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海燕象征着什么精神“免费分享”
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在部署海盐之前,研究人员做了最后一次体检。
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在2018年上半年连续两次实验中,天津大学自主知识产权的“海燕”以优异的性能实现了既定目标,实现了国产水上滑翔机工作深度和航行里程的新突破——
今年4月,“海燕”万米水上滑翔机在马里亚纳海沟附近水域潜至8213米,创造了水上滑翔机工作深度的世界纪录。
5月14日,“海燕-L”连续跑了119天,完成862个航段,续航里程2272.4公里,再次创造了国内水上滑翔机连续工作时间最长、实测航段最多、续航里程最长的新纪录。
从2005年的100米深度到2009年的500米,再到2018年的8213米,海燕研究团队从零开始,将“问海”的梦想一步步变为现实。
10多年潜心研究、示范和应用“大显身手”
形状像鱼雷,长度2.3米(不含天线),直径0.22米,重量约78公斤,与传统的无人无缆水下机器人(AUV)相比,海燕又轻又薄。
天津大学海燕-"混合驱动水下机器人关键技术及应用"项目聚焦于一种新型无人无缆水下自主机器人。它结合了浮力驱动和螺旋桨推进技术,不仅可以实现与AUV相同的转弯和水平运动,还具有传统水下滑翔机的剖面滑翔和之字形运动能力。
世界上第一架水上滑翔机诞生于1991年。“2001年,我在一篇文章中了解到国外水下滑翔机的研究进展。海洋环境和资源勘探的需求,使得水下机器人的活动能力从定点扩展到大范围,从浅海扩展到深海,从短时间扩展到全天候,水下滑翔机是实现这些目标的有效手段。所以我们的团队专注于水上滑翔机。”天津大学副校长王树新介绍。
加上王树新,当时团队只有四五个核心成员。由于该技术在国外被严密封锁,国内相关研究尚属空白。每个人都要从寻找信息开始,从设计到组装都要自己动手。
“没有经费,我们就在学生实习用的小作坊里做研究,在天津大学青年湖试水。”王艳辉,天津大学机械工程学院教授,当时还是硕士研究生。自2002年加入团队以来,他从未离开过这项研究。
续航里程是水下无人滑翔机的重要指标,找到合适的能量功能材料是关键。“为了解决这个问题,项目组进行了无数次头脑风暴。每天,实验都进行到深夜。这种状态持续了一个多月,但是什么也没有发现。那段时间,每个人都在受苦。”王艳辉说。
一天晚上,王树新的灵感突然出现:尝试一种用在衣服表面的石蜡。“没想到,这就是我们一直在寻找的能源材料。”测试结果让王艳辉等人大吃一惊。
2005年,团队成功研制出温差能驱动的第一代水上滑翔机,工作深度100米。2009年,海燕二代混合推进水下滑翔机研制成功,工作深度500米。也是在今年,该团队将其命名为海燕,这意味着它像燕子一样轻,饱经风霜。海盐也是一种支持项目参与者的精神。
2014年春,海燕参加标准化海试中期评估。在第三方的监督下,成功完成了单循环、多循环、长航程等一系列任务,创造了当时中国水上滑翔机无故障航程最长、时间最长、节段运动最多、工作深度最大等多项纪录。
如今,海盐在中国海洋关键技术和示范应用方面率先“大显身手”,已成功应用于南水北调水源区水质监测、南海环境调查、海洋国防建设等国家重大工程。
813米深海探险,马里亚纳带着荣誉归来
马里亚纳海沟是目前地球上已知的最深海沟。在国家部委的大力支持下,2018年海燕团队开发了200米、1500米、4000米、10000米等不同深度谱系的水上滑翔机产品,为前往马里亚纳海域做好了充分准备。
两艘海燕-1500、一艘海燕-4000和一艘海燕-10000同时出海,其中第一次出海的海燕-10000最受关注。虽然实验室已经进行了各种设备测试,但团队的每一个成员仍然感到很大的压力。
“每次海燕出海,我们的心情都像等待孩子平安归来一样焦虑。”王艳辉说,“台风、暗流以及海试中可能遇到的海底巨大压力,对海燕来说都是挑战。”
“有时候,即使晚回来一两个小时,对我们来说也是一种极大的折磨。”杨明,课题组博士生,1992年出生,四年前和海燕一起出海,当时他正在做本科毕业设计。在他的记忆中,最让人担心的时间是海燕-4000比预计回家时间晚了两个小时。“大家都悬着一颗心,急切地等待着海燕从电脑里回来的信号。”杨明说。
在国际上,水上滑翔机在实验中“迷路”并不少见,找到它们真的是“大海捞针”。担心“海燕”会迷路,该研究小组27岁的博士生李甚至发明了一种自己的算法,可以在失去联系的几个小时内估计水下滑翔机的可能位置。虽然这个算法在海燕还没有100%回收率的实际机会,但在一次实验中,意外回收了其他团队的潜水器。
“在马里亚纳海域,我们五个人轮流值班。当船上的设备接收到‘海燕’号浮出水面并标注其当时经纬度位置的信号时,我们都非常兴奋。”杨明说。科研船回收海燕后,大家都下载了它第一次带回的数据。当深度达到8213米时,全队沸腾了。
平均年龄39岁,更多年轻人梦想深海。
杨少琼,天津大学机械工程学院讲师,2017年加入海盐团队。
发现,这个平均年龄39岁的团队很不一样。每个人好像都有一种精神力量,即使每天工作十几个小时、每年有100多天是野外作业、经常“漂”在海上,也没有抱怨;他们动手能力强,1人站在二层甲板上指挥,1人操控吊车,1人套网,1人控制缆绳,挂钩、起吊、布放、卸钩、入水,个个是把“好手”;他们事必躬亲,极为较真,少做一次实验,都感到“不踏实”……
遭鲨鱼攻击、偶遇海豚群、帮船长修船,王延辉他们都经历过。因为经费有限,他们也曾放弃两三千吨重的科学调查船而租用小渔船。2013年,在南海做实验时,渔船刚开出二三十海里就出现了故障,甲板开始进水,当时是夜里12点左右,王延辉等人一边观测着“海燕”的测试数据,一边淘水自救,“现在想想挺后怕的,所幸很快救援船就赶来了。”为了不耽误实验进度,清晨,王延辉他们又租用了另一艘渔船出海了。
“海燕―10000”水下滑翔机从调研、设计、制造、组装到测试,只有不到1年的时间,为了赶时间,团队成员牛文栋、兰世泉、邵来、李玉丛、孙超、密德元、王超、孙通帅、卢法良和崔陈铭等经常在实验室干到晚上12点。为了确保海试的成功,李昊璋、张士鹤与白勇民在春节期间坚持工作,完成了能源模块和控制模块的组装,并搭建了多套自动测试系统,可以一个人同时测试多台设备。
“从青岛出发前往马里亚纳海沟附近海域,和台风‘捉迷藏’多走了好几百里,但船还是晃动得厉害,人在船上站都站不住,物品洒落一地。即便是像我这样每年都出海的老船员都极为难受。”王延辉说,这次和他一起出海的团队中,多是“90后”的年轻人,他们更是晕船晕到站不起来。
凭借灵活小巧的身姿,“海燕”可以较长时间地跟随海洋动物,与鲸共舞,获取数据,还能通过扩展搭载声学、光学等专业仪器,成为海底的“变形金刚”,在海洋观测和探测领域大显身手。2017年,12台“海燕”针对“中尺度涡”现象,历时近2个月,先后编队、协同组网,并首次获得台风过境海域水文数据。
中国海洋学会、中国太平洋学会等曾评选出“中国海洋十大科技进展”,“海燕”水下滑翔机位列其中。“我们的技术在不断进步,曾经的梦想一点点变成现实,这是我们工作最大的乐趣和回报。”王树新说。
《 人民日报 》( 2018年08月14日 09 版)
本文源自人民网-人民日报
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