我国南海和台湾海域,夏季海水表面温度甚至超过了25摄氏度。而在1000米深处,温度常年在4至5摄氏度左右。这种温度的变化,意味着海水中蕴藏着巨大的能源,可怎么利用呢?
一个办法是,利用某些材料在这个温度范围内的相变而做功。众所周知,水结冰后,体积会膨胀,这就是冰山浮在海面的原因,也是冬天,北方的暖气管常常被冻裂的原因。暖气管是铁的,但里面的水如果结冰,体积就会膨胀,这种膨胀的力量很大,能把暖气管撑裂。下图是水结冰后把水管撑裂的情景。水是一个反例,通常情况下,物质从固体变成液态时体积会膨胀,不管怎样,只要找到某些相变材料,只要这种材料是在海水的温度变化期间进行相变就可以。
剩下的就好办了,当水下滑翔机上浮到海面时,因为从周围海水中吸收了热量,于是相变材料受热从固体变成液体,体积膨胀,产生较强的机械能,我们可以用压缩气体的方式把这种机械能存储起来。
等到了大海深处时,释放之前存储的机械能,把液体压回水下滑翔机的皮囊中,如此,水下滑翔机的总体积变大,密度变小,开始上浮……
水下滑翔机作为一种新型的水下机器人,能源消耗极小,仅在调整浮力和姿态时消耗少量能源,所以它效率奇高、续航力超大。更重要的是,它的制造成本和维护费用很低,且能重复使用,所以,若把这些神器大量投放到海洋里,就能满足长时间、大范围海洋探索的需要,甚至是军事需要,比如反潜。
水下滑翔机静音性能好,比较难发现,隐身性能很强,如果把它的体积做大,就能携带更大的传感器,能探测到距离更远的水雷和潜艇,假以时日,其甚至可以携带武器。
目前国内共有四家科研单位对此进行研究,它们分别是中国科学院沈阳自动化研究所、天津大学机器人与汽车技术研究所、浙江大学和中国海洋大学。
之前,国外海洋技术强国的水下滑翔机技术及产品不对我国提供,而现在,我们从无到有,一步步赶了上来。
2014年5月22日,天津大学自主研发的水下滑翔机“海燕”号在南海水深大于1500米海域通过测试,“海燕”号连续航行21天,航程600千米,创造了当时国内水下滑翔机无故障航程最远、时间最长、工作深度最大等多项纪录,打破了国外对我国的技术封锁。
2014年10月15日,中国科学院沈阳自动化研究所研制的水下滑翔机在南海结束了为期一个多月的海上试验,滑翔机海上总航程达到1022.5千米,持续时间达到30天,创造了我国深海滑翔机海上作业航程最远、作业时间最长的新纪录。