我国首台全海深高清相机“海瞳”青岛造,可看万米深渊

青岛蓝谷2021-07-20 10:01:59

由青岛海洋科学与技术国家实验室自主研发的我国首台全海深相机“海瞳”于近日刚刚完成功能升级,升级成功后,它可以连续在水下工作62小时,是原来的6倍。今年8月,升级版“海瞳”将再次从青岛出发赴深远海探秘。告诉我们万米深海是什么样子的。

技术人员调试全海深相机“海瞳”


“干舱密封”解决压力问题

“海瞳”研发团队平均年龄仅有32岁,但是这支年轻的队伍却在短短7个月的时间里,完成了几乎不可能完成的任务:在没有任何国际文献资料可供参考的情况下,解决了深海相机高清成像和抗压力的所有细节设计。这样的成功,来源于海洋国家实验室的协同创新。


2016年6月,中科院西安光学精密机械研究所接到了中科院先导专项任务,要在深海探索领域承担相关设备的子课题研发。同样在这一时期,西安光机所与海洋国家实验室共建海洋观测与探测联合实验室,“海瞳”相机的研发便在青岛落地。


“深海压力是深海相机面临的主要问题之一。”海洋观测与探测联合实验室副主任吴国俊介绍,“水下每增加10米就会增加相当于一个大气压的压力,水下11000米就是110兆帕的压力,相当于在一个指甲盖大小的地方站了一头大象。”


据了解,通常水下设备会采用“充油”的方法来解决压力问题。而深海相机里面有光学系统,“充油”将影响其高清成像,因此只能采取“干舱密封” 的方法。“国际上的文献只介绍了实验结果,而关于工艺细节方面的内容都是保密的。”吴国俊说,


面对技术封锁,他们在西安光机所副所长李学龙的带领下,自己建立了工艺模型、仿真系统和优化模式,“深海相机所使用的不同结构形式的材料很多,窗口材料硬度特别大,密封圈又非常软,我们把每个材料参数实地测量后输入电脑,综合进行仿真实验。”









细化设计装配设计细致考量

2016年底,“海瞳”团队研发出了第一个产品,准备进行打压测试。不幸的是,第一次测试,他们就失败了,把相机从压力罐中取出来的时候,发现窗口已经破裂了。“我跟我的同事心里非常难过。”吴国俊说,“那时距离既定的出海任务剩下不到一个月的时间,如果相机不能通过压力测试,就错过航次了。”


一切从头再来,“海瞳”团队开始细化设计中的每一步流程。他们吃、住都搬进了实验室,进行封闭式研讨,把每个环节提出来、“掰碎了”进行讨论,甚至包括工艺过程的装配顺序也重新考量。


例如,之前某个部位的螺钉是按照顺时针方向挨个拧紧的,但这一次,为了让应力保持均匀,研发团队反复试验,最终确定要按“星形”方向,每次给螺钉逐步加力,然后多轮反复,直至全部均匀压紧。


一个月后,第二次打压测试在海南三亚进行。那一天,队员们的心都提到了嗓子眼。当最终测试成功,看到“海瞳”完好无损时,大家才如释重负。“如果没有外人在现场,我们能激动地跳起来。”团队成员刘巍说。


“海瞳”首次在8000米深的海底发现鱼类踪迹

2017年初,“天涯号”着陆器搭载着“海瞳”,执行中科院深渊科考队TS03航次科考任务。其间,“天涯号”有4次下潜到7000米级深海,3次下潜至万米深海,通过“海瞳”拍摄到大量深海里的稀奇生物,累计获得12小时高清视频资料。其中,“海瞳”首次在8000米深度拍摄到鱼类的踪迹,发现了一条白色的狮子鱼,这是海洋生物学的重大突破。

设备升级水下工作时间提升6倍

“人类对于万米深海里到底有什么充满了好奇。以前,大家以为深海里没有阳光,不会有动物,但是我们不仅在8000米深海首次发现了鱼类,还在万米深海看到了小型动物,比如一寸多长的钩虾。”吴国俊说,“海瞳”记录的影像为海洋生物、物理海洋等学科研究提供了重要的原始数据。


万米海试成功之后,“海瞳”团队又对相机进行了功能完善。

“海瞳”拍摄的万米深海图像

一方面,他们研发出了更加小型化的深海相机。第一代“海瞳”直径133毫米、长386毫米,而新一代产品直径80毫米、长170毫米,只有原来的一半大小,可以搭配更多款型的水下潜器进行应用。


另一方面,他们对原尺寸的“海瞳”进行功能升级,增加了控制功能,将原先的设定程序升级为遥控程序,可在船上遥控开关。同时,新的“海瞳”水下连续工作时长从原先的10小时延长为62小时,提升了6倍,将为深渊探海提供更有力的支持。

来源:青岛日报

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