CN102756800A - 一种用石墨烯新材料制造大强度高速信息化的载人潜水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用石墨烯新材料制造大强度高速信息化的载人潜水器，属于新材料应用技术领域。中国无锡制造的载人潜水器已下潜7062.68米水深，在深海承受了巨大的压力。中国载人潜水器的深潜目标是11034米。本发明提出用石墨烯新材料制造大强度最耐压的载人潜水器的外壳和载人舱，能承受巨大的压力，到达最深的海底。用石墨烯新材料制造的储能电池，能加快充放电。用石墨烯新材料制造的计算机系统、通信系统、声波测距仪、长距离短波声纳、水下电话发射应答机能全面提高载人潜水器的工作效率。用石墨烯新材料制造的机械手，支架、尾部推进器等能提高载人潜水器各部件的强度，建造成为全世界一流的石墨烯载人潜水器。

Description

一种用石墨烯新材料制造大强度高速信息化的载人潜水器

技术领域

本发明涉及一种用石墨烯新材料制造大强度高速信息化的载人潜水器，属于新材料应用技术领域。

背景技术

2012年6月14日中国船舶重工集团公司无锡702研究所研制的“蛟龙号”载人潜水器开始第一次下潜试验，成功深潜水下6671米，第二次试潜从6900米深海底取得沉积物样品，第五次试潜的下潜深度达 7062.68米，第六次试潜到达水深7035米的海底。载人潜水器坐底后，进行沉积物和矿物取样，还布放诱饵，诱捕海底生物。海水深度每增加100米，载人潜水器承受的压力会增加10个大气压。蛟龙号长8米，高3.4米，宽3米，在水深7000米的深海里每平方米要承受7000吨的重量。中国南海的平均水深为1212米，最深处为5559米，蛟龙号载人潜水器可以潜达南海任何一个地方的海底。全世界海洋的平均深度为3682米，海洋的最大水深在马里亚纳海沟的斐查兹海渊，为11034米，中国发展载人潜水器的深潜目标就是11034米，中国人在不久的将来就要到达最深的海底。

深潜技术是进行海洋开发的必要手段，是由载人潜水器、工作母船和陆上基地所组成的一个完整的系统。载人潜水器的结构和选用的材料十分重要。载人潜水器的大部分结构由钛合金构成，在载人潜水器下潜的过程中，海水越深、压力越大、水温越低，必须用钛合金骨架支撑外壳，外壳由细小的空心玻璃微球和环氧树脂制作成玻璃钢外壳。蛟龙号载人潜水器的外壳深潜7000米水深，已能经受7000米水深的深海压力和低温的双重考验。载人潜水器要下潜到水深11034米，现有的制造材料还不行。

蛟龙号载人潜水器中的电子元器件已经作了许多的改进，例如充油银锌蓄电池的容量很强盛。电子在金属银中的运动速度比在金属铜中要快得多，但还不是最快的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种用石墨烯新材料制造大强度高速信息化的载人潜水器。

2010年诺贝尔物理学奖颁给英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，这两位物理学家由于“在二维石墨烯材料的开创性实验”中取得成就而获奖。

2011年10月18日江苏省常州市人民政府出资组建的江南石墨烯研究院成立。石墨烯是一种具有大强度、超强导电性以及透光性的新材料，已得到常州市委书记范燕青等领导人的高度重视，在江苏省科技厅、科技部高新司、清华大学理学院、清华大学深圳研究院的大力支持下，常州市同时成立江南石墨烯研究院和常州市石墨烯科技产业园的意义十分深远。石墨烯的价格目前贵一些，但随着产量的增加，其价格会逐步下降。石墨烯的应用前景十分广阔，实现产业化大有希望。

石墨烯是目前人类已知的最坚固、大强度的新材料，中国科学院数学与系统科学院明平兵研究员及合作者的计算结果是：石墨烯的理想强度为110GPa~121GPa。美国哥伦比亚大学一研究组发现，在石墨烯样品微粒开始碎裂前，其每100纳米距离上可承受的最大压力达到约2.9微牛。全世界的科研机构和大学一致宣布：石墨烯是现在世界上已知的最为坚固的新材料。用石墨烯新材料制造载人潜水器的载人耐压舱、出舱口、观察窗、机械手、支架、尾部推进器、储能电池、导电线、声波测距仪甲、压载舱、水下电话发射应答机、声波测距仪乙、计算机系统、长距离短波声纳和通信系统将能确保载人潜水器下潜到11034米深处坐底后全部零部件耐压不变形，各部件的工作效率显著提高。

石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到光速的1/300，电子在石墨烯中的传输速度比在硅中快100倍，因此未来的半导体材料是石墨烯而不是硅。蛟龙号潜水器由于采用充油银锌蓄电池而在2012年领先一步，如果在磷酸铁锂电池的正极材料上采用石墨烯复合材料，则锂离子电池的充电速度将由3小时缩短为1分钟，比充油银锌蓄电池更加领先一大步。在载人潜水器的计算机系统、通信系统等电器的导电体中采用石墨烯制造导电零部件就能制造成功高速信息化的载人潜水器。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

由石墨烯载人潜水器1、石墨烯载人耐压舱2、出舱口3、石墨烯观察窗4、石墨烯机械手5、石墨烯支架6、石墨烯尾部推进器7、石墨烯储能电池8、石墨烯导电线9、石墨烯声波测距仪甲10、石墨烯压载舱11、石墨烯水下电话发射应答机12、石墨烯声波测距仪乙13、石墨烯计算机系统14、石墨烯长距离短波声纳15、石墨烯通信系统16共同组成一种用石墨烯新材料制造大强度高速信息化的载人潜水器；

在石墨烯载人潜水器1的前部安装石墨烯载人耐压舱2、出舱口3、观察窗4、石墨烯机械手5，在石墨烯载人潜水器1的底部的下方安装石墨烯支架6、在石墨烯载人潜水器1的中部安装石墨烯储能电池8、石墨烯导电线9、石墨烯声波测距仪甲10、石墨烯压载舱11、石墨烯水下电话发射应答机12、石墨烯声波测距仪乙13、石墨烯计算机系统14、石墨烯长距离短波声纳15、石墨烯通信系统16，在石墨烯载人潜水器1的尾部安装石墨烯尾部推进器7；

石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯声波测距仪甲10连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯压载舱11连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯水下电话发射应答机12连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯声波测距仪乙13连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯计算机系统14连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯长距离短波声纳15连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯通信系统16连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯尾部推进器7连结。

石墨烯载人潜水器1和石墨烯载人耐压舱2的强度为110GPa~121GPa。

石墨烯导电线9、石墨烯声波测距仪甲10、石墨烯水下电话发射应答机12、石墨烯声波测距仪乙13、石墨烯计算机系统14、石墨烯长距离短波声纳15、石墨烯通信系统16中的电子迁移率是15000㎝2／v·s，电子在石墨烯导电线中的运行速度为1000千米/秒。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

中国无锡制造的载人潜水器已下潜7062.68米水深，在深海承受了巨大的压力。中国载人潜水器的深潜目标是11034米。本发明提出用石墨烯新材料制造大强度最耐压的载人潜水器的外壳和载人舱，能承受巨大的压力，到达最深的海底。用石墨烯新材料制造的储能电池，能加快充放电。用石墨烯新材料制造的计算机系统、通信系统、声波测距仪、长距离短波声纳、水下电话发射应答机能全面提高载人潜水器的工作效率。用石墨烯新材料制造的机械手，支架、尾部推进器等能提高载人潜水器各部件的强度，建造成为全世界一流的石墨烯载人潜水器。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

由石墨烯载人潜水器1、石墨烯载人耐压舱2、出舱口3、石墨烯观察窗4、石墨烯机械手5、石墨烯支架6、石墨烯尾部推进器7、石墨烯储能电池8、石墨烯导电线9、石墨烯声波测距仪甲10、石墨烯压载舱11、石墨烯水下电话发射应答机12、石墨烯声波测距仪乙13、石墨烯计算机系统14、石墨烯长距离短波声纳15、石墨烯通信系统16共同组成用石墨烯新材料制造大强度高速信息化的载人潜水器；

在石墨烯载人潜水器1的前部安装石墨烯载人耐压舱2、出舱口3、观察窗4、石墨烯机械手5，在石墨烯载人潜水器1的底部的下方安装石墨烯支架6、在石墨烯载人潜水器1的中部安装石墨烯储能电池8、石墨烯导电线9、石墨烯声波测距仪甲10、石墨烯压载舱11、石墨烯水下电话发射应答机12、石墨烯声波测距仪乙13、石墨烯计算机系统14、石墨烯长距离短波声纳15、石墨烯通信系统16，在石墨烯载人潜水器1的尾部安装石墨烯尾部推进器7；

石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯声波测距仪甲10连结，，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯压载舱11连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯水下电话发射应答机12连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯声波测距仪乙13连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯计算机系统14连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯长距离短波声纳15连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯通信系统16连结，石墨烯储能电池8通过导电线9与石墨烯尾部推进器7连结。

石墨烯载人潜水器1和石墨烯载人耐压舱2的强度为110GPa~121GPa。

石墨烯导电线9、石墨烯声波测距仪甲10、石墨烯水下电话发射应答机12、石墨烯声波测距仪乙13、石墨烯计算机系统14、石墨烯长距离短波声纳15、石墨烯通信系统16中的电子迁移率是15000㎝2／v·s，电子在石墨烯导电线中的运行速度为1000千米/秒。

由于在载人潜水器中采用了纯石墨烯新材料或石墨烯复合材料，载人潜水器的外壳变得坚固无比，如果深潜到马里亚纳海沟斐查兹海渊11034米深处，石墨烯载人潜水器仍然会完好无损，纯石墨烯新材料或石墨烯复合材料制造的外壳的强度比玻璃钢制造的外壳的强度更强硬，石墨烯新材料制造的载人耐压舱的强度超过了钛合金制造的载人耐压舱的强度，透光度好的、坚固的石墨烯观察窗使人忘记了国外曾经有潜水器的观察窗因为不耐深水压力而呈现微裂缝险情，石墨烯机械手在海底搜集坚硬的锰结石，石墨烯支架和石墨烯尾部推进器在海底不怕碰上暗礁，石墨烯储能电池的放电速度和石墨烯导电线的输电速度大大加快，石墨烯声波测距仪甲、石墨烯声波测距仪乙、石墨烯计算机系统、石墨烯长距离短波声纳、石墨烯通信系统的工作效率大大提高。2012年6月“神舟九号”宇航员与“蛟龙号”试航员通过中继卫星实现天地双向视频通话，由于石墨烯新材料的导电率高于银材，更高于铜材，在电子设备中采用石墨烯新材料，其工作效率至少提高数十倍，载人潜水器上的试航员与飞船上的宇航员的通话速度会快得多。

现举出实施例如下：

实施例一：

中国无锡中船重工702研究所研制的载人潜水器已下潜7062.68米水深，在深海承受了巨大的压力。本发明提出用石墨烯新材料制造大强度耐压110GPa的载人潜水器的外壳和载人耐压舱，能承受巨大的压力，到达地球上最深的海底。用石墨烯新材料制造的储能电池，能加快充放电。用石墨烯新材料制造的计算机系统、通信系统、声波测距仪、长距离短波声纳、水下电话发射应答机，能提高全部电子部件的工作效率，并且坚固无比。用石墨烯新材料制造的机械手、支架、尾部推进器，加大了载人潜水器各机械部件的强度。在不久的将来，石墨烯载人潜水器必能到达地球上最深的、水深11034米的马里亚纳海沟斐查兹海渊。

实施例二：

中国无锡中船重工702研究所研制的载人潜水器已下潜7062.68米水深，在深海承受了巨大的压力。本发明提出用石墨烯新材料制造大强度耐压120GPa的载人潜水器的外壳和载人耐压舱，能承受巨大的压力，到达地球上最深的海底。用石墨烯新材料制造的储能电池，能加快充放电。用石墨烯新材料制造的计算机系统、通信系统、声波测距仪、长距离短波声纳、水下电话发射应答机，能提高全部电子部件的工作效率，并且坚固无比。用石墨烯新材料制造的机械手、支架、尾部推进器，加大了载人潜水器各机械部件的强度。在不久的将来，石墨烯载人潜水器必能到达地球上最深的、水深11034米的马里亚纳海沟斐查兹海渊。

Claims (3)

1.一种用石墨烯新材料制造大强度高速信息化的载人潜水器，其特征在于，由石墨烯载人潜水器（1）、石墨烯载人耐压舱（2）、出舱口（3）、石墨烯观察窗（4）、石墨烯机械手（5）、石墨烯支架（6）、石墨烯尾部推进器（7）、石墨烯储能电池（8）、石墨烯导电线（9）、石墨烯声波测距仪甲（10）、石墨烯压载舱（11）、石墨烯水下电话发射应答机（12）、石墨烯声波测距仪乙（13）、石墨烯计算机系统（14）、石墨烯长距离短波声纳（15）、石墨烯通信系统（16）共同组成用一种用石墨烯新材料制造大强度高速信息化的载人潜水器；

在石墨烯载人潜水器（1）的前部安装石墨烯载人耐压舱（2）、出舱口（3）、观察窗（4）、石墨烯机械手（5），在石墨烯载人潜水器（1）的底部的下方安装石墨烯支架（6）、在石墨烯载人潜水器（1）的中部安装石墨烯储能电池（8）、石墨烯导电线（9）、石墨烯声波测距仪甲（10）、石墨烯压载舱（11）、石墨烯水下电话发射应答机（12）、石墨烯声波测距仪乙（13）、石墨烯计算机系统（14）、石墨烯长距离短波声纳（15）、石墨烯通信系统（16），在石墨烯载人潜水器（1）的尾部安装石墨烯尾部推进器（7）；

石墨烯储能电池（8）通过导电线（9）与石墨烯声波测距仪甲（10）连结，石墨烯储能电池（8）通过导电线（9）与石墨烯压载舱（11）连结，石墨烯储能电池（8）通过导电线（9）与石墨烯水下电话发射应答机（12）连结，石墨烯储能电池（8）通过导电线（9）与石墨烯声波测距仪乙（13）连结，石墨烯储能电池（8）通过导电线（9）与石墨烯计算机系统（14）连结，石墨烯储能电池（8）通过导电线（9）与石墨烯长距离短波声纳（15）连结，石墨烯储能电池（8）通过导电线（9）与石墨烯通信系统（16）连结，石墨烯储能电池（8）通过导电线（9）与石墨烯尾部推进器（7）连结。

2.根据权利要求1所述的一种用石墨烯新材料制造大强度高速信息化的载人潜水器，其特征在于，所述的石墨烯载人潜水器（1）和石墨烯载人耐压舱（2）的强度为110GPa~121GPa。

3.根据权利要求1所述的一种用石墨烯新材料制造大强度高速信息化的载人潜水器，其特征在于，所述的石墨烯导电线（9）、石墨烯声波测距仪甲（10）、石墨烯水下电话发射应答机（12）、石墨烯声波测距仪乙（13）、石墨烯计算机系统（14）、石墨烯长距离短波声纳（15）、石墨烯通信系统（16）中的电子迁移率是15000㎝2／v·s，电子在石墨烯导电线中的运行速度为1000千米/秒。

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