天大研制无人潜水器 “翱翔”在深海的“海燕”


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来源: 天津北方网
**内容提要:**近日,在距离海岸线300多公里的南海北部,世界上持续时间最长、投放设备类型最多、覆盖海域最广的一次针对海洋“中尺度涡”的海洋立体综合观测完成阶段性任务。这次观测覆盖了“大气──海水界面”至4200米水深范围的14万平方公里海区,30余台套新型海洋设备均为我国自主研发,展示了我国高端海洋观测装备的研发能力与水平。这些先进装备构建起综合立体的观测网络,标志着我国在深海组网观测研究方面已经走到了世界前沿。








身长1.8米 直径0.3米 重约70千克 图片由天津大学提供

最大滑翔速度1.3节(海里/小时),最大水平推进速度3节(海里/小时)

设计最大深度1500米,最大航程1000公里

采用最新混合推进技术,可持续不间断工作30天左右

拥有更先进的运算处理能力,不仅可以自主决定航线,还可将数据传回总部,供离线处理和分析

未来“海燕”号的增大版及其他有望出现的水下无人潜水器可以为中国海军完成要求更高的远程任务

近日,在距离海岸线300多公里的南海北部,世界上持续时间最长、投放设备类型最多、覆盖海域最广的一次针对海洋“中尺度涡”的海洋立体综合观测完成阶段性任务。这次观测覆盖了“大气──海水界面”至4200米水深范围的14万平方公里海区,30余台套新型海洋设备均为我国自主研发,展示了我国高端海洋观测装备的研发能力与水平。这些先进装备构建起综合立体的观测网络,标志着我国在深海组网观测研究方面已经走到了世界前沿。

在众多设备中,一个身轻如燕的“机器人”表现十分亮眼,它就是天津大学研制的水下航行器“海燕”。深潜1500米,持续航行30多天,能连续跟踪漩涡……“翱翔”深海,深海精灵“海燕”又一次惊艳了世界。

拥有国际先进的水下航行器一直是建成世界海洋强国重要的标志性成果之一,因此美国等国对该技术一直进行严密封锁。天大自主研发的“海燕”,无论在续航里程、下潜深度以及稳定性等诸多方面,都不输于国外同类产品。既打破了国外对我国水下航行器的技术封锁,也扭转了我国在某些关键技术上受制于人的局面,引领了新型水下航行器技术的发展。


近年来,以混合推进技术为特征的新一代水下航行器成为国际研究新趋势,它集能耗小、成本低、航程大、运动可控、部署便捷等优点于一身,具备独立在水下全天候工作的能力,在海洋科学等领域发挥重要作用。世界海洋强国均把水下航行器先进研究成果应用到军事装备设计中,相关技术和产品被各国严密封锁。想研发水下航行器,想成为海洋强国只能自主研发。


天津大学王树新教授团队历经十余年终于突破了技术封锁。从基础理论、技术攻关、设计制造、系统集成四个层面开展研究,成功攻克了“混合驱动水下航行器关键技术与应用”项目,研制成功“海燕”水下航行器系列化产品,并完成设计定型。在科技部组织的水下航行器南海性能比测中,“海燕”连续航程最大、航时最长、工作剖面最多。

在以往的测试中,“海燕”连续运行时间超过21天,其间经受了浪高约4米的恶劣海况考验,总剖面数超过210个,连续航程水面累计超过600公里,最大下潜深度1514.2米,能在复杂海洋环境下大深度平稳滑翔运动;“海燕”最大滑翔速度1.3节(海里/小时),最大水平推进速度3节(海里/小时),连续航程超过1100km,实现水下航行器航程从百公里级提升至千公里级的突破。“海燕”采用了最新混合推进技术,可持续不间断工作30天左右。

相比于传统无人无缆潜水器,“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;设计最大深度1500米,最大航程1000公里;融合了浮力驱动与螺旋桨推进技术,不但能实现和传统潜水器一样的转弯、水平运动,还具备剖面滑翔能力──即进行“之”字形锯齿状运动。“海燕”的负载能力为5千克,并通过扩展搭载声学、光学等专业仪器,成为海底的“变形金刚”,可在海洋观测和探测领域大显身手。已成功应用于“南水北调”水源地水质监测、南海环境调查等国家重大工程和海洋项目。“海燕”还可以凭借灵活小巧的身姿,较长时间跟随海洋动物,获取数据。


不输国外产品未来“反潜神器”

“海燕”采用了最新的混合推进技术,以浮力驱动为核心并融合其他驱动方式,具有体积小、重量轻、航程远等优点。“海燕”利用机翼和浮力变化可将垂直运动变为水平运动。“海燕”号还拥有更先进的运算处理能力,不仅可以自主决定航线,还可将数据传回总部,供离线处理和分析。

早在2014年,“海燕”在南海北部水深大于1500米海域通过测试,创造了中国水下航行器无故障航程最远、时间最长、剖面运动最多、工作深度最大等诸多纪录,一举打破国外对我国的技术封锁。无论在续航里程、下潜深度以及稳定性等诸多方面,“海燕”都不输于国外同类产品。

“海燕”的研制成功解决了我国相关技术的“有”“无”问题。而且首次提出混合驱动水下航行器新概念设计,并具有操纵性好、轨迹精度高、续航能力强的优点,引领了新型水下航行器技术发展与实用化进程。

副教授王延辉详细介绍了“海燕”的“聪明”与“强韧”:“既有浮力驱动,又有螺旋桨推进,且通过智能控制设计,实现稳定运行。简单地说,‘海燕’有类似鱼鳔的浮力驱动模块,它利用自己的鱼鳔来实现下潜和上浮等滑翔运动。但仅仅只有鱼鳔的话,‘海燕’的抗海流能力就会较差。因此,混合驱动模块的融入,就是给‘海燕’加上了螺旋桨,这样,‘海燕’便可以迎流而上,逍遥自得地游动啦。而且‘海燕’的能源来源也是复合的,既可以使用传统的电池作为能量来源,也可以采用海洋温差能。海水的温差为其提供了源源不断的能量,大大地提高了‘海燕’的续航能力。‘海燕’也很聪明,漂浮水面接受指令程序后可以自主下潜,到达指定任务深度后,可以在螺旋桨驱动模式下,定深巡航,执行科学任务。完成科学数据收集任务后,自主上浮。‘海燕’回到水面后,会翘起自己的尾巴,通过尾部天线,连接卫星,发回观测数据;同时,接受控制中心发布的指令,聪明地执行自己的下一次任务。在运动过程中,‘海燕’还可以自动判别距离海底高度,以规避障碍;也能够根据海流大小,智能启动混合推进,以适应复杂海洋环境的影响。同时,‘海燕’也可以综合判断自身运行中的各种故障,灵活采用数十种应急策略,以保证长时间的可靠工作。”

据研发团队介绍,“海燕”目前是一款民用平台,目标是用于海洋生物学科考、海底科考以及协助研究任务和救援任务。其相关成果在中国船舶工业系统、国家海洋局系统、高校等单位的公开采购中标,提供产品十余台套,有力推进了中国海洋观测与探测能力。

作为自主水下无人潜水器,“海燕”有能力在不需要人工干预的情况下独立作业,这也令其成为漫长和危险任务的理想之选,比如扫雷或潜艇侦察。反潜战长期以来一直是美国占优势,因此中国海军在这个领域的进步具有重大意义。未来“海燕”的增大版及其他有望出现的水下无人潜水器可以为中国海军完成要求更高的远程任务。尺寸更大的水下无人潜水器可以携带更大的传感器,能探测到距离更远的水雷和潜艇。


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天大的滑翔机做的是不错~


#3

我们也做一个,:relaxed::blush::confused:


#4

还是做个rov玩玩吧,跟blue一样,滑翔机略贵呀~