俄罗斯“和平号”深潜器
俄罗斯是目前世界上拥有载人潜水器最多的国家，比较著名的是1987年建成的“和平1”号和“和平2”号两艘6000米级潜水器，带有12套检测深海环境参数和海底地貌的设备，最大特点就是能源比较充足，可以在水下待17小时~20小时。电影《泰坦尼克号》里面很多镜头就是“和平1”号和“和平2”号探测的镜头。2007年8月2日由两艘“和平”号载人潜水器联合完成的俄罗斯“北极一2007”海洋科学考察，使这两艘载人潜水器再次引起世人瞩目。
“和平号”深潜器
俄罗颠科学院II·II·希尔绍夫海洋研究所的“和平一l”号和“和平一2”号深海载人潜器于1987年12月由芬兰劳马·莱波拉公司按照苏一芬联合科学技术协议建成，并在太平洋完成水下试验后投入了实际应用。自“和平”潜器使用以来， “和平”潜器获得了一系列科学数据和研究成果。
“和平”号潜器应用十年来所取得的科学成果归纳如下：
(1)洋底热液矿床研究；
(2)大西洋、印度洋、地中海洋底山脉研究；
(3)生物调查研究；
(4)包括放射性测量在内的核潜艇：“共青团员”号沉没综合海洋学研究；
(5)原则上采用新型水下技术方法对核潜艇“共青团员”号所进行的专项水下技术作业；
(6)美国、加拿大专业电影制片厂所进行的深水电影拍摄；
(7)利用深海声学拖曳综合系统和深海载人潜器“和平一l”号和“和平一2”号寻找躺在海底的物体。
和平号（俄罗斯）主要技术参数:
工作深度：6000米
科学家/潜航员：1/2或2/1
最大速度：5.0节
海底时间：10～15小时
下水年份：1987
法国“鹦鹉螺”号深潜器
法国1985年研制成的“鹦鹉螺”号潜水器最大下潜深度可达6000米，累计下潜了1500多次，完成过多金属结合区域，深海海底生态等调查，以及沉船、有害废料等搜索任务。
“鹦鹉螺”号深潜器
“鹦鹉螺” 号潜水器能够下到6 000米深的海域里。在水下搜寻方面，“鹦鹉螺”号可是大名鼎鼎。1987～l998年间，它曾多次对“泰坦尼克” 号沉船进行探测。
就拿搜寻掉落在海里的失事飞机来说，首先得找到记录飞机声音和航行的黑匣子。“鹦鹉螺”号潜水器能容纳3个人。他们在潜水器里通过舷窗观察寻找黑匣子。同时，“鹦鹉螺”号潜水器配备有全景声呐，能够探测到两侧200米范围以内的信号，还有数个照相机齐齐工作。一旦发现黑匣子的踪迹，“鹦鹉螺”号潜水器就用机械臂把它们挖起来，带回到海上。这样搜寻工作的效率就大大提高!凭着这样的本领，“鹦鹉螺”号潜水器屡立战功，在海底搜寻界名噪一时。
鹦鹉螺（法国）主要技术参数
工作深度：6000米
科学家/潜航员：1/2
最大速度：2.5节
海底时间：4～5小时
下水年份：1984
日本 “深海”(Shinkai)深潜器
深海6500”是由日本海洋科学技术中心（JAMSTEC）在1989 年研制成功，可下潜至6500 米处勘测日本周围海沟的坡度。“深海6500”是一艘轻巧的载人潜器，有着优秀的操纵机动性，先进的科考研究和观察系统。
图：“深海”深潜器
“深海6500”的主要使命：
（1）对6500m 以上深浅的海域进行研究和勘探；
（2）利用携带的各种工具和设备进行勘探作业；
（3）可以贴近海底航行，进行拍照或摄像；
（4）利用机械手和取样器，进行深海采样和安装海底观察设备。
“深海6500”采用的现代科技
充油水密电缆接插件
日本在1981 年首先研制开发了“深海2000”载人潜器（最大潜深2000 米），在开发过程中遇到了各种各样的问题，而最严重的问题是电缆连接器，如果海水进入插头，就会发生电气短路事故，不锈钢插头外壳用橡胶模压胶合，但橡胶材料会剥落导致海水进入，解决这个
问题的办法是对金属表面进行热处理，改进的金属表面热处理工艺提供了满意的胶合效果。同样的接插件模式被考虑用于“深海6500”，但进一步测试表明，胶合接插件由于更高的压力而产生问题，由于高压，插头外壳内的环氧树脂发生收缩，损坏插头。这样，在“深海6500”上最终采用了充油电缆连接器，获得了相当的成功。“深海6500”的油浸水密电缆接插件分耐压和均压二种，油浸耐压接插件用于耐压壳中，油浸均压型接插件用于油浸容器中。
钛合金耐压壳
开发科学调查型载人潜器的关键点之一是减少其在空气中的重量，而在载人潜器的各个系统中，载人耐压壳是最重的设备之一。把耐压球壳设计得较小或使用更轻的材料可减少耐压球壳的重量。完整的球形结构是减少重量的关键因素，因为不完全球壳要求球壳壁更厚。在更早的时期，曾考虑使用10Ni - 8Co 钢，耐压120kgf /mm2。但最终决定使用钛合金材料，从而使球壳变得非常轻（它的比重仅有钢的60%），不会被海水腐蚀，而强度非常好（80kgf /mm2）。当然也考虑到了大体积钛合金球壳的生产制造能力。
“深海2000”耐压球壳内径2. 2m。微电子科技的进步使显示、监控和仪表微型化，从而缩小耐压球壳的直径成为可能，经过对耐压球壳尺寸的人机工程研究和耐压球壳内部的布置，最终“深海6500”的钛合金耐压球壳内径为2m。三个观察窗供三名乘员各自使用，潜器机动用的监视器和操纵杆布置在驾驶员观察窗的周围，从而驾驶员能看着潜器外面的环境操纵潜器，其它监视器、显示器和设备布置在球壳壁的中部往上的地方，乘员可以在中下部躺下。
浮力材料（BuoyanchMaterial）
浮力材料最重要的是有足够的耐压强度和尽可能的轻，要具有抵御l300kgf /mm2 压力的特性和0. 54kg /cm3 的密度。为了达到这个要求，必须选择双重方式，这种方法是使用相同材质的两种大小不同的微小球体，较小的微小球体放在较大的微小球体之间，从而形成类似于晶体排列状，经试验获得成功。“深海6500”浮力材总容积约l5m3。
油浸电力逆变器（Oil- FilledElectric Inverter）
减少载人潜器重量的方法之一是尽可能多地使用油浸压力补偿设备，由于压力容器内包含大的子系统设备而变得又大又重。“深海2000”和“深海6500”的电池（能源）都是采用均压油浸方式。由于“深海6500”和“深海2000”都使用交流马达，所以需要DC - AC 逆变器，这些逆变器是使用电力晶体管的电子设备。“深海2000”在开发早期曾把逆变器装在耐压容器中以保持其周围环境为常压，但最终决定采用油浸压力补偿逆变器，经过大量的研究开发工作，其可行性被进一步证实。
同步水声定位系统（SynchronousPinger for Positioning）
在水下视觉范围非常短，潜器驾驶员通常会遇到定位问题。“深海2000”使用支援母船的水声导航系统，通过水下电话，位置数据被传输给潜器驾驶员。“深海6500”使用了改进的方法：由于现代微电子技术的进步，用于计算LBL（Long Baseiine Transponder Network）定位数据的计算机很小，这样，“深海6500”安装了LBL 定位测量系统。因此，“深海6500”不需母船的帮助就能非常精确地测量到自己的位置。
观察声纳（Observation Sonar (Acoustic Television)
(声学电视)潜器上通常使用障碍物避碰声纳，而“深海6500”采用了更先进的观察声纳，从而可以重现潜器前方目标的影像。
水声视频图像传输（Video Image Transmission by Acoustic Signal）
早期，只有潜器的艇员能欣赏到海底的秘密，而支持母船的乘员只能接收到潜器驾驶员的语言信号。而现代科技的发展，人们已经开发出了水声视频图像传输技术，由深潜载人潜器获取的深海视频影像可以利用接近20 ~ 30kHZ 的声波信号传输到支持母船，传输一幅256 X 256 彩色像素的静止影像仅需几秒钟。
水下降噪技术（Ouietness for the Underwater Acustics）
由于深潜载人潜器使用许多水声仪器和传感器，因此必须使潜器和母船的辐射噪声最小化。要减少水下噪声，需要付出极大的努力，因为许多设备，比如推力器等是不可忽视的噪声源，使用行星减速齿轮在降低载人潜器推力器的转速的同时，可减少齿轮噪声。为了降低母船的噪声，主机、柴油发电机组，以及其它成套专用设备安装于具有橡胶隔震垫的支架上，船体表面覆盖吸声材料以隔离来自空气中的噪声。甚至在水声换能器周围的双层甲板用辐射衰减砖片覆盖。这样，支持母船YOKOSUKA 就变成了一个世界上最安静的地方之一。
操作过程
使用多波束回波声探测器（MNBES），支持母船YOKOSUKA 能够测量海底和深潜点的轮廓图。在三名乘员进入载人球壳后，“深海6500”由A 型吊架吊起，吊架伸展并摆出舷外，释放二根升降钢索使潜器下放（至水面），潜水员解开这两根钢索和一根拖绳，潜器入海下潜。
在下潜过程中，利用长基线定位系统（LBL）支持母船跟踪潜器，潜器也能测得自身的位置。对6500m 深潜过程，平均下潜速度约43m/min。当潜水器下潜至离海底约50 ~ l00m 的高度，释放四个压载块中的二个，使潜器接近零浮力。在进行勘察作业时使用可变压载泵系统调整潜器的浮力。操纵垂直推力器，潜水器可以海底进行软着落。潜水器接下来的任务是在海床周围移动，采集样本，与母船上的科学家通话，传输视频影像等。任务完成，潜水器抛弃另外二个压载块，以43m/min 的速度上升至水面，压出主压载舱的海水使潜水器浮出水面，支持母船的潜水员把拖绳系到潜器上，潜器被拖至支持母船附近，由A 形吊架起吊上甲板。
美国“阿尔文”号(Alvin)深潜器
阿尔文号深海潜艇是目前世界上最著名的深海考察工具，服务于伍兹霍尔海洋研究所 (WHOI)。它是20世纪60年代初根据美国明尼苏达州通用食品公司(General Mills)的一位机械师哈罗德 (Harold Froehlich) 的设计而建造的。1964年6月5日下水时以伍兹霍尔海洋研究所的海洋学家Allyn Vine的姓名命名为阿尔文(Alvin)。
“阿尔文”号(Alvin)深潜器
概况
1964年6月5日下水时它的主要部件是一个钢制的载人圆形壳体，最深可下潜到1868米处。1972年，阿尔文换上了新的钛金属壳体，将下潜深度提高到了3658米。1978年它下潜到了4000米深处，1994年到达4500米。现在的阿尔文在可以在高低不平的海底地表任意移动，可以在水中自由漂浮，也可停留在海底完成科学和工程任务，同时可以进行摄像与拍照。一般阿尔文的下潜持续8小时，4小时往返，4小时工作，必要时候可以持续工作72小时。
简介
阿尔文潜艇于1964年正式建成，至今仍在服役，被大多数人称作“历史上最成功的潜艇”。 阿尔文潜艇是世界上首艘可以载人的深海潜艇，通常可以搭载一名驾驶员和两名观察员。它的首次无缆绳自由下潜深度为35英尺。现在经过无数次改进和重建，阿尔文最深下潜深度可达14764英尺。正如太空飞船能够经受几乎完全真空的外层空间的极端环境，阿尔文也必须能够经受深海处的巨大压力。
该潜艇隶属于美国伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution），可以搭载3人（1位驾驶员、2位观察员），下潜到海平面以下4500米处。它的创造者Allyn Vine是伍兹霍尔海洋研究所的一名传奇人物，20世纪30年代，当他还是一名物理学研究生时便首先提出了深海潜艇的设想。
构造
建造阿尔文的船体使用的材料为金属钛，在正常情况下它能在水下停留10小时，不过它的生命保障系统可以允许潜艇和其中的工作人员在水下生活72小时。它可以在崎岖不平的海底自由行驶，并可以在中层水域执行科研任务，拍摄静止和视频影像。
阿尔文小潜艇体重为37400磅，长度为23.4英尺，高11.1英尺，宽8.6英尺,航行半径为6英里，航速可达到1节/小时，最高航速为2节/小时，由五个水力推进器驱动，潜艇中安装由一个由铅酸电池提供电能的供电系统。
作用
研究人员在阿尔文潜艇中可进行生物、化学、地球化学和地质以及地球物理学方面的研究。1974年，阿尔文在法美中层海洋水下研究项目(project FAMOUS)中发挥了关键性作用。它和法国潜艇Cyana 以及Archimade，帮助法国和美国科学家证实了海底正在沿着位于洋中层水域的山脊的扩张理论。
在服役40多年来，阿尔文潜艇已经执行4000多次洋底探测计划：运送12000多名乘客到达深海，并取回超过680公斤的样品。阿尔文的职业生涯中，包括在海中寻找“失踪”的核弹、探索深海热液喷口处的奇特生命体等重大使命。
不平凡的深海探索史
阿尔文在完成FAMOUS项目后，其在海洋学研究领域作为极具价值的工作间的名声日渐卓著。1977年，研究人员在加拉帕加斯群岛海岸线附近的大西洋中发现了热液孔。自那时起，它在大西洋和太平洋中已发现24多处有热液涌出的地点。研究人员在阿尔文的帮助下还发现并记录了约300种新型动物物种，包括细菌、长足蛤类、蚌类和小型虾类、节肢动物以及可在一些热液出口处成长为10英尺长的红端管状虫类。
阿尔文还可帮助找到丢失的物品。1996年，该艘潜艇帮助定位并找回了一枚丢失的氢弹，这枚氢弹是美国的一架B-52和一艘邮轮相撞后沉入地中海底的。1986年7月，阿尔文12次下潜至泰坦尼克沉没处对一水下机器人进行试验并对泰坦尼克残骸进行了拍照。
如果没有灾难就不能成就阿尔文的历史。1968年，在科德角附近海域当进行下潜准备工作时，将阿尔文提起和放入海中的钢缆断裂，阿尔文掉入5000多英尺下的海底。幸运的是当时潜艇掉入海中时是空闭的，潜艇中只有驾驶员艾德布兰德，他在离开潜艇时只受了些轻伤。在它被重新打捞上前在海底足足呆了11个月。在打捞期间，虽然它的一个部分受到了损伤，但阿尔文在接近零度的水温和缺氧的环境中仍然保存良好，上面遗留的午餐已被水浸泡，但仍可食用。
阿尔文每年要进行大约150至200次下潜。一般下潜深度为6560英尺，根据能量使用情况，在水下一般可持续大约六个小时时间。一般情况下，下潜至通常深度需要大约两个小时，回到水面时间通常也需要两个小时，在海底停留进行研究的时间只有两个小时。下潜时间会受到天气状况或任何下潜或回收操作的影响。如果天气状况恶化，潜艇驾驶员和海面控制人员可能会缩短潜水时间。
阿尔文在下放都是在它母船R/V Atlantis号上进行，由一个位于船尾的A字型起重机和9到10名工作人员共同完成，这些人在保养和完成潜艇下潜准备工作方面扮演着各自独特的角色。起重机将阿尔文吊离甲板并将其轻轻地放入水中。完成任务后起重机再将阿尔文吊上甲板。
“的里雅斯特”号潜水器
“的里雅斯特”号潜水器
“的里雅斯特”号潜水器是一艘著名的潜水器，也是世界上仅有的采用类似氢气球原理完成上升以及下潜活动的深潜器。这艘潜水器，由瑞士的皮卡德父子与50年代造出。作为气象学家的奥古斯特·皮卡德1933年认为，要使深潜器下潜到2000米以下，必须在深潜器上加一个压力舱加以保护。得益于多年从事气象工作以及探空气球设计的经验，既然气球可以利用比空气稍轻的气体和配重实现上升下降的控制，那么在海水中为什么不可以？经过反复试验，他设计出一种独特的“水下气球”潜水器，分为钢制的潜水球和像船一样的浮筒。浮筒内充满比海水比重小得多的轻汽油，为潜水器提供浮力；同时又在潜水球内放进铁砂等压舱物，以助它下沉。潜水器完全抛掉系缆绳，在海洋里自由沉浮和航行。
二战结束后，皮卡德在比利时国家科研基金会的资助下，建成了第一艘“水下气球”式“弗恩斯”III号深潜器。1948年11月3日，他的深潜器缓缓潜入水中。深潜器的载人舱是一个直径为2米的钢制球壳；除了控制仪器外，球壳内仅仅能够挤下两个人。载人舱上方是一个装有2.8万加仑汽油的油箱，以产生足够的浮力。与载人舱相连的还有充水的气箱和被电磁力吸附的铁块。深潜器上浮时通过排出球内的水和抛弃铁块来实现；下潜时则靠排出汽油，在剩余的油箱空间注满海水，以增加重量。第一次实验时，奥古斯特·皮卡德与英纳德把深潜器潜到水下26米处。这次实验证明了只需艇上的驾驶员控制，同样能够完成自由升降。在总结第一次试验的经验基础之上，皮卡德又设计了一套遥控装置。第二次试验，深潜器下潜到了1370米的深度。当它浮出水面时，深潜器载人舱严重进水，外形因受巨大压力而变形。尽管如此，他的试验，仍然使人类向深海探索的历程跨入一个崭新的纪元。
“的里雅斯特”号潜水器的载人舱
1951年，皮卡德带领儿子杰昆斯·皮卡德来到意大利港口城市的里雅斯特，在瑞典有关部门的支持下设计他的第二艘深海潜水器。这艘深潜器长15.1米，宽3.5米，艇上可载两三名科学家。皮卡德父子将它命名为“的里雅斯特”号。1953年的一天，皮卡德父子驾驶着“的里雅斯特”号潜入1088米深的海底，试验获得了圆满成功。第二次在第勒尼安海，皮卡德父子乘坐深潜器达到3048米深的海中，又一次创下了人类深海潜水的新纪录。同年9月，“的里雅斯特”号第三次载着皮卡德父子在地中海下潜到3150米的深处。1955年，美国海洋科学家慕名而来，第一次乘坐“的里雅斯特”号遨游海底。1958年，“的里雅斯特”号被美国海军高价收购。在皮卡德父子的直接领导下，美国海军从德国购置了一种耐压强度更高的克虏伯钢材，用以建造新型的“的里雅斯特”号深潜器。1958年，新的“的里雅斯特”号首次试潜就潜到5600米的深度；第二年又潜深到7315米。1960年，美国利用新研制的潜水器首次潜入世界大洋中最深的海沟—马利亚纳海沟，最大潜水深度为10916米——这一纪录至今没人能够打破。皮卡德父子实现了他们的最终梦想，成为深潜器设计最成功的人和传奇式的英雄。
中国“蛟龙号”
近底自动航行和悬停定位、高速水声通信、充油银锌蓄电池容量被誉为“蛟龙”号的三大技术突破。
蛟龙号深潜器
“蛟龙”号可稳稳“定住”
如同开车一样，驾驶员的脚总放在油门上，难免产生疲劳感。“蛟龙”号驾驶员是幸运的，它具备自动航行功能，驾驶员设定好方向后，可以放心进行观察和科研。
“蛟龙”号现在可以完成三种自动航行：自动定向航行，驾驶员设定方向后，“蛟龙”号可以自动航行，而不用担心跑偏；自动定高航行，这一功能可以让潜水器与海底保持一定高度，尽管海底山形起伏，自动定高功能可以让“蛟龙”号轻而易举地在复杂环境中航行，避免出现碰撞；自动定深功能，可以让“蛟龙”号保持与海面固定距离。
更为令人称奇的是，“蛟龙”号还能悬停定位。一旦在海底发现目标，“蛟龙”号不需要像大部分国外深潜器那样坐底作业，而是由驾驶员行驶到相应位置，“定住”位置，与目标保持固定的距离，方便机械手进行操作。在海底洋流等导致“蛟龙”号摇摆不定，机械手运动带动整个潜水器晃动等内外干扰下，能够做到精确地“悬停”令人称道。在已公开的消息中，尚未有国外深潜器具备类似功能。
深海通信靠“声”不靠“电磁”
陆地通信主要靠电磁波，速度可以达到光速。但这一利器到了水中却没了用武之地，电磁波在海水中只能深入几米。“蛟龙”号潜入深海数千米，如何与母船保持联系？
科学家们研发了具有世界先进水平的高速水声通信技术，采用声纳通信。这一技术需要解决多项难题，比如水声传播速度只有每秒1500米左右，如果是7000米深度的话，喊一句话往来需要近10秒，声音延迟很大；声学传输的带宽也极其有限，传输速率很低；此外，声音在不均匀物体中的传播效果不理想，而海水密度大小不同，温度高低不同，海底回波条件也不同，加上母船和深潜器上的噪音，如何在复杂环境中有效提取信号难上加难。
据悉，“蛟龙”号上装载的高速水声通信技术由中国科学院声学所研发，能够适时传输语音、文字和图片，这是国外绝大多数载人深潜器所没有的。
世界深潜器最大容量电池之一
“蛟龙”号在深海要生存近十个小时，还要不停运动和作业，但又不能携带太重的燃料，因此能源供给是个大难题。
“蛟龙”号搭载了完全由我国自主研发的大容量充油银锌蓄电池，电量超过110千瓦时，这也是目前国际潜水器上最大容量的电池之一，“蛟龙”号可以有更长的水下工作时间和更多的仪器运作。目前，日本的潜水器蓄电池为86千瓦时，法国、美国均为50多千瓦时，只有俄罗斯的深潜器可以与之媲美。
国外部分载人深潜器采用银锌蓄电池，但国内尚未应用过。银锌蓄电池采用充油的方式放在蓄电池箱内，减轻了“蛟龙”号的重量。
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