深海载人潜水器发展现状及技术进展
深海载人潜水器发展现状及技术进展
摘要
本文对国内外深海载人潜水器装备的发展现状进行了综述，介绍了我国“蛟龙”号载人潜水器研制的基本情况。在此基础上，对国内外深海载人潜水器装备的特点进行了总结，并讨论了深海潜水器装备的最新技术进展。
关键词：深海；载人潜水器；无人潜水器；技术进展
The Current Status and Technical Developm ent of Deep Sea Manned Submersible
Abstract
The current status of manned submersible in China and abroad is described in the paper．And the basic information of“Jiao Long”deep manned submersible is presented．Based on these, the characteristics of deep sea manned submersible are summarized．Finally,the new technical developments of deep sea submersible are elaborated．
Key words：deep sea；manned submersible；unmanned submersible；technical development 0 引言
海洋和人类生活息息相关。进入二十一世纪以来，世界各国都在大力开展探索海洋、开发海洋资源的活动。深海潜水器是进入深海的不可或缺的重要运载作业装备。目前，深海潜水器主要分为载人深潜器（HOV）和无人深潜器（UUV）。其中，无人潜水器（UUV）又分为缆控无人深潜器（ROV）和无缆自治深潜器（AUV）。
载人潜水器（简称HOV），可以携带海洋科学家进入海洋深处，在海底现场直接观察、分析和评估，还可操作机械手实现高效作业。无人缆控深潜器（简称ROV），可以由甲板控制人员通过遥控机械手和电视，进行长时间、大功率的水下作业。无人无缆自治深潜器，又称自治水下机器人（简称AUV），可以水下预编程航行，特别适用于区域性详细勘查[1]。
根据目前的技术水平，三种不同的潜水器各有使命，互为补充。AUV可实施长距离、大范围的搜索和探测，不受海面风浪的影响；ROV可将人的眼睛和手“延伸”到ROV所到之处，信息传输实时、可以长时间在水下定点作业；HOV可以使人亲临现场进行观察和作业。在无人潜水器迅猛发展的今日，载人潜水器的发展仍然受到发达国家的高度重视，被称为“海洋学研究领域的重要基石”[2~3]。
1 国外载人潜水器发展概况
对海洋世界的好奇心促使人类很早就开始研制潜水器。大约公元前四世纪，亚里斯多德（Aristotle）曾记载过一种供潜水员采集海绵的小型“潜水钟”。该装置犹如倒置的茶杯，潜水员不必露出水面，只需将头伸到潜水钟内部即可换气。由于技术水平的限制，该潜水器仅可供潜水员在230～300m范围进行采集活动[4]。
第一艘真正意义的载人深海潜水器为“曲斯特1”号。1960年1月23日，美国人唐·华尔什和深潜器发明者的儿子丁·皮卡特乘坐“曲斯特1”号，在太平洋马里亚纳海沟下潜达到深度为10 916m（海沟最深点为11 034m），创造了人类下潜最深海沟的历史[5]。但由于该潜水器无航行和作业能力，极大限制了它的使用性能，而且潜器采用汽油作为浮力舱，体积较大，其建造与运输均不方便。因此，此类深潜器后续未得到进一步发展。
如果说“曲斯特I”号的出现仅仅是破了一个记录，“阿尔文（Alvin）”号则真正开创了人类探测海洋资源的历史。“阿尔文”号为美国1964年建造，其工作深度为1 829m。1974
年经过改装后，工作深度达到4 500m，可搭载三名人员，水下工作时间为6～8h[6]。作为国际上使用效率最高的载人潜水器，“阿尔文”号进行过很多颇具影响的作业。如1966年初，“阿尔文”号和另一台遥控潜水器一起打捞起掉落在地中海的一颗氢弹；1977年，“阿尔文”号在将近2500m深处的加拉帕戈斯（Galapagos）断裂带首次发现海底热液和其中的生物群落。两年后，“阿尔文”号在东太平洋洋中脊发现第一个高温黑烟囱。20世纪80年代，“阿尔文”号又成功地参与了对泰坦尼克号沉船的搜寻和考察。至今“阿尔文”号已累计完成5 000次以上的下潜作业，为深海研究工作作出了巨大贡献。
除美国外，世界其他国家在载人潜水器方面也有大的发展。法国1985年研制成的“鹦鹉螺（Nautile）”号潜水器最大下潜深度可达6000m，累计下潜了1 500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[7]。
俄罗斯是目前世界上拥有载人潜水器最多的国家，比较著名的有1987年建成的“和平I（MIR-I）”号和“和平II（MIR-II）”号两艘6 000米级潜水器[8]。它带有12套检测深海环境参数和海底地貌设备。该潜器最大的特点是能源充足，可在水下停留17-20h，《泰坦尼克》电影中很多镜头就是“和平I”号和“和平II”号探测获得的。2011年他们又开发了两条6 000米级的载人潜水器“罗斯（RuS）”号和“孔苏尔（CONSUL）”号交付俄海军使用。
日本在1989年建成了下潜深度为6500m的“深海6500（Shinkai6500）”潜水器，水下作业时间达8h，曾下潜到6 527m深的海底，创造了载人潜水器深潜的纪录[9]。它已对6500m 深的海洋斜坡和大断层进行了调查，并对地震、海啸等进行了研究，已经下潜1 000多次。
2“蛟龙”号载人潜水器研制基本情况
2002年“蛟龙号载人潜水器”项目立项之初，我国载人深潜技术的基础水平仅有数百米；而此时国外深潜器技术已达到数千米。为了满足我国海洋开发及大洋矿产资源调查的需要，特别是勘查锰结核、富钴结壳、热液硫化物和深海生物等资源的计划目标及要求，使我国深海运载技术进入世界先进行列，国家科技部在“十五”期间立项支持《“蛟龙”号载人潜水器》项目。
2．1 任务使命与主要技术指标
“蛟龙”号载人潜水器的任务使命是能在水深不超过7 O00m以内的海域完成以下任务：（1）运载科学家和工程技术专家进入深海，在海山、洋脊、盆地和热液喷口等复杂海底地形进行机动、悬停、正确就位和定点坐坡，有效执行海洋地质、海洋地球物理、海洋地球化学、海洋地球环境和海洋生物等科学考察任务。
（2）实施对钻结壳的勘查，测量钴结壳矿床的覆盖率和厚度，并能利用潜钻进行钻取芯样作业；进行热液喷口的温度测量，采集热液喷口周围的水样，并能保真储存样本。
（3）有效完成上述环境内对沉积物、浮游生物、吸附在岩石上的生物和微生物的定点采样。
（4）执行水下设备定点布放（包括换能器、声信标及采样器等）、海底电缆和管道的检测，完成其他深海探询及打捞等各种高难度作业。
“蛟龙”号载人潜水器必须满足在4级海况下进行水下作业、在5级海况下进行回收的技术要求。该潜水器长8．4m、高3．4m、宽3m，用钛合金材料制成，空气质量约22t：载人球壳直径为2．1m，可容纳3名载员，一名操作员，两名科学家[10~11]。由于运用了当前世界上的高新技术，该潜器实现了载体性能和作业要求的一体化，并具有7 O00m的最大工作深度和悬停定位能力，可到达世界99．8 的洋底。各国载人深潜器的技术指标与性能参数如表1所示。
2．2 系统组成
“蛟龙”号是我国自行设计、自主集成研制的深海载人潜水器，具有四大功能特点：载人潜水器最大的工作深度达7000m；针对作业目标有稳定悬停就位的能力；具有实时高速传输图像和语音及探测海底小目标的能力；配备多种高性能作业工具，包括潜钻取芯器、沉积物取样器和具有保压能力的热液取样器。为了满足上述要求，将潜水器分为12个大系统。下面将针对其中几个主要系统进行简要介绍。
（1）结构系统
结构系统按承载方式可分为耐压结构和非耐压结构。耐压结构提供密闭常压腔体，“蛟龙”号的关键部件为乘员和仪器设备提供常压环境的载人舱。该载人舱(球)内径为2.1m，其壳体材料采用高强度钛合金。在“蛟龙”号上配有三个观察窗，其中，主观察窗（位于潜器艏部中心线处）透光直径为200mm，两个侧观察窗透光直径为120mm，材料为透明聚丙酸脂。此外，耐压结构还包括5只小直径耐压罐、一只可调压载水舱和一只高压气罐等[12~14]。
非耐压结构由框架结构和外部结构组成。框架结构为潜水器内部各类耐压结构和仪器设备等提供安装基础，又为外部结构中的浮力块、轻外壳、稳定翼和外部设备提供支撑，而且还是潜水器吊放、回收、母船系固和坐底时的主要承载结构，是各类设备总装集成的载体。外部结构主要有浮力块、轻外壳、稳定翼等。浮力块为潜水器提供水下浮力，同时也构成潜水器的外部线型。轻外壳提供部分流线型的外形，保护内部设备免受外物碰撞。稳定翼用于提高潜水器的稳定性和水动力性能[15~16]。
（2）生命支持系统
载人潜水器的生命支持系统通过控制载人耐压舱中的氧气浓度，吸收二氧化碳，创造一
个适合乘员工作的生存环境。它包括正常工作生命支持、应急状态开放式生命支持、应急状态口鼻面罩式生命支持、生命支持系统监控面板4个部分。“蛟龙”号深潜器的生命支持总时问为3人~84小时，其中，正常开放式为3人×12小时，应急开放式为3人x60小时，应急口鼻面罩式为3人×12小时。舱内氧浓度控制范围为17％～23％，正常工作状态下二氧化碳浓度控制范围<0．5％。
（3）潜浮与应急抛载系统及应急安全措施
潜浮与应急抛载系统为潜器在正常状态和应急状态下实现下潜和上浮的系统，即潜器“下得来，上得去”设计理念的执行者，其重要性不言而喻。在“蛟龙”号潜水器中，正常状态下的潜浮由可弃压载抛弃装置实现，而应急状态下有五大措施实现上浮。
为了节省能源，大深度载人潜水器一般采用抛载固体的方式实现下潜、上浮，也就是所谓“无动力下潜、上浮运动”。在“蛟龙”号载人潜水器中，由可弃压载装置抛载经设计计算过的压载铁来实现。考虑到安全可靠性，在装置设计中引入“冗余设计”的理念，具有2套独立的电磁铁和1套液压抛弃功能，既可单独抛弃也可组合抛弃，且在电源故障时会自动将压载抛弃。经过陆上试验、压力筒试验、海上试验等验证考核，系统工作可靠，满足设计要求。
在“蛟龙”号潜器中，应急状态下抛载系统由主蓄电池箱抛弃机构、纵倾调节系统抛弃、机械手抛弃机构、应急浮标及采样篮抛弃机构组成。在可弃压载抛不掉的情况下，采用主蓄电池箱抛弃机构可抛弃主蓄电池箱；应急情况下抛弃纵倾调节系统可获得数百公斤浮力；在机械手被缠绕的情况下可由专门设计机构抛弃整个手臂；采样篮的安装采用电爆螺栓，在采样篮被缠绕的情况下可以实施抛弃；当潜水器被困于海底无法上浮时，可通过电爆螺栓释放应急浮标，由浮标上的频闪灯显示浮在水面上的位置，便于母船直接抓取浮标提升潜水器至水面后回收。
（4）导航通讯系统
作为潜水器水下导航和作业的一个关键，导航和通信系统的重要功能包括潜水器和支持母船之问的通信、潜水器的引导、导航和控制、水下勘探等。“蛟龙”号潜水器导航有两种主要方法。在正常情况下，导航是依靠安装在支持母船上的长距离超短基线声基阵和潜水器上的异频雷达收发机。潜水器相对于船的位置是使用声呐阵列和异频雷达收发机之间的距离来计算的。若长距离超短基线声呐和声系统中发生紧急情况则采用联合导航系统。
“蛟龙”号潜水器的通信系统由水面通信和水下通信两部分组成。水面通信是潜水器在上升至水面时通过VHF无线电来与支持船进行联系的。其他情况是通过声学转换声音、图像和信息来与支持船进行联系的。水下通信通过两部水声通信机主机和四个换能器实现。需要说明的是，“蛟龙”号载人潜水器能够实时传输彩色电视图像和声学图像的功能是国外绝大多数潜水器所没有的。
（5）作业系统
作业能力是载人潜水器的一个重要方面。在“蛟龙”号潜水器上配置了一套功能强、机动性好的机械手和三大专用作业工具：沉积物取样器、热液取样器和钴结壳取芯器。
机械手作为作业功能的主要承担者，是作业系统重要的组成部分。在“蛟龙”号潜器正前方的左右两侧各配置一只液压机械手。其中，置于潜水器右弦的作业机械手以灵巧精细作业为主，采用主从式位置闭环控制方式；而置于左弦的定位机械手特点为力臂大，采用速度开关控制方式。在工作时，两只机械手协同作业，并可配合专用作业工具，完成钻结壳的钻探取样，热液硫化物、悬浮生物及沉积物取样等工作。
2．3 “蛟龙”号潜水器研制历程
“蛟龙”号潜水器历经10年立项申请、10年研制的艰辛历程，其研制过程历经设计建造、总装集成、水池试验及海试等四个阶段。
早在20世纪90年代，以中船重工702所为主的几家科研院所就向当时的国家科委提出研制大深度载人潜水器的建议书。通过多年的不懈坚持，紧紧跟踪国际深海技术的发展动态，为后续“蛟龙”号研制奠定基础。2001年12月，编写完成了《“蛟龙”号载人潜水器总体方案论证报告》。在上级单位的领导下，2002-2005年，完成“蛟龙”号潜水器总体、结构、舾装、推进、电力与配电、压载与纵倾调节、液压与作业、生命支持、抛载与应急安全、声学、控制、操纵模拟器等l2个系统的设计建造工作。其中，2002年7月完成《“蛟龙”号载人潜水器技术指标及研制进度》的编写；2003年2月通过《“蛟龙”号载人潜水器方案设计》；8月通过《“蛟龙”号载人潜水器初步设计》，2004年4月通过《“蛟龙”号载人潜水器详细设计》。2004年5月“蛟龙”号载人潜水器1：1钢质结构框架完成加工制造；同年12月，国内研制的载人潜水器仿真平台完成功能试验。2005年12月，国内加工制造部件全部完成，并全部通过压力筒考核试验。
2006～2007年为“蛟龙”号潜水器总装集成阶段。2006年初，在完成全部部件的加工后，开始在1：1钢质结构框架上预安装。2007年8月底，“蛟龙”号载人潜水器总装完成，开始进行陆上联调工作。
2007-2008年为“蛟龙”号潜水器水池试验阶段。在这一期间，潜水器共下水试验51次，共有1 8人进入载人舱参加试验，包括均衡试验、潜水器出水最大起吊力测定试验、生命支持系统性能试验、通信功能试验、压载水箱给排水试验、可变压载给排水试验、纵倾调节试验、避碰声呐性能试验、自动定高试验、机械手功能试验、坐定试验等26项内容[17]。
2009年8~10月，“蛟龙”号在南中国海首次开展了1 000米级载人深潜试验。载人潜水器1000m海上试验中，完成20次下潜试验，其中，最大下潜深度达1 109m，实现了预定的试验目标，全面完成了试验任务，使中国继美国、俄罗斯、日本和法国之后成为世界上第五个具备1 O00m深度载人深潜能力的国家，是中国迈向深海的一大步。
2010年5—7月，“蛟龙”号在南中国海成功完成了3 O00m级海上试验。海试过程中，“蛟龙”号共完成17次下潜，其中7次穿越2O00m深度，4次突破3 O00m，最大下潜深度3 759米，并完成了坐底、巡航、插国旗、布放标志物、海水和生物取样、海底高精度测绘等多项海底作业，创造了水下和海底作业9小时零3分的记录。
2011年7—8月，“蛟龙”号在东北太平洋中国大洋协会多金属结核勘探区成功开展了5 000米级海上试验。“蛟龙”号共完成了5次下潜，最大下潜深度5 188m，完成了坐底、巡航、水下摄影摄像、布放标志物、生物及微生物取样、海底高精度地形地貌测绘等多项海底作业，验证了“蛟龙”号载人潜水器在5 O00m级水深的各项性能和功能指标。5 000米级海试的成功实现了我国载人深潜的历史性跨越，使我国成为继美、日、俄、法后第五个具备5 000米级下潜能力的国家，标志着我国具备了载人到达全球70％以上海洋深处进行作业的能力。这一深度的突破体现了我国在深海技术领域的重大进步。
2012年6—7月，“蛟龙”号在密克罗尼西亚联邦专属经济区(马里亚纳海沟)开展7 000米级载人深潜试验。6月15 日首次下潜到达深度6671m，6月19日第二次下潜到达6965m，6月22日第三次下潜达到6953m，获得生物样品，6月24 日第四次下潜则突破7 O00m 深度，达到7020m，6月27日第五次下潜到达7062m深度，创造了国际上同类作业型载人潜水器下潜深度的最大纪录。
3 深海最新技术特点
近几年，随着新技术以及新材料的不断涌现，极大地促进了载人深潜器技术的提高。下面将结合国内外潜水器的研制过程，从六个方面介绍新技术的应用情况。
3．1 耐压材料新型化
对于潜水器，特别是深潜器，耐压壳体的选择对控制潜器的重量至关重要。目前世界上
较浅的载人潜水器耐压材料的选择一般为钢材和铝合金，大深度载人潜水器耐压材料一般为钛合金，也有采用钢材的。钢材价格适中，但其密度较大，造成整体重量偏重，影响大深度载人深潜器重量及浮力的控制；钛合金相对较轻，且强度高，但是昂贵的价格限制了其在深海潜器上的广泛应用。
陶瓷作为一种应用于水下耐压罐的新型耐压材料，越来越受到人们的重视。选择陶瓷作为耐压罐是因为其较高的强度与重量比，适合极限深度的特点。同样大小和数量的钛合金耐压罐与它相比在水中要重几百公斤，且需要昂贵且较多的浮力材料来补偿重量。美国的新型无人深潜器“海神号”HROV 的耐压罐即使用了此种新型的耐压材料。其耐压罐的主体部分使用的材料为高强度陶瓷，密封部位为钛合金材料。2009年5月，采用这种新型高强度陶瓷材料的“海神号”混合型无人潜水器成功下潜至马里亚纳海沟1 0 902m 的海底，证实此新型材料可以满足深海潜器的要求[18]。
3．2 浮力材料轻便化
浮力材料为潜水器的另一重要材料，其作用是为潜水器提供浮力。浮力材料的先进性是用给定承压能力的条件下它的密度和吸水率来表示的，密度和吸水率越低越好。目前在潜水器上使用的浮力材料有两种类型，一种是玻璃微珠掺杂环氧树脂制成的可机加工型浮力材料，这种能承受7 O00m 高压的浮力材料，最小密度可达481kg／m3。另一种是陶瓷球，这种浮力材料的比重更轻，全海深的密度只有340 kg／m ，“海神”号潜水器中就采用该种浮力材。该陶瓷球外径91mm。每个球质量140g，排海水量为404g，且均套上5mm厚的pvc 套来进行冲击保护。整个潜器在壳体的上方使用了l 472个浮球，可提供417kg净浮力。3．3 观察设备高清化
随着深潜器技术的成熟，人们对于深潜器的要求已不仅仅局限于“下得去，上得来”的水平，人类需要更加深刻的了解海洋，尤其是美丽的海底世界。因此，观察设备越来越成为各个国家深潜器设计的重点。随着高清摄像机的出现，深潜器观察系统的高清化成为了可能。高清摄像机图像质量清晰，且其传输采用平行线传输方式，具有非常高的抗干扰能力，避免了定制昂贵的同轴电缆式的水密电缆，成为了应用于水下观察系统的首选。目前，各大水下产品公司都已经有了水下高清摄像机，未来还会使用三维水下高清摄像机。另外，除了高清摄像机，水下灯光源、照度、色温的选择也可影响整个水下观察系统的清晰度[19]。
3．4 作业工具模块化
深潜器一般都具有一定的海底作业能力，使用的作业工具包括机械手、各种传感器、热液取样器、矿物质取样器及一些针对特定生物的生物捕捉器等。然而搭载的工具越多，深潜器有限的搭载空间及接口就会越复杂，相对来说在水下带来的危险性就越大。例如，机械手一般要伸出潜器线型以外，它和外界发生缠绕的几率就较大。为了减小作业工具所占的空间，缩小设计复杂程度及减少危险概率的发生，作业工具最好有模块化的设计思想，做到接口统一。这样可以根据潜次(每一次下潜任务简称一个潜次)任务的不同，搭载不同的作业模块。为此须做两方面的改进，即深潜器和作业工具都要进行相应接口及体积的改进。
3．5 水声通信可靠化
水声通信是深潜器在深海中与支持母船取得联系的唯一有效途径，它受海洋环境影响较大。水声通信的可靠性及准确性对于深潜器安全航行与作业将起到至关重要的作用。载人深潜器与水面取得的联系将以3种方式表现出来：高速水声通信(包括图像、语音及文字信息)，水声电话(包括语音及文字信息，可作为高速水声通信的备份，也可单独使用)，超短基线定位声纳(主要提供深潜器相对于母船的方位与深度信息，将为深潜器安全返航提供重要保障)。其中，水声电话技术相对成熟，但是需要清晰化，减小主机通话时的噪音。高速水声通信技术为现今国内外科研人员重点研究的内容。发展距离远、效果好、．可靠性高的高速水声通信将成为今后发展的重点。超短基线定位声纳目前国外的技术水平相对较高，但是在
实际使用中由于环境影响，有一定出现野值的概率，因此，要提高超短基线声纳的可靠性。3．6 能源供给经济化
载人深潜器白带能源(一般为蓄电池)，不从水面获得能源，因此蓄电池容量、放电能力等将成为制约深潜器航行作业时间的瓶颈。目前载人深潜器所用到的蓄电池主要为铅酸电池、锌银电池及锂离子电池，各种蓄电池对比如表2所示。铅酸电池价格较低，但大电流放电能力相对较差，美国目前在用的“Alvin”号载人深潜器即是使用的铅酸电池；锌银电池是所有在用电池中比能量最高的，大电流放电能力极强，瞬间可达到上千安培，但是价格也是最昂贵的，中国的“蛟龙号”载人深潜器，俄罗斯的“和平号”载人深潜器都使用这种电池。锂离子电池是近些年新兴的能源，其比能量较大，但是其安全性能相对较差，这也阻碍了其在载人深潜器上的应用。日本的“ShinKai6500”在后来的改造中采用的即是此类电池。另外，燃料电池以其比能量较高，操作简单，价格适中等一系列优点越来越受到人们重视，德国已把燃料电池应用在U31潜艇上。
表2 各种蓄电池对比
4 载人潜水器应用作业及技术发展的思考与展望
为满足勘探开发利用海洋资源的迫切需求，如何发展各型深海装备技术，更好发挥载人深潜器的作用，是我们必须要思考和解决的重大课题。对于载人深潜器的未来发展趋势，应立足于应用性，兼顾经济性与舒适性等要求。在载人深潜器研制中，应根据其功能和使命的要求，提供性能更高、经济性更好的载人装备。从这个角度出发，载人潜水器的应用及发展，应重视如下几个方面。
4．1 面向科学应用，形成作业能力
以科学作业为主要目的的载人潜水器，其任务是进行海洋探查和资源开发。对于该类载人深潜器，除了对可靠性、安全性提出更高要求外，还有一个突出要求，作业能力。我国的“蛟龙号”载人潜水器在完成7 000米级海试后，应尽快投入到海洋科学研究和海洋资源勘探作业等应用中，充分发挥其作业能力，为我国海洋开发提供服务。
以美国为例，至今“阿尔文”号载人潜水器已累计完成5 000次以上的下潜作业，为深海研究工作做出了巨大贡献。为了保持在深海研究领域中处于领先地位，美国在这方面开展了大量工作。2000年，美国成立一个由海洋工作者、教育家和科学家组成的领导小组，统一制定了发展国家海洋资源勘查的战略决策。2004年，在美国国家科学基金会（NSF）的支持下，伍兹霍尔（Woods Hole）海洋研究所决定在现有“阿尔文”号基础上对其部分设备进行升级更新，并将新潜水器命名为“新阿尔文”号。与“阿尔文”号相比，“新阿尔文”号具有下列特点：更大的下潜深度；更大的载人球，更好的舱内人一机一环设计；电池的功率更大；在指定的工作深度工作更长的时间；更好的观察视野，驾驶员和科学家的观察视野有重叠；更好的内部电子电路；更大的科学有效负载；更好的照明和成像系统；更强的推进马力(更好的操纵性)；更好的数据采集和仪器接口；更好的悬停作业能力。
4．2 面向深海探险和观光，探索极限海底奥秘
伴随着深海技术的日益成熟，出现了另一种面向深海探险载人深潜器。该类深潜器以满足人类对深海世界的好奇心为主要目的，其使用对象为一些探险家。与前一类载人深潜器不同，该种潜水器以挑战极限为主要目标，因此对深度指标提出更高要求。近期出现的
“DEEPSEACHALLENGE”号，“Deep Flight Challenger”号以及Triton 36000／3为该类潜器的代表。
2012年3月26日，美国著名导演卡梅隆驾驶研制的“深海挑战者(DEEPSEAcHALLENGE)”号抵达太平洋10 898m深度的马里亚纳海沟，成为一名潜入极限海洋深处的探险家。为提高上浮、下潜速度，该潜器在外形设计中采用鱼雷形式。而“Deep FlightChallenger”号则采用水下滑翔的原理，用较少的动力实现较高速度航行。
4．3 构建深海装备体系，实现载人与无人装备之间相互支持和协同作业
面对日益增多的潜水器以及日益完备的装备体系，如何协调好载人与无人潜器的关系，发挥载人与无人潜水器的各自优势，是亟待解决的问题。在这一方面，应注重构建深海装备体系，实现载人和无人装备之间的相互支持、联合作业和协同工作，充分发挥综合技术体系的作用。
西方各国已在ROV、AUv和HOV等装备方面取得了十分显著的成果。美国继续保持在海洋探测和深海矿产资源勘探、开发方面的领先地位；日本政府投入巨资建设了水面母船支持的多类型深海潜水器，其拥有的无人遥控潜器潜水深度达到11000m[20]。基于这些装备，日本和美国、法国联合对太平洋、大西洋进行了较大范围的海底资源和环境勘探。美国、日本、俄罗斯、法国等发达国家目前已经拥有了从先进的水面支持母船，到深海(有的工作深度达11 O00m)遥控潜水器(ROV，ARV)、深海(6 000m)自治机器人(AIⅣ)、深海(6500m)载人潜水器(HOV)、600m单人常压潜水服(ADS)、深海(6 000m)可移动长期工作站和深海(6 000m)资源开采机器人等完整的技术装备体系，实现了装备之间的相互支持、联合作业、安全救助，能够顺利完成水下调查、搜索、采样、维修、施工、救捞等使命任务，充分发挥了综合技术体系的作用。
4．4 重视新技术及新装备的开发
深海高强度材料如陶瓷材料、水下高能量密度的能源、水下微细光缆技术以及通信导航等核心技术的进展，将极大提升深海装备研制能力和水平，如美国的下潜11 000m 的“海神号”混合型无人潜水器就采用了上述高新技术。
美国的载人潜水器Alvin(HOV)、无人自治潜水器ABE(AUV)、无人遥控潜水器Jason(ROV) 以及单人常压潜水服(ADS)等装备，在深海科学研究和资源勘查作业中以其技术先进性和高效率应用而著称。有关研究机构在新型深海运载器如Sentry(AUV)、Nereus(HROV)等研发方面也是不遗余力。除发展1 000m以深科学探测和资源勘探开发的无人装备外，一些国家开始规划分阶段地进行居住型载人深海空间站的研究与建设，包括固定式海底观测系统和移动式载人平台。美国在规划中也提出，应通过重视新技术及新装备的研发，确保其在深海运载器技术发展和应用方面继续保持领先地位。
5 结语
载人潜水器是人类开发利用海洋资源，实现国民经济可持续发展的必不可少的手段。随着新技术、新材料的不断发展，载人潜水器必将进入新的发展模式。新技术和新装备必将不断出现，载人潜水器和无人潜水器等装备体系必将不断完善，装备之间相互支持和协同作业必将进一步促进作业能力和效益的大幅提升。
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