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【动态】美海军新型可潜式无人水面艇上线,技术升级或成潜艇噩梦

2018-08-27 14:40 性质:转载 来源:无人系统技术
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  目前,无人水面艇和无人潜航器被广泛应用于海上情报、监视与侦察中,但是这两种装备也存在缺陷,比如工作时间和运行速度存在矛盾、能源补充问题、...

  目前,无人水面艇和无人潜航器被广泛应用于海上情报、监视与侦察中,但是这两种装备也存在缺陷,比如工作时间和运行速度存在矛盾、能源补充问题、海上航行的安全性问题等都是不得不考虑的。

  为此,美国开始研发可潜式无人水面艇。依靠太阳能和风能在水面航行,在遇到敌人以及恶劣天气时能够快速转换航态,像潜航器一样在水下航行。可潜式无人水面艇长约2.44米,重72.6千克,体积较小,无论是在海上还是潜入水下都难以被发现。其最独特且最重要的能力之一是在遇到强风暴情况下可完全潜入水中,从而生存能力和耐用性得以极大提高。

  关键技术

  可潜式无人水面艇综合了水面艇和潜航器的主要功能和作业能力,同时具有远航程、耐用性和实用性。其关键技术主要涉及以下四项:翼帆技术、船舶平台技术、船舶控制和通信技术、能源产生和存储技术。

  ●翼帆技术

  翼帆外形形似飞机机翼,采用复合材料可以不被海水腐蚀,结构牢固重量轻,有低电磁和可见光横截面。采用对称主翼,将风力转换为艇的推力。基座装备有液压电机,能够精确控制主翼方向,调整控制风的大小推力。

  ●船舶平台技术

  船舶平台排水量为72.6千克,船头和船尾安装有提供浮力变化的压载水系统。通过在前后舱之间来回注水以精确控制艇的浮力中心,使其能够在水下"滑翔"前进。甲板覆盖有太阳能电池板,为艇上设备提供电力。

可潜式无人水面艇总体结构布置示意图

  ●船舶控制和通信技术

  惯性导航传感器装置安装在船体内、艇的重心附近,用于监测艇体的转动、倾斜、偏航和加速/减速。桅杆风力计与声速传感器结合,提供关于风速和风向的数据。双冗余电动喷射推进系统,以及矢量推力的辅助水面/水下推进器,均位于艇尾部分。翼帆顶端安装有甚高频天线,甲板上还安装有铱卫星天线。

  ●能源产生和存储技术

  可潜式无人水面艇的副翼将风能直接高效地转换为推力,同时甲板提供1米²的安装区域给太阳能电池。在5小时的日照中,优质的镓铟磷化物太阳能电池每天可为电池充电440瓦·时。

  潜水模式

  可潜式无人水面艇可以水面、半潜水和潜水三种模式运行。

  处于水面模式时,可潜式无人水面艇可根据风的状态来调整航态:有风情况下可长期航行,而且可以达到接近风速一半的速度,但为安全起见,航速一般控制在6海里/小时内。

  无风状态下可保持在原地或利用辅助电推进装置行驶。可潜式无人水面艇的摇晃、倾斜、偏航、加速/减速均由INS/GPS监控,并可调整航线以增强稳定性或利用波浪能。

  半潜水模式是当海面波浪较大航行不稳定时,压载水系统局部充水,可潜式无人水面艇沉入到0.3~1.1米的深度。在这种状态下,翼帆将被收在船体中心线附近。水面上只留有桅杆顶的摄像机、环境传感器和天线,同时太阳能电池能继续工作。

可潜式无人水面艇水面航行状态和水下航行状态

  在潜水模式时,可潜式无人水面艇继续增加压舱水并潜入水深1.2米以下,翼帆折向船尾并用控制夯锁紧,船的龙骨同时以剪刀形向上移动。可潜式无人水面艇在潜水模式中采取滑行方式前进,最高速度3.7千米/小时。如果采用辅助的电推进,最高速度可达7.4千米/小时。在完全潜水状态下,可潜式无人水面艇可应对恶劣的风暴环境,并且在水面几乎检测不到。

  值得一提的是,可潜式无人水面艇在一分钟内便可从水面航行状态转变为完全潜水状态,这为其提供了应对攻击、海盗或避开更大船体撞击的自我防护机制。目前,可潜式无人艇的技术成熟度达到6级。

可潜式无人水面艇计划节点安排

  影响意义

  可潜式无入水面艇将是第一型拥有能够由风力驱动的、可在水面船舶和水下潜航器之间快速转换的自主无人系统。自发电能力使其具有极长任务持续时间和航行距离。因其造价低廉且体积小巧,可潜式无人水面艇是大面积海域实施网络通信连接的最佳选择。可以预计,可潜式无人水面艇将以独特的性能,在水面、水下长时间监视和海上武器装备组网通信中发挥关键作用。

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