水下滑翔机是一种新型的水下
机器人。由于其利用净浮力和姿态角调整获得推进力,能源消耗极小,只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源,并且具有效率高、续航力大(可达上千公里)的特点。虽然水下滑翔机的航行速度较慢,但其制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放等特点,满足了长时间、大范围海洋探索的需要。
国内水下滑翔机研究的起步较晚,目前共有三家科研单位对此进行研究,分别为中国科学院沈阳自动化研究所、天津大学机器人与汽车技术研究所和浙江大学。2014年5月22日,天津大学自主研发的水下滑翔机在南海北部水深大于1500米海域通过测试,创造了中国水下滑翔机无故障航程最远、时间最长、剖面运动最多、工作深度最大等诸多纪录,一举打破国外的技术封锁。
目录1性能特点
2发展状况
3国内发展
1性能特点编辑水下滑翔机滑翔时由于无动力推进噪音极低,这个重要的特点使得其在军事上也有很大的应用价值。可以由
潜艇远程投放,以完成特定的目的,并且不易被发现。然而,由于单纯使用浮力驱动方式,水下滑翔机在水下只能做锯齿形和螺旋回转轨迹航行,其航迹控制和定位精度低,航速慢,在风浪较大的海面可能会出现随波逐流的情况。
2发展状况编辑关于水下滑翔机,国外早在上世纪九十年代初就展开了这方面的研究工作,尤其是在美国,至今它们已经研制出了四种型号的水下滑翔机,分别是:SIO(Scripps Institution ofOceanography)研制的Spray Glider、华盛顿大学研制的Sea Glider以及Webb Research Corp研制的Slocum Electric Glider和Slocum Thermal Glider。
Spray Glider被设计用于深海域,最大下潜深度1500米。它采用细长的低阻力的流线型外壳,它把天线内置于飞翼中,以进一步减小阻力。
水下滑翔机Sea Glider的设计目标是能在能广阔的海洋中航行数千公里,持续时间可达6个月,最大下潜深度为1000米。Sea Glider的俯仰角度范围可以由10度到75度,它的 GPS星天线装在尾部一根1米多长的杆子上,在浮出水面时,不需要辅助的浮力装置,天线就能高出水面,成功地获得GPS定位和通讯。
Slocum型水下滑翔机分为电能驱动型(battery)和温差能驱动型(thermal)两类,这两类水下滑翔机在外型设计、姿态控制、导航通讯等方面相同,只是在滑翔机的驱动能源上存在差别。前者运用的是一个注射器形的囊泵结构,工作在200米深度,后者工作在1500米深度。
电能驱动型Slocum长1.8米,它以大约0.5m/s的速度工作在200米深的海域。倾斜度通过移动电池包来控制,电池包同样设置在壳体的前段。Slocum有固定的翼,后掠式,以避免海草等的缠绕,展长1米,翼段为平板式。它还有一个垂直的尾舵。尾部装有GPS和通信天线。[1]
日本和法国也都相继研制出了名为ALBAC和STERNE的水下滑翔机,可见水下滑翔机的发展在国外是非常迅速的。
3国内发展编辑国内关于水下滑翔机研究的起步较晚,目前共有三家科研单位对此进行研究,分别为中国科学院沈阳自动化研究所、天津大学机器人与汽车技术研究所和浙江大学。
2014年5月22日天津大学自主研发的水下滑翔机在南海北部水深大于1500米海域通过测试,创造了中国水下滑翔机无故障航程最远、时间最长、剖面运动最多、工作深度最大等诸多纪录,突破国外技术封锁。天津大
“海燕”水下滑翔机[2]
学自主研发的这款水下滑翔机名为“海燕”,采用了最新的混合推进技术,可持续不间断工作30天左右。相比于传统无人无缆潜水器(AUV),“海燕”可谓身轻体瘦,它形似鱼雷,身长1.8米,直径0.3米,重约70千克。它融合了浮力驱动与螺旋桨推进技术,不但能实现和AUV一样的转弯、水平运动,而且具备传统滑翔机剖面滑翔的能力(即进行“之”字形锯齿状运动)。[3]
未来中国军工企业可能大批量制造增大版“海燕”,这种水下机器人能搭载大型传感器,能探测到距离更远的蛙人、水雷和潜艇,中国在南海的反潜能力有望实现跃升。此外,它们甚至可能携带武器,执行水下护卫或攻击任务。[4]
近期,中方指责越南向中越对峙海域派出“蛙人”,他们大量布放渔网、漂浮物等障碍物,干扰中国船只。未来武装版“海燕”的出现将使得越南“蛙人”的干扰战术彻底失效--中国水下战斗机器人将如同鲨鱼般在钻井平台四周巡逻,一旦察觉越南“蛙人”靠近,它们将自动展开攻击。[4]