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自主式水下航行器

自主式水下航行器(AUV)是一种综合了人工智能和其他先进计算技术的任务控制器,集成了深潜器、传感器、环境效应、计算机软件、能量储存、转换与推进、新材料与新工艺、以及水下智能武器等高科技,军事上用于反潜战、水雷战、侦察与监视和后勤支援等领域。

自主式水下航行器(AUV)是水下无人航行器(UUV)的一种。水下无人航行器(UUV)技术无论在军事上、还是民用方面都已不是新事物,其研制始于50年代,早期主要用于海上石油与天然气的开发等,军用方面主要用于打捞试验丢失的海底武器(如鱼雷),后来在水雷战中作为灭雷具得到了较大的发展。80年代末,随着计算机技术、人工智能技术、微电子技术、小型导航设备、指挥与控制硬件、逻辑与软件技术的突飞猛进,自主式水下航行体(AUV)得到了大力发展。由于AUV摆脱了系缆的牵绊,在水下作战和作业方面更加灵活,该技术日益受到发达国家军事海洋技术部门的重视。 [1]

美国
  根据1994年美国海军制定的水下无人航行器(UUV)发展计划,包括AUV和ROV(遥控航行器)两个方面的研究涉及五个领域:运载器、能源、传感器、导航与控制、通信。其它方面的研究包括:1)AUV和ROV探测网反潜的研究,利用探测网进行水下三维探测,通过就地采样或层析获得的环境信息有利于提高反潜探测,同时还可以利用多个小型分散平台与有人平台一起构成反潜作战探测网;2)作为武器平台,携带近程攻防武器对敌方潜艇进行秘密攻击;3)布设水下通信网络;4)进行海洋探测。
  美国海军主要研制UUV的单位包括:美国海军水下作战中心(NUWC)、美国海军研究局(ONR)、美国海军海洋系统中心(NAVOCEANO)、美国海军空间和海战(SPAWAR)系统中心、美国国防高级研究计划局(DARPA)和查尔斯斯塔克德雷珀实验室(CSDL)、美国海军研究生院(NPS)等。此外,麻省理工学院、Woods Hole海洋研究所、通用动力公司和雷声公司、洛克希德导弹和宇航公司、佩里技术公司等。 [1]

美国海军空间和海战(SPAWAR)系统中心
  该中心主要从事AUV的指挥和控制系统、光纤和水声通信系统、非金属材料和运载器总体的研制。该中心拥有三个UUV试验运载器:先进的无人搜索系统(AUSS)、自游者II(Free Swimmer II-SFII)和飞行插塞(Flying Plug)。AUSS是一个用于深海搜索的鱼雷形AUV,全长5200mm,直径800mm,重量1230kg,以最大速度6kn航行航力为10小时,采用20kWh银锌电池,推进装置为2个垂直推进器和2个纵向推进器。AUSS带有水声通信设备,可在水深6000m的水下向水面传送侧视声纳数据或CCD电视枷瘛S捎赢USS是自主式的,它对目标的搜索时间只需常规拖曳式搜索系统的1/10。该AUV通过声遥链控制,已经通过了演示和鉴定。此外,自游者是一种可用作自主式运载器的鱼雷形UUV,飞行插头是一种小型运载器。

麻省理工学院
  由麻省理工学院研制的ODYSSEY AUV主要用于科学考察和海洋自动取样网络研究,该AUV长度为2200mm,直径570mm,水平运动速度大于4kn,爬升速度大于3kn,续航力6小时(3kn时),如果采用最大电池结构,续航力可达24小时。该AUV主要采用1.1kWh的银锌电池(采用最大电池结构时>5kWh),推进系统在四个控制面之后有一个电动推进器。

Woods Hole海洋研究所
  由该海洋研究所研发的ABE AUV主要用于深海海底观察,其特点是机动性好,能完全在水中悬停,或以极低的速度进行定位、地形勘测和自动回坞。该AUV长2200mm,速度2kn,续航力根据电池类型在12.87~193.08km之间。其动力采用铅酸电池、碱性电池或锂电池。 [1]

通用动力公司和雷声公司
  1988年,通用动力公司开始研制XP-21 AUV,该AUV的研制工作已由雷声公司承担。XP-21是一型直径为533mm的自主式AUV,采用模块化设计,长度可在2.44~7.32之间任意选择,其标准型的重量为635kg,速度为0~5kn,工作深度为9.14~3653.63m。该AUV主要用于水雷战。其侧视声纳为双频、单波束、数字式声纳,频率为100kHz和500kHz。高频用于探测大型水雷,低频用于探测沉底雷并对其进行分类。前视声纳采用多波束数字式声纳,可填补侧视声纳的探测盲区,以探测和分类沉底雷和锚雷,同时也可用于避障。

美国国防高级研究计划局(DARPA)和CSDL
  DARPA和CSDL已经建成了两个可用作试验平台的AUV,该AUV长10.97m,直径1.112m,重6804kg,第一个AUV的最大工作深度为304.48m,第二个为457.2m。该航行体采用12马力的无刷电机,最大航速为10kn,续航力为24小时。这两个AUV已经成功完成了海试。

佩里技术公司
  佩里技术公司研制的MUST(机动系统试验)AUV是一种供试验和演示用的AUV,长9.144m,重8834.8kg,工作深度60.96m。该AUV采用10马力主推进电机,电源为铅酸悬挂式电解电池组,航速为0~8kn。推进系统采用于个推进器,使航行体可作悬停、垂直或横向运动。

美国海军研究生院(NPS)
  NPS于1987年开始研制AUV,其第一代AUV为NPS AUV I,全长只有76.2cm,宽17.78cm,高1016cm。第二代NPS AUV II 全长2.1336m,可用作控制技术、人工智能和系统综合等基础研究的平台,采用场台高频定向换能器、2台正反转10cm螺旋桨、铅酸电池、Gespac计算机和平面的控制面。其推进器可使航行体的姿态得到控制,并在水中保持稳定。 [1]


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