【推荐阅读】“奋斗者”号胜利返航 声学系统对它有多重要?

来源:仪征中学 时间:2022-04-13
 

  11月28日,我国自主研制的万米载人潜水器“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试胜利返航。在11月10日8时12分,继“蛟龙”号和“深海勇士”号之后,“奋斗者”号成功坐底世界最深处马里亚纳海沟,坐底深度10909米,这意味着中国载人深潜事业取得新突破,我们可以驾驶潜水器到达海底世界的任一角落。

  但是到了深海,伸手不见五指,电磁波受海水的吸收影响,衰减特别大。电话肯定是打不了,更别说地图导航和微信了。而光学辅助成了“近视眼”,一般是几十米开外就难以看清了。潜航员怎么才能找到正确的路线呢?

  不要担心,我们还有声波!声波在水中传播时衰减远小于电磁波,成了潜水器的通讯导航利器。

  中科院声学所作为我国载人潜水器声学系统的总负责单位,从“蛟龙”号开始,就一直为载人潜水器研制必需的声学系统,为潜航员安全驾驶提供了可靠的技术保障。

  今天我们就来认识一下载人潜水器上的声学系统。

  注意,下面开始划重点,潜航员“驾考”必考题之声学系统篇~

  水声通信机是潜水器与母船之间沟通的唯一桥梁。它支持4种通信模式,分别是相干水声通信(用于图像等数据高速实时传输)、非相干水声通信(用于数据和文字等传输)、扩频通信(用于恶劣条件下的指令传输)以及单边带调制技术(用于语音传输,实现水下打电话)。

  很明显,下潜阶段的主要工作模式是非相干水声通信。

  到达海底,“路况信息”声纳一扫全知道

  在陆地上开车之前,我们首先需要知道前方的实时路况。潜水器到达海底开始作业之前,也要通过各种声纳“侦察”一番。

  测深侧扫声纳通常安装在潜水器的两侧。测深声纳通过测量海底深度信息获取潜水器两侧海底的地形(高低起伏),而侧扫声纳通过感知海底反射声波来获取海底的地貌(比如判断主要成分是岩石还是淤泥、是否有矿)。最终,就可以获得潜水器两侧海底的微地形地貌,以及海底和水中的目标,探测距离达200~300米。

  简单来说,测深侧扫声纳和前视成像声纳为潜航员绘制了方圆200余米的海底地图,根据地图就可以规划潜水器的行走路线了。

  但是这还不够。开车行驶在公路上时,我们常会看到 “前方施工,请绕行”“前方隧道限高3米”等提示标语。在海底,载人潜水器也会碰到这样的状况,谁来提醒潜航员呢?这时候,避碰声纳开始显神通了。


 
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