在国内外典型深海载人潜水器载体框架结构设计应用研究的基础上,结合大坝深水检测作业的工程应用需求,从设计原则、选材分析、设计载荷、安全系数和设计方案等方面,通过对比分析浅深度与深海载人潜水器载体框架的异同点,结合设计难点总结了大坝深水检测作业载人潜水器载体框架的设计思路与方法,并对两种载体框架设计方案的强度校核结果进行了比较分析,对载体框架进行设计优化.结论可为同类型、浅深度的水下检测作业装备载体框架设计提供参考.

深潜救生艇是一种可与沉没失事潜艇对接,援救出被困艇员的载人潜水器,是执行潜艇救生保障的核心装备,对潜艇的安全保障具有重要意义,历来受到拥有潜艇国家的高度重视.本文对目前国外深潜救生艇的现状进行梳理,分析和归纳了当前国外深潜救生艇的救援能力,并对未来的发展趋势进行了展望.

Deep-sea submersible is an important equipment for China to explore the far-reaching sea, the "Jiaolong" sea exploration project was proposed in the "13th Five-Year Plan", which is the overall layout and planning of the national marine cause. Through decades of technological leapfrog development, the "Jiao Long", "Qian Long" series, "Hai Long", "Hai Ma", "Hai Dou", "Hai Yan" and other deep-sea series equipment of different types and depths have been developed, and gradually developed to the lineage. In the future, according to the needs of marine scientific research, the development and utilization of marine resources, and the maintenance of marine rights and interests, more deep-sea equipment that meet the actual requirements will be developed. This paper draws lessons from other high-tech fields, carries out the exploration and research of submarine genealogy, and builds the genealogy framework.

Unpowered descent/ascent is the preferred way for deep-sea Human Occupied Vehicle (HOV) to descend and ascend. Unpowered descent/ascent can greatly save the energy of the HOV to improve the underwater operation time, which is one of the important foundations of underwater operation ability of the HOV. In this paper, “Jiao Long” HOV is taken as the research object. Based on the model of unpowered descent/ascent motion, the force of the HOV is analyzed and the prediction method of unpowered descent/ascent motion of the HOV is formed. The method is verified by using the data of “Jiao Long“ HOV’ s 7000m class sea test. The feasibility and effectiveness of the method are verified by comparing with the data from sea test, which can meet the requirements of engineering application. The unpowered descent/ascent motion prediction software of the HOV is developed based on MATLAB platform, which provides reliable technical means for accurate control of unpowered descent/ascent motion in practical application.

为满足我国大坝深水检测与修补加固技术的发展需求,提出了适用于水库大坝特殊环境和边界条件的深水检测载人潜水器的新思路与解决方案,设计和制造了国内首台大坝深水检测载人潜水器.针对高坝大库深水复杂环境的特点,攻克了潜水器宽视野观测、水下作业和安全等技术难点,形成了具有自主知识产权的大坝深水检测成套技术装备,通过水池试验、水库试验以及应用试验充分验证了该潜水器优异的总体性能.总结了大坝深水检测载人潜水器各系统的主要设计理念,对研制过程及意义进行了简要的描述,可为后续类似潜水器装备的研制提供借鉴.

为加快我国深海装备谱系化建设,更好服务于潜水器成果信息统计工作,对国内外深海装备的发展态势及谱系化分类方法展开研究.对潜水器发展趋势进行分析预测,结合我国已有的潜水器基础和关键技术,开展系统性的规划、分类与梳理,形成了覆盖全海深全海域的载人/无人深海装备、技术和标准分类方法.这能够有效提升我国潜水器谱系化信息及成果的规范化和标准化管理水平,对我国掌握深海尖端技术动向、谋化深海装备发展方向以及促进潜水器谱系构建具有十分积极的作用.

在充分调研VR技术在航空、军事、工程设计、营销展示、文化娱乐、教育等方面应用现状的基础上,追踪载人潜水器的设计制造、全寿命过程及其衍生物,深入发掘与VR结合的应用模式及VR的不同展现方式.从辅助设计制造、航行运动仿真、操作教学与培训、维护保障等方面提出对VR的需求,为VR在载人潜水器领域的应用提供支持.

海水密度、耐压结构体积、浮力材料体积以及液压油体积等随下潜深度的增加均会发生不同程度的变化,导致潜水器潜浮压载不匹配.潜浮压载直接影响载人潜水器在上浮、下潜过程中的速度控制以及在深海中的悬停、着陆和作业,因而对潜浮压载匹配方法的研究具有非常重要的工程实际意义.本文首先建立载人潜水器无动力潜浮运动数学模型,分析潜水器耐压结构、浮力材料和液压油的浮力损失,建立载人潜水器无动力潜浮运动压载匹配方法.通过与蛟龙号载人潜水器和深海勇士号载人潜水器的海试数据对比分析,有效验证了该方法的可行性和有效性.

传统的潜水员只能适应60m以浅的大坝维护工作,传统ROV无法充分发挥专业人员的辨查能力,载人潜水器能够弥补潜水员与ROV的不足,必将在高坝水库领域发挥重要作用.然而,高坝大库使用环境有其特殊性,不能把海洋中应用的载人潜水器简单的照搬到该领域,必须解决如下关键问题:①潜水器作业固定,潜水器在水下重量较小,当进行作业时,受到的反作用会影响作业效果,因此必须针对大坝检测的特殊需求,解决潜水器作业固定;②潜水器水下定位,潜水器水下作业必须靠近大坝,由于大坝面声波的强烈反射,声学定位设备在大坝检测中难以精准定位,因此需要研究新的定位方式;③潜水器作业工具搭载,潜水器搭载不同的工具可进行不同的作业,需要研究工具搭载的适配性;④潜水器宽视野观察窗,潜水器在大坝面进行作业时,需要操作员进行近距离观察,以查找微小裂缝,因此需要对观察窗进行深入研究,以提供操作员宽范围的视野空间.载人潜水器检测技术运用于高坝深库行业,具备良好的应用前景.