浙江海洋学院
“巨鱿”水下机器人“Architeuthis Dux” Underwater Vehicle
船舶与海洋工程--智慧海洋研发团队
2012-6-1——2012-8-29
起
点
终点
第一期，挑战竞赛设计
Underwater Vehicle 设计要求
比赛场地：
海洋航行器按申报功能进行5分钟的实航。室内游泳池（长50米，宽21米，深2米，池壁等间距布设8台水下摄像机）。比赛场地上有若干限宽门，门宽1m ，高度为从池底起出水0.5m ，涂装醒目的颜色。比赛中除非航行器沉底，否则不得人工干预比赛。
起点--终点
限宽门布设图→→→
技术要求，各种设计不做限制。
动力装置：鼓励采用除螺旋桨之外的推进器；
姿态控制：鼓励采用除鳍舵之外的姿态控制方式；
控制方式：鼓励采用除人工遥控控制之外的控制方式；
数据传输：安装数据链路，在地面实时显示航行轨迹。
系统使用频率要求：系统使用频率应符合国家无线电管理委员会的频率分配规定，参赛者应在规定时间上报系统使用频率，一经上报不能改变。现场不能随意开机，届时赛场将备扫频仪和GPS 信号监视设备，违例将被取消参赛资格。
评分要点：根据航行器航行姿态、航线航行、穿越限宽门（或避障碍）、动力方式、航行控制的方式、航行控制的精确性和稳定性、抗过载结构设计等内容评分，设加分项。分值包含航行评分、功能评分，系评分项
加分项 1.
使用新型推进方式 5-10 2.
使用新型导航控制方式 5-10 3.
装载前视或下视或侧视摄像装置，且可实时下传图像供地面显示 3-5 4.
具备下潜持续航行能力 2-5 5.
总体设计新颖 2-5 6.
加工水平 2-5 7.
航海文化创意 1-5 8.
其它功能（每项） 1-2
1海底矿产概要
海洋中蕴藏着丰富的生物资源和矿产资源，随着陆地资源的枯竭，海洋资源的开发利用对人类发展和社会进步的推动作用越趋明显。
矿产种类
可以毫不夸张地说，海洋中几乎有陆地上有的各种资源，而且还有陆地上没有的一些资源。目前人们已经发现的有以下六大类：
1、石油和天然气
据估计，世界石油极限储量1万亿吨，可采储量3000亿吨，其中海底石油1350亿吨；世界天然气储量255～280亿立方米，海洋储量占140亿立方米。上世纪末，海洋石油年产量达30亿吨，占世界石油总产量的50%。我国在临近各海域油气储藏量约40～50亿吨。由于发现丰富的海洋油气资源，我国有可能成为世界五大石油生产国之一。
2、煤铁等固体矿产
世界许多近岸海底已开采煤铁矿藏。日本海底煤矿开采量占其总产量的30%；智利、英国、加拿大、土耳其也有开采。日本九州附近海底发现了世界上最大的铁矿之一。亚洲一些国家还发现许多海底锡矿。已发现的海底固体矿产有20多种。我国大陆架浅海区广泛分布有铜、煤、硫、磷、石灰石等矿。
3、海滨砂矿
海滨沉积物中有许多贵重矿物，如：含有发射火箭用的固体燃料钛的金红石；含有火箭、飞机外壳用的铌和反应堆及微电路用的钽的独居石；含有核潜艇和核反应堆用的耐高温和耐腐蚀的锆铁矿、锆英石；某些海区还有黄金、白金和银等。我国近海海域也分布有金、锆英石、钛铁矿、独居石、铬尖晶石等经济价值极高的砂矿。
4、多金属结核、富钴锰结核
多金属结核含有锰、铁、镍、钴、铜等几十种元素。世界海洋3500～6000米深的洋底储藏的多金属结核约有3万亿吨。其中锰的产量可供全世界用18000年，镍可用25000年。我国已在太平洋调查200多万平方千米的面积，其中有30多万平方千米为有开采价值的远景矿区，联合国已批准其中15万平方千米的区域分配给我国作为开辟区。富钴锰结核储藏在300～4000米深的海底，容易开采。现在美、日等国已设计了一些开采系统。海底矿产资源是指赋存于大洋海底表层的沉积物中的多金属结核（又称锰结核）矿产。大洋锰结核这一巨大的潜在矿产，广泛分布于世界的洋底。由于其形态和成分上的特征各异，人们通常又把它称为锰结核、锰团块、锰矿球，或锰瘤等。它人多产于海底表层，赋存的海域主要为水深3000～5000米的深海平原、海沟、海谷、海底火山和群岛附近。开采海底矿产锰结核矿的最大特点是蕴藏量巨大，所含的稀贵金属铜、钴、镍又多。仅就太平洋海域而言，据梅洛和梅纳德估计；其蕴藏量达16000多亿吨，约含锰2000多亿吨，铜50多亿吨，镍90多亿吨，钴30亿吨，相当于陆地矿山中储有铜的50倍，锰的200倍，镍的600倍，钴的3000倍。如果考虑到大洋锰结核矿如此大的储量，而且还在继续增长，可以毫不夸张地说，深海大洋锰结核矿是人类“用之不竭的资源”。
5、热液矿藏
热液矿藏是一种含有大量金属的硫化物，海底裂谷喷出的高温岩浆冷却沉积形成，已发现30多处矿床。仅美国在加拉帕戈斯裂谷储量就达2500万吨，开采价值39亿美元。
6、可燃冰
是一种被称为天然气水合物的新型矿物，在低温、高压条件下，由碳氢化合物与水分子组成的冰态固体物质。其能量密度高，杂质少，燃烧后几乎无污染，矿层厚，规模大，分布广，资源丰富。据估计，全球可燃冰的储量是现有石油天然气储量的两倍。在上世纪日本、前苏联、美国均已发现大面积的可燃冰分布区。我国也在南海和东海发现了可燃冰。据测算，仅我国南海的可燃冰资源量就达700亿吨油当量，约相当于我国目前陆上油气资源量总数的1/2。在世界油气资源逐渐枯竭的情况下，可燃冰的发现又为人类带来新的希望。
由于人类对两极海域和广大的深海区还调查得很不够，大洋中海底矿产如何开采等待人类解决。
小型简易作业型ROV
深水机器人ROV
水下机器人概述
随着石油、天然气等海洋资源的开发从近海延伸到深海，水下机器人(也称无人潜水器)因其安全、高效、作业深度大、能在水下长时间工作而日益成为开发海洋资源的重要工具。按照无人潜水器与水面支持设备(母船或平台)间联系方式的不同，水下机器人可以分为两大类：一类是人远程遥控水下机器人，即遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle，ROV)，通常有脐带缆;另一类是无缆水下机器人，即自动水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)，自带能源，依靠自身的自治能力来管理和控制自己。
小型的水下机器人为了减小行进阻力，减少动力消耗，通常采用玻璃纤维和金属板件将外表做成流线型，如鱼雷形或者球形。而无缆水下机器人(Auv)由于携带的能源有限，为了增加水下操作时间，减少动力消耗，所以一般更加注意减少行进阻力，注意形体方面的优化。
ROV经济性好、下水出水灵活性高、环境适应性好、作业效率高、使用有效等优点，ROV通过与水面相联的脐带电缆获取能源，动力充足，作业时间不受能源的限制，可搭载较多的仪器设备;信息和数据的传递和交换快捷方便、数据量大;操作者在水上控制和操作，工作环境安全;其运行和控制等由水面功能强大的计算机、工作站与操作员通过人机交互的方式来进行，人的介入使得许多复杂的控制问题变得简单，可以实现实时控制潜水器的运动状态，实时观察潜水器探测的目标信息和声纳视频图像，作业效率更高，其总体决策能力和水平较高，应对环境能力更强。此外，ROV没有电池舱，重量和体积要小于同级别的AUV，技术要求和成本也相对较低。但其活动范围受到脐带电缆的制约，特别是在复杂水下环境下易造成缠绕事故，根据本比赛要求穿过多个限宽门，综合考虑采用无线遥控模式。
深水作业ROV
观测ROV吊放
