开发应用比能率高的新的能源,将是AUV向远程、大范围作业发展的关键

海上打捞

1963年,在西班牙东海岸地中海的海滩上,风景秀丽,气候宜人,游人漫步在明媚的春

光中。突然,天空中轰的一声,一颗巨大的火球从天而降。原来这一天驻欧美军举行空军训

练,一架KC-125空中加油机在给B52轰炸机空中加油时,因摩擦生电引燃了机上的燃料,两

架飞机同时起火,飞行员紧急跳伞,飞机坠毁在海边附近 。令人震惊的是,B52轰炸机带有

5颗氢弹,它们的威力相当于100万吨TNT炸药!

这一消息激怒了西班牙的老百姓:“氢弹爆炸整个西班牙都要完蛋!”“叫他们马上把氢弹

弄走!”

五角大楼连夜召开紧急会议,然后指示驻欧海军部队立即出动,千方百计找回丢失的氢

弹。海军派出部队和各种舰艇及蛙人进行搜索,费了九牛二虎之力,在一个村子附近的海边

找到了3颗,在一片海滩中找到了第四颗,但就是找不到第5颗。

于是,人们议论纷纷:“苏联间谍穿了潜水服把它捞走了!”“国际恐怖组织派蛙人偷

走了!”“氢弹正在嗒嗒响,随时都可能爆炸!”

在万般无奈下,海军只好求助于刚刚制成的阿尔文号载人潜水器。阿尔文号看上去像一

艘微型潜水艇,但它前面装有一个长长的机械臂,并装备有各种传感器。

阿尔文号慢慢地沉入漆黑的海底,它头部的探照灯照亮了前方几十米处的海水,由于潜

水器和探照灯都靠电池供电,它的工作时间受到限制,需要经常升出水面更换电池。经过十

几天紧张地搜索,终于在850米深的海底找到了最后一颗氢弹。可是氢弹降落伞的伞绳与海

底的水草紧紧缠绕在一起,无法把它解开,如果硬拉又怕引起爆炸。阿尔文号只好把氢弹周

围的情况拍摄下来,带回去研究对策。

打捞指挥中心接到报告后,调来了名叫“科夫”的有缆遥控水下抢修车。这是一台遥控水下

机器人,它长5米,重1 400公斤,身上装有4个浮筒,它还装备有摄像机和探照灯,以及

打捞和修理沉船用的巨大的机械手。科夫根据阿尔文号的情报找到了失落的氢弹,然后在水

面母舰的遥控下准确地测出了氢弹的位置,再用它的机械手牢牢地抓住它,稳稳地托着它离

开了海底,缓缓地升到了海面。氢弹终于被找回来了!科夫机器人立下了汗马功劳。以后,

“科夫”被作了进一步的改进,制成多种用途的系列产品,用来回收鱼雷,打捞失事舰艇,

安装水声传感器等,直到80年代末它才退役。