返回首页

未来的无人潜航器会不会和无人机一样,成为作

时间:2022-06-10 10:58 点击:124 编辑:邮轮网

毫无疑问会的,而且美国海军已经将无人潜航器作为重要的作战工具,这也是中国海军在平时和战时需要高度重视的一种武器。早在2003年,美国海军将前4艘“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇改装成巡航导弹核潜艇,原先巨大的“三叉戟”洲际弹道导弹发射井被改造为多管垂直发射装置。2014年,为了充分利用直径2.23米、长12.9米的空间,美国海军开始开发一款直径超过0.91米的大型无人潜航器LDUUV,命名为“蛇头”。LDUUV相比其他533厘米直径的无人潜航器有着更远的航程、荷载能力,配备容量更大的电池,可以在海上自主运行数周。

LDUUV室内展示

LDUUV为模块化设计,采用开放架构,能够携带不同的任务传感器和武器,可以不断通过增量升级来扩展其功能。为了进行全球部署,海军研究主管要求LDUUV增量1能够通过濒海战斗舰、“弗吉尼亚”级攻击核潜艇和“俄亥俄”级巡航导弹核潜艇上的大型海洋接口LOIs如拓展干船坞和通用发射/回收模块进行部署。目前LDUUV的任务包括情报和环境准备IPOE和水下情报、监视和侦查ISR。根据2018年财政预算计划,首架“蛇头”将在2020年第一季度进行水下测试,增量2的LDUUV将增加水上ISR、反水雷和有效荷载部署能力。

Mk18 Mod2 “王鱼”

“王鱼”属于轻型无人潜航器,基于Remus100潜航器平台研发。Mk18 Mod2长3.93米、直径66厘米、最大潜深300米。由于采用了更大的平台,Mk18 Mod2相比Mod1能够搭载更多设备。传感器包括动态聚焦侧视声纳SLS、电导率和水温传感器和避障声呐。通讯设备包括长基线声波应答器、Wifi(用于水上大容量信号传输)和自由波无线电调制解调器。导航设备包括罗盘、P码GPS、上/下视多普勒流速剖面仪ADCP、多普勒测速仪和Kearfott惯性导航单元。Mk18 Mod2同样用于反水雷作战,2011年开发出原型机,逐步引入各先进传感器,2012年开始部署在波斯湾。

水面反水雷无人潜航器

水面反水雷无人潜航器SMCMUUV前身为战地准备自主水下载具。由海军研究办公室和蓝鳍机器人公司研发,基于“蓝鳍21”无人潜航器,长3.04米,直径53.3厘米、最大潜深274米、速度3节。其装备的侧扫声呐可以区分水中的水雷和其他金属物体。“蓝鳍21”在美国海军的扫雷舰上部署,同时也是濒海战斗舰反水雷作战任务包的一部分。

SMCMUUV作战模式示意图

2011年,通用动力公司获得了SMCMUUV的开发合同,开始工程和开发模型的生产。2017年形成初始战斗力IOC并完成了海上验收试验。未来将进行进一步试验以决定是否小批量生产。

战场空间准备自主水下潜航器

战场空间准备自主水下潜航器BPAUV同样基于“蓝鳍21”无人潜航器,用途与SMCMUUV稍有不同,主要用于扫描、绘制近海海床的地图,以记录海洋状况。BPAUV通过起重机从水面舰艇部署。

BPAUV在远征快速运输船的后甲板上

悬停式自主水下潜航器

悬停式自主水下潜航器HAUV为非鱼雷造型设计,尺寸为107x100x41厘米、最大潜深30米、速度1节、可在水下工作超过3.5小时。HAUV装有5个推进器用于推进和悬停姿态控制,能够自动定位并保持2m CEP(即有50%的几率可以打进以2米为半径的圆圈内)的精度,能够检测水下船体、港口设施等周围是否存在爆炸物等水下威胁。任务荷载包括一个DIDSON成像声呐,成像数据能通过光缆直接传输到操作人员终端。蓝鳍公司在2007年获得了HAUV的制造合同。

Mk18 Mod1 “剑鱼”

“剑鱼”是美国海军规划的便携式无人潜航器,由海军海洋学办公室主导开发,基于Remus100潜航器平台研发。Mk18 Mod1长1.6米、直径19厘米、极速5节、最大潜深100米,能够通过长基线/超短基线的声波应答器或者P码GPS进行导航自主移动。传感器包括水温、海水浊度和电导率传感器、侧扫声呐和下视相机,能够进行低可视条件下的水下侦查和勘探作业,对水雷的侦测、识别和定位。

“剑鱼”可由两名操作人员直接部署下水

Mk18 Mod1 “剑鱼”在2008年实现了完全作战能力FOC,在“自由行动”期间在伊拉克乌姆盖斯尔港的排雷行动投入实战,也是濒海战斗舰反水雷任务包的一部分。后续的模块升级将把两个独立的水下潜航器项目整合进Mk18系列中,提高在高杂波条件下对海底埋藏水雷的侦测能力,到2018年财年交付。

“海上追猎者”

“海上追猎者”大型UUV是宾夕法尼亚州立大学应用研究实验室的产品,长8.66,直径0.97米、极速2.3节、最多可以在海上自持10天。“海上追猎者”是为执行情报、监视和侦查ISR任务设计的,使用了一组可伸缩天线,可降低在海面上被发现的可能性。

“海上追猎者”岸上准备状态

2008年,“海上追猎者”在从班布里奇号驱逐舰上进行了部署和回收试验,后续可以通过“俄亥俄”级巡航导弹核潜艇上的干式甲板掩体部署。

今年的6月2日, 央视财经频道报道了我国浙江大学、之江实验室的科研团队制造的软体机器人在马里亚纳海沟进行万米级深潜的事情。还在2019年底的时候,浙江大学航空航天学院的李铁风教授带领团队在马里亚纳海域对一外型酷似海鱼的仿生软体机器人进行了深海潜游测试。

这种软体机器人本身是一种深海潜航器,这是它的全球首次进行深海探测,其每秒自驱动一次,软体机器人像一只鲾鲼鱼一样在水中不断流动着,最深下潜深度为海平面以下10900米,这和我国下潜最深的奋进号深海潜航器下潜的深度(海平面以下10909米)差不多。

而已知马里亚纳海沟的最深处为11034米(挑战深渊最深处),所以软体机器人和奋进号深海潜航器下降的深度距离马里亚纳海沟的最深处也不过才100多米,基本就是世界海洋的最深处了。

奋进号深海潜航器有着厚厚的钛合金外壳,能够承受极大的压力,所以虽然马里亚纳海沟1万多米深的水中的水压非常大,表面每平方米承受的压力就是10900吨左右,但是独特的设计和钛合金外壳保证了它安然无恙。但是软体机器人就不一样了,它的表层并没有如此坚实的外壳,为什么也能承受一样的压力呢?

这就不得不说这种软体机器人的独特设计了。而李铁风教授则声称他们的设计灵感来自于狮子鱼,是受狮子鱼细碎骨骼的特点和结构的启发,对软体机器人形状进行了整体设计,这种软体机器人的设计和狮子鱼又有什么关系呢?

狮子鱼被认为是海洋中能够下潜的最深的有脊椎的鱼类,深海探测器在7700米和8100米左右的深度都发现过它们的身影,号称海洋脊椎动物中的“深潜之王”。

这种鱼为什么能下潜的那么深呢?李铁风团队将狮子鱼全身做了一个CT扫描,发现狮子鱼的骨骼特点和结构跟普通鱼类很不相同,它的全身骨骼非常细碎,几乎没有腔室结构,就连颅骨都退化到几乎没有了,这使得它的骨骼不必再随着上浮和下沉承受内外压力差的变化,而且它的骨骼和其他鱼类不一样,有科学家发现深海狮子鱼中一个与骨骼钙化相关的基因——骨钙蛋白被截短了,而这种蛋白正是调控骨骼钙化和发育用的,能使它的骨骼变得非常薄,而且具有弯曲能力。同时科学家还发现,狮子鱼等深海鱼类的不饱和脂肪酸合成的相关基因出现了扩张现象,使得它们在高压和低温环境下仍然能够保证细胞膜流动性。总之,其躯体特征已经使狮子鱼适应了深海的极端压力。

李铁风团队因此对软体机器人进行了独特的设计,它们把软体机器人所需要的电子元器件和电路板等化整为零,放置在软体机器人的不同位置上,并且考虑到放置的角度和方向,以求分散电子元器件所受的压力,并使机器人均衡受力,而表面和内部也使用了柔软的硅胶,其在不同水深位置给形变、韧性等并不大,所以能够适应1万多米深的深海压强。

这种无人软体机器人被认为在未来有着广阔的应用前景,因为它可以在地球海洋的全海域中畅通无阻!可以像鱼一样在珊瑚礁或水下洞穴中安全航行,因此被认为在海洋探测和海底采矿等领域都能发挥较大作用。

参考资料:

央视财经官方账号6月2日文章《世界首次!中国软体机器人突破万米级深潜,软体机器人来了》

顶一下
(0)
0%
踩一下
(0)
0%

请选择遇到的问题

观点错误
内容与标题不符
内容陈旧
内容质量差
内容不够全面
已收到你的问题反馈