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浩瀚的海洋占地球表面积的71%，其底部，蕴藏着无数的宝藏；其水域，又是人类今后可供选择的新居住地。为此，人类已将更多的目光投向海洋。各国竞相投入巨资勘探、开发和研究。那么如何深入海底完成这些任务呢？若由人直接潜入海底操作，配有现代装备的潜水员受身体适应能力和氧气供应量的限制，最深只能下潜300米，一般不让超过180米，在水中也只能坚持6～8小时。而海底的作业，动辄千米，许多矿藏距海面达6000米以上，显然靠人直接下潜是不现实的。因此，客观上要求研制能够下到较深海底活动的潜水器。
海底富钴矿
借助潜水器，可进行海洋资源的调查、进行水下摄影、协助深海石油资源的勘探与开发、检查及维修海底电缆管路、进行水下救生与打捞等。在军事上，无人的潜水器是有效的搜索和识别工具。可用于水下监视、部署或排除水雷、试验和回收鱼雷、侦察敌方的港口、观察武器的水下发射情况、进行水下噪音测量等，还可以用来进行水下尖端武器试验。美国研制的新型高速核攻击潜艇，就是借助无人潜水器做设计实验的。可见，潜水器有着广泛的运用。
潜水器早在上世纪的1966年就已显露锋芒。这年美国空军的一架B-52轰炸机在西班牙帕洛马雷斯附近上空同它的空中加油机相撞，导致一只二千万吨当量的氢弹随降落伞飘下，沉入地中海870米深的海底。
美国“阿尔文”号深潜器
美国海军利用装有电视摄像机和机械臂，以电缆同海面舰只相连的“阿尔文”号潜水器，花了三个月时间，终于把这只未爆炸的氢弹找到并打捞上来，名噪一时。上世纪七十年代兴起的海洋石油工业促进了潜水器的发展，微处理机的出现更为潜水器的控制提供了条件。到目前为止，全世界约有1000多艘无人遥控潜水器，其中6000米级10多艘，现已发展到第三代智能潜水器。可见，现代世界已缺不了潜水器。那么如何实现潜水器？
潜水器在控制设计上分系缆式和非系缆式两种。前者通过同轴电缆（或加光缆）组成一条联系供应缆，一头接在潜水器上，一头接在海面船只上，既为潜水器供电，又保证通信；后者则不用联系供应缆，由潜水器自带电源，自主控制。
从驱动技术上讲，若潜水器仅工作于百来米深的水域，则可采用与潜艇类似的密封装置作主轴驱动；若为深海，因潜水器工作于数千米甚至近万米的水域，密封装置无法维持高达700个大气压的内外压差，因此，深海潜水器的推进舱必须做成非耐压结构，即舱内和舱外的压强大致均衡，都是700个大气压左右。如为载人潜水器，则操纵人员应处于被设计成为极其坚固的球形耐压舱内，这个耐压舱的材料一般为钛合金，这也是全艇唯一的能在水下维持1个大气压环境的地方。使动力舱和外界海洋环境保持压力均衡的方式，是在设备中充满轻质液体，动力装置的各种设备，包括电动机的转子和线圈，都浸泡在这种绝缘的液体中。
在实际设计中，最重要的是要解决三个关键问题：一是潜水器与海面支援船只的通信联系；二是潜水器的电源供给；三是潜水器的智能化。其中通信问题更为重要。
对系缆式潜水器而言，通信有电缆或光缆保证，不成问题。但系缆式潜水器有许多不足。它受船只或石油钻井平台周围强大的洋流所拉曳，系缆常被冲断。据估计，系缆潜水器中大约有10％因缆绳毁坏而丢失。当在深达数千米的海底工作时，为减小长距离电力传输的损耗，电缆就要加粗，或者提高电压（达3000伏或更高）来传输。电缆加粗就要在船上或钻井平台上有较大的绞盘；电压提高则带来安全问题。在军事上，进行水下侦察和攻击，也不宜由暴露在海面的船只通过系缆来控制潜水器。因此，非系缆式潜水器就有了发展空间。许多国家纷纷将其列入发展计划。
不用系缆，怎样解决潜水器的通信问题呢？无线电波中的超长波在海水中传播的损耗较小，但波长越长，要求天线的尺寸也越大，所以超长波通信的方案不可取。美国国防部高级研究计划局从卫星或飞机上发射蓝绿激光束同潜水器、潜水艇等水下设施实现通信的研究，在1984年曾在利用光谱的蓝光末端的光敏感器技术上取得重大突破，在水下的光接收机中用气态铯做成的滤波器已能大大消除太阳光的干扰。但是这种穿透水层的激光通信系统现在的发展状况尚不得而知。
目前最常用的水下通信方案是声波通信。在声波通信装置中使用了换能器。发射方的换能器把电能变为声波，通过海水传输；接收方的换能器则把声波还原为电能。声波的频率越高，在海洋中传输时能量的损失也越大，因此长距离通信要求用较低的频率。但频率过低，换能器的尺寸就要过份增大，而且数据传输速率也太低。因此要根据实际情况加以折衷。根据研究和试验，对大部分水下声波通信的应用来说，频率范围可以从8赫到100千赫，实际传输距离为600米到6000米。
由于海水的温度、碱度、流速、压力随着海洋深度而变化，声波从海洋底部传到水面就会弯曲，改变其速度，或者反射。离海面100米以下的斜温层对一些声波反射得很厉害，使通信成为不可能，或者产生多径传输现象。这些到达海面和海底而发生反射的声波就成为干扰波。这样，从海面到海底的距离以及海洋底部吸收声波的泥土和反射声波的岩石就都强烈地影响着声波传输的质量。这个区域的海波、其它船只和潜水器，以及海底的虾群和甲壳动物发出的噪声也会产生干扰。干扰太大就使得数据传输速率不可能很高。如何在复杂环境中有效提取信号成为各国的独门秘诀。
除了通信外，电源供给和智能化也是考验某个潜水器的技术指标。
系缆式潜水器通过电缆由海面船只供电，只要船上发电机的燃料没有用尽，供电就不会中断。非系缆式潜水器靠自身携带的电池供电，拿海水电池和银锌电池来说，每磅只能供电40瓦小时，而潜水器携带的重量有限，因此供电时间也就有限。在许多应用领域，例如试验水下武器系统、对船舰的运动进行预警、清除核废料、跟踪潜艇、设置水下假目标等，都要求持续供电半年到一年，这就要研制新型电源。
单一组分的液体火箭燃料肼和6％的氨或水的混合物是非系缆式潜水器的高效能源选择之一。采用肼大约可提供3500千瓦小时的能源，估计足以推动潜水器以每小时5.6公里的速度行驶10000公里，但潜水器不得不拖曳着一个直径约2米的软包，用来存放燃料。用同位素钚138为燃料的热电发电机，可以推动1吨重的潜水器以每小时18公里的速度行驶一年，但成本太高。小型核反应堆也是可供考虑的长期供电能源之一。
智能化，是潜水器研制中要解决的又一个问题。不同的潜水器对智能化程度的要求不同。对于系缆式潜水器来说，智能化往往是指用微处理机去监测潜水器的各种控制功能，包括调整潜水器的姿态，控制机械臂的动作等。对于非系缆式潜水器来说，由于声音的传播速度只有每秒1.5公里，如果靠船上通过声波通信方法来控制潜水器的行动，就可能发生延误，因此要着重提高潜水器自身智能化的程度。需采用图像识别、人工智能技术、大容量的知识库系统，以及提高信息处理能力和精密的导航定位的随感能力等，要在大深度声音图像传输技术等高技术上有突破。
潜水器今后的发展趋势有以下几个方面：
1.发展多工作模式的非系缆式无人潜水器。由于非系缆式无人潜水器还未能实现实时控制，因此一些国家将系缆式无人潜水器发展为多工作模式的潜水器。可系缆和非系缆的优劣也是显而易见的。2.
发展潜艇布放和回收的潜水器。这是美国现在正大力发展的品种。要求潜水器有一定的智能，能对侦察、搜索、分类和识别进行自动控制。毫无疑问，这种隐蔽侦察能先敌制胜，在未来海战中起重要作用。3.操纵程序化。潜水器装配内导航系统和跟踪定位应答系统，使潜水器的操纵不但可通过操作手柄对潜水器进行实时控制，而且还应能通过键盘输人预定航线或潜水器要到达的下一个大地坐标，让潜水器自动按航线要求航行或航行到预定的下一个大地坐标位置。4.增强声呐探测功能。潜水器不但装配有前视声呐，还应装配旁扫声呐和海底绘图仪、海底剖面仪等设备，使潜水器声呐探测宽度和探测速度增加。5.声呐图像三维显示。二维声呐图像对目标的识别在很大程度上依赖操作员的经验。如对声呐图像进行三维显示，则可显示目标的大致立体轮廓，就是没有经验的操作员也能对目标进行识别。6.声呐图像拼图技术。潜水器控制系统应能将自身的不同航线的声呐图像或编队航行的不同潜水器的声呐图像按大地坐标拼成一幅范围较大的完整的声呐图像，这些电子海图对军事和海洋开发都有极其重要的意义。 |
