海洋地球物理与海底构造学 (12)

第二章海底构造的地球物理研究方法2.5 其它海底构造观测技术 1.概述 海洋科学很多重要的突破都是技术发展的直接结果。近几十年来，高度发展的现代科学技术（计算机技术、微电子技术、声学和光学技术及相关的遥感技术）在海洋研究中的应用，建立了一整套从卫星、飞机遥感、海洋各个层次调查、浮标阵、水下潜水器到海底实验室、深海钻探等立体调查技术系统。使海洋科学的调查、观测、资料处理、计算和实验技术发生了深刻的变化，使我们认识海洋的能力大为提高。

海洋工程师发明了许多种仪器。海洋学仪器和考察船是研究海洋的工具，可用来观察、取样、与海洋接触，如果没有这些工具，我们就不能详细地了解海洋环境。

从大陆架到深海大洋，是石油、天然气、水合物、铁锰结核等矿物资源的赋存场所，又是海底扩张、板块构造、古海洋学和全球构造等学说的发源地。

探索海底的主要手段是海洋地质调查，即利用地质、地球物理和地球化学等多种综合手段探测和查明海底地形、地质构造、沉积物、岩石和矿产资源分布状况。海洋地质调查只能借助海洋地质调查船进行工作。

海洋地球物理学的发展与调查船只和平台的使用密切相关，它们有效地扩大了调查范围、检测了新的仪器并且开展了新的实验。20世纪50、60年代，由于政府对海洋调查的大力支持并且给了科学家充分的空间开展他们的研究，因而海洋地球物理学在这期间取得了前所未有的进步。

二战后大洋磁条带、热流和地震构造的发现，对板块构造理论的发展起到了重要的作用。到了20世纪60、70年代，为了繁荣经济、发展科学，大量的多学科调查船、大洋钻探船和商业地震勘探船开始执行任务。用于海洋调查的仪器还用于破冰船、核潜艇、驳船、飞机、载人潜艇利遥控潜水器上。核攻击潜艇运行速度是普通船的二倍以上，而且声学上是安静的，并不受海况和冰况的影响，因此它们对于基础研究非常有用。

第二章海底构造的地球物理研究方法

2.5 其它海底构造观测技术 2.考察船

◆最重要的海洋学仪器是考察船，没有船的话，海洋

学家就没有能载着他的其他仪器出海使用的基地。

◆不少海洋考察船是用别的船改装的，虽然这些船原

来并不是考察用的，不免具有一些限制，但是能很

好地完成任务。

◆现代的海洋学考察需要能执行多项不同任务，能载

多种设备，有高度适航性的船。

考察船的几项主要指标

1．费用：造价、操作和维修费。

2．机动性：低速或停车时的机动能力。

3．适航性：在大风浪中稳定。

4．续航力：在海上至少能停留一个月。

5．实验设备及电子设备：搜集海洋资料电子设备没有干扰。能把仪器下放到深海海底。

6．生活设备：具有供船员和科学家使用的休息和生活的设施。

此外，考察船还必须满足：

◆能适应新的、专门的仪器和技术

◆能够带有深潜器、钻机和大型海洋浮标

◆现代海洋学考察船要拥有船用计算机系统

海洋科学考察船——大洋一号

建造：沪东船厂,

出厂日期：1981.1

航速：19.29节,

最大航速：20.6节

总长：104.137,

型深：6.85

型宽：13.674

吃水：4.90

排水量：3324.35

总吨位：2579.07

主机：二台最高转速 220

实际马力 5280*2

续航天数：30

续航里程：7000海里

淡水满载量：397.96

队员：43, 船员：58

第二章海底构造的地球物理研究方法2.5 其它海底构造观测技术 3.潜水器

在人类征服海洋深处的征程中，潜艇立下了汗马

功劳。然而，即使是核潜艇，一般也只能在300～400米的海洋深处活动，面对占地表77％以上面积的深于3000米的海洋，人类创造潜水器征服了深海。

潜水器是深海科学研究、资源调查必须的深海运载和作业装备，是深海高技术的典型代表，是人类进入占地球表面积71％的海洋内层空间、认识海洋、勘探、开发海洋资源必不可少的手段。

潜水器既是深海探测的工具，又是进行水下工程的重要设备。深海潜水器可以运载各种装置、机械设备、甚至人员到深海特定区域的超常环境中，进行特定作业的深潜装置。

1953年，法国人奥古斯特·皮卡德设计建成“的里雅斯特”号自航式潜水器，1960年1月23日由奥古斯特·皮卡德的儿子雅克·皮卡德以及另一名潜水员美国海军上尉唐纳唐·维尔什共同乘坐，闯荡万米深渊——马里亚纳海沟，创下了10916米的世界纪录。

如果说７０年代以前人们热衷于深潜器去深海底探险，追求下潜的深度，那么，７０年代以后，人们便热衷于把深潜器作科学研究和为海洋开发服务。因而，深潜器的商业和科学应用掀起了一个高潮。

目前深潜器主要用于海洋考察、探索、打捞、水下作业和救生。

1988年，法国研制成可下潜6000米的深潜器，可载3人，进行摄影、录像，还有两只分别为7个和5个自由度的机械手，用来采集海底样品。

1989年，日本建造了可达水深6500米的深潜器。

80年代以来，我国也开始了深潜器的研制，第一艘载人深潜器最大下潜深度达600米。第一台无人遥控深潜器于1985年底研制成功，潜深200米。

日本“深海6500号”(SHINKAl 6500)

(SHINKAl 6500) ““深海6500号”最大下潜深度为6500米，是世界上同类潜器的下潜最深的。该潜器于1989年建造完工，现归日本海洋科学技术中心管理使用。预计2007年创下“深海6500

6500””建造以来下潜1000次的纪录

按照习惯分类，深海潜水器可分为无缆自治潜水器(AUV)、有缆遥控潜水器(ROV)、载人潜水器(HOV)以及其他深海勘查设备等。

随着当今计算机、人工智能、水声、图像处理等技术的飞速发展，作为简单观察型的无缆自治潜水器(AUV)和作业型有缆遥控潜水器(ROV)技术已得到长足发展，已经在深海科学研究、深海资源勘探等方面得到大量应用，逐步走上了商业化的道路。

在复杂和恶劣的水下环境里进行比较复杂的水下观察和采样等作业时，需要人通过眼睛、大脑思维和手的闭环控制，将设备所捕捉到的水下实际信息及时进行综合整理分析，迅速得出准确的处理意见或创造性的决策，操作机械手进行正确而有效的水下作业，这需要载人深潜器(HOV)来实现，目前国际上超过4000米水深的载人潜水器共有5台，分属美国、日本、俄罗斯和法国，正在研制开发的有3艘，其中包括中国正在研发

的7000米载人潜水器。

载人和无人深潜器在技术上各有独特的一面，并且在深海作业中相互依赖、协同作业、安全互救、技术优势互补。