国外AUV研发现状综述

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国外AUV研发现状资料
(一):
以下资料来自:/news/NewsDetail.asp?NewsID=146
(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(N
AVOCEANO)、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,下面分别就各单位的AUV研发情况进行介绍。
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电视信号,AUSS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。
电缆卷筒卷线盘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。
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的研制工作目前已由雷声公司承担。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,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)脱水拖把
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。
其他单位的UUV研制情况
美国海军水下作战中心(NUWC)正在研制两个供试验用的UUV:大直径水下无人航行体(LDUUV)和直径21英寸的UUV(21UUV),这两种UUV是为评价UUV的各种负载及先进技术而研制的,其中的许多先进技术将直接应用于远期侦察方案(LMRS)中。
1999年,波音公司于2000年11月向美国海军交付首套样机(包括回收装置、任务规划/分析计算机、两条AUV),其中AUV长6m,直径530mm,重约450kg,可从发射管发射,航行时间40~50小时。
(2)加拿大IP电话号码
梭子鱼综合症
加拿大在UUV领域的研究工作已开展了20多年,除了各种各样的ROV,他们也在建造AUV,其中几家公司已研制出了铝-氧化银电池,正在AUV进行试验。
(3)英国
英国政府出资研制的AUV由三家公司联合研制(马可尼水下系统公司是总承包商),其首要技术目标是开展极地冰下研究和搜集近海海洋学信息。该AUV的主体采用壳体改进而成,全长6.5m,直径533mm,稳定鳍直径900mm,重量1315kg,额定航速度5kn,工作深度300m,续航力36小时,航程大于300km。能源采用耐高温钠硫电池,电池组向48伏总线上提供37kWh的有效电能,无刷直流推进电机靠48伏总线供电。控制舱内装有精确测量航向与航速的导航系统,能修正潮汐与海流引起的误码率差。尾舱装备有通信电子设备、卫星定位信标、雷达遥控器与应答器等。尾端的推进电机安装在耐压壳上,直接与推进器连接。
此外,英国还参加了欧共体的一项合作研究,目前正从事AUTOSUB方案的研究,为欧共
体开发一个试验型AUV,该AUV被称为海豚(Dolphin),其工作深度为6000m,据称其续航力很长,能从英国航行到美国,并搜集海洋数据。
(4)德国
德国的STN、HDW等几家公司正在为德国海军研制一种用于反潜战的水下无人航行体——TCM/TAU 2000对抗系统。该系统主要由探测设备及信号处理装置、指挥控制装置、发射集装箱、4个铰接盖板和TAU效应器组成,能进行全方位的区域侦察,作战系统信号处理时间短、反应速度快;发射速度快、使用效应器后可不受潜艇战术的限制;效应器对付轻型和重型的威胁,都有很高的效能。由于采用了模块化设计,该系统能很容易地装配到209、212级潜艇上,其费效比很好。
STN公司开发的名为“深海”C(DeePC)的新型自主水下航行器,续航时间60小时,潜深达4000m,直径1m,重约2000kg。STN公司计划在DeePC上使用许多新技术,包括碳纤维增强塑料、缩微燃料电池、长航时水下导航系统等。STN公司计划2007年研制出完整的DeePC,2010年达到实用。
台风实时监控系统(5)挪威
挪威国防研究机构研制了一种流体阻力较低的AUV,它原来的任务是用于进行侦察,现在主要是用于进行海洋研究。该AUV采用镁—海水电池作动力,通过水声链进行遥控,遥控距离达110海里。如果采用比能高的电池(低压镁—海水电池),该AUV的潜在航程可达1100~1200海里。
数模转换
(6)前苏联
前苏联于70年代就开始了AUV的研制工作,前苏联在AUV的研制方面取得了一定的成果并积累了相当丰富的经验。90年代中期建造的几个AUV就在太平洋、大西洋和挪威海成功地进行了深海搜索和回收工作。
前苏联在水下航行体的结构材料方面取得了突出的研究成果,其钛合金加工制造和焊接方面居世界先进水平。此外,在发展复合材料、陶瓷材料方面也取得了很大成就。这些技术对其他国家发展AUV起到了促进作用。苏联解体后,这些优势就被俄罗斯和乌克兰所继承。韩国向俄斯购进了有关技术,并合作开展了AUV的研制。
(7)日本
日本的UUV技术在民用方面主要用于地震预报和海洋开发(如:水下采矿、海底石油和天然气的开发等),参与部门和机构包括日本科学技术中心(JAMSTEC)、国际贸易工业部、运输部、建设部、机器人技术协会、日本深海技术协会等。日本耗资6千万美元建造的Kaiko Rox 现在已经能下潜到世界上最深的海底。
在军用方面主要是用于灭雷具的ROV研制,如:日本海军的S-5和S-7灭雷具。此外,日本海军也在研究AUV的技术工作,但相关报道很少。
(8)韩国
韩国Daewoo重工业公司的船舶海洋研究所同俄罗斯海洋研究所共同合作研制了名为OKPL-6000的自主式水下无人航行体,该AUV形状象,主要用于深海探测、搜索与观察海底沉没物体、以及科学研究。该AUV长3.8m,直径0.7m,重980kg,最大工作深度6000m,最大巡航速度3kn,续航力10小时,动力采用银锌二次蓄电池,推进系统采用四个电动推进装置。OKPL-6000 AUV已进行了三次考察试验,记录了大量的图像、视频电影和海底地图。此外,该AUV还对水深为2300m的东海以及5500m的太平洋海底进行了观察。
二、重点技术及其发展
AUV的设计
材料:AUV材料技术开发的重点是廉价的轻型材料,这类材料应具有大浮力、大强度、耐腐蚀及抗生物附着等特点。材料类型包括塑料、玻璃钢、陶瓷和合成物等,可以用玻璃纤维和石墨碳复合材料制造高强度轻型非铁质壳体。使用石墨复合材料的难点是穿透壳体的零件的密封、壳体连接、肋骨配置形式以及散热问题。采用金属基体复合材料也许能解决上述难题。
低阻力技术:设计AUV形状时,需综合考虑其内部空间的使用情况及释放/回收的难易程度等因素。目前各研究机构正在继续研发AUV的新型流体动力设计,但近期的设计大多采用形状。
低速控制:水下航行器的低速控制装置包括五个基本部分,即控制水下航行平衡和攻角的可变压载系统、六自由度定位的垂直和横向推进器、为高速航行提供升力的艉控制面和控制前进/后退运动的轴向推进器。目前已对AUV的低速控制进行了成功模拟,并将非线性自
适应滑动方式控制理论应用于水下航行器上。试验证明,滑动方式控制可以有效地进行精确跟踪和控制。

本文发布于:2023-05-18 03:44:12,感谢您对本站的认可!

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