無(wú)人水面系統(tǒng)中的平臺(tái)是無(wú)人水面艇(USV),無(wú)人水下系統(tǒng)的平臺(tái)是無(wú)人潛航器(UUV),隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,無(wú)人水面艇的任務(wù)逐漸拓展到涵蓋數(shù)據(jù)搜集、布雷掃雷、通信中繼、海上安保等領(lǐng)域,無(wú)人潛航器也開(kāi)始向偵察、察打一體等領(lǐng)域擴(kuò)展??傮w來(lái)看,美國(guó)在無(wú)人水面和水下系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用方面處于領(lǐng)先地位,有著悠久海軍傳統(tǒng)和豐富海戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的英國(guó)也沒(méi)有落后,也在發(fā)展著自己的無(wú)人海上系統(tǒng),研制了多個(gè)無(wú)人水面艇和無(wú)人潛航器型號(hào)支持商業(yè)應(yīng)用與軍事任務(wù)。
自動(dòng)潛水艇系列無(wú)人潛航器
“自動(dòng)潛水艇”3
“自動(dòng)潛水艇”(Autosub)3是由英國(guó)國(guó)家海洋地理中心(NOC)設(shè)計(jì)、研發(fā)和制造,主要用途是地球物理調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋科學(xué)調(diào)查、海洋調(diào)查、科學(xué)研究、海底測(cè)繪等。
“自動(dòng)潛水艇”3外形類似魚(yú)雷,采用碳纖維材料,在低功率需求的最佳條件下,錳堿性電池提供超過(guò)500km的航程或6天續(xù)航能力,碳纖維壓力容器作業(yè)深度為1600m,可以測(cè)量電導(dǎo)率、溫度、透射率、熒光、光合有效輻射、水流速度、湍流和水深等。海底聲學(xué)剖面儀可以揭示海底沉積物中導(dǎo)致冰川起源的結(jié)構(gòu)因素,而水采樣器收集地球化學(xué)和生物分析樣品。條帶測(cè)深儀和側(cè)掃聲吶可以提供測(cè)量冰架,海冰和海洋海底地形高分辨率的測(cè)量結(jié)果。其他儀器也可以被安裝在機(jī)身內(nèi)部。
從1999年至今,“自動(dòng)潛水艇”3在南極和北極的海冰和浮冰下作業(yè),每次任務(wù)作業(yè)時(shí)間都超過(guò)24h。2009年在南極西部,“自主水下航行器”3下潛到松島厚浮冰下500~1000m作業(yè),并且能夠深入冰洞的厚度達(dá)到60m。
“自動(dòng)潛水艇”6000
“自動(dòng)潛水艇”6000是“自動(dòng)潛水艇”系列中的最新型別,作業(yè)深度為6000m。在過(guò)去10年中,已廣泛用于北極和南極冰下作業(yè)等海洋科學(xué)考察任務(wù)。其機(jī)頭和尾段的設(shè)計(jì),包括導(dǎo)航和控制系統(tǒng),基本上繼承了“自動(dòng)潛水艇”3的設(shè)計(jì)。不同的是,“自動(dòng)潛水艇”6000的作業(yè)深度更深,電池系統(tǒng)采用鋰離子聚合物可充電電池而不是原生錳堿性電池。由于具備1000km的航程、6000m的最大作業(yè)深度和0.5m3的巨大任務(wù)載荷搭載能力,“自動(dòng)潛水艇”6000成為世界上潛水最深的執(zhí)行科學(xué)探測(cè)任務(wù)的自主水下航行器之一。“自動(dòng)潛水艇”6000船體采用鈦合金材料,主要用途是物探、海洋科學(xué)調(diào)查、海洋調(diào)查、海底成像等,主要用戶是英國(guó)國(guó)家海洋地理中心。
2007年10月,“自動(dòng)潛水艇”6000成功完成第一次海試。2008年8月8日到9月1日,在歐洲西部海域完成了5次科學(xué)試驗(yàn)任務(wù),采用多波束聲吶測(cè)量了海底的沖刷特性。2009年10月,在卡薩布蘭卡海域下潛到5600m,攜帶一種掃描聲吶,測(cè)試了一種新的避障系統(tǒng),完成了深度潛航和感知與避障試驗(yàn)任務(wù)。2010年初,在加勒比海海底發(fā)現(xiàn)并定位了2個(gè)正在噴射的火山口。
“自動(dòng)潛水艇遠(yuǎn)程型”
“自動(dòng)潛水艇遠(yuǎn)程型”(Autosub Long Range)是英國(guó)國(guó)家海洋地理中心研發(fā)的一種新型自主水下航行器,主要用途是海洋勘察、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。其移動(dòng)速度相當(dāng)緩慢,僅有0.4m/s。由于傳感器的電源消耗受到嚴(yán)格控制,因此它能完成續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月、航程為6000km的任務(wù)使命。該系統(tǒng)具有斷電并在海底停泊、冬眠的能力,能夠定期喚醒或遇到有興趣的事件或事物時(shí)自然喚醒。這對(duì)于在海洋盆地長(zhǎng)斷面地區(qū)進(jìn)行非常詳細(xì)和長(zhǎng)期的小區(qū)域監(jiān)測(cè)任務(wù)尤其重要。
2013年1月20日到3月期間,“自動(dòng)潛水艇遠(yuǎn)程型”在西班牙海洋研究所加那利群島平臺(tái)海洋進(jìn)行了第一次海上試驗(yàn)。試驗(yàn)的目的是確認(rèn)該系統(tǒng)可以從水面開(kāi)始潛水,準(zhǔn)確控制它的航向和俯仰方向下沉,再上升至水面的能力。本次試驗(yàn)中,其深度控制精度只有幾厘米,航向和俯仰控制精度為0.5°,并且獲取了流體阻力和控制性能等數(shù)據(jù)。
“C-貓”系列多用途無(wú)人水面艇
“C-貓”2多用途作業(yè)無(wú)人水面艇
“C-貓”2多用途作業(yè)無(wú)人水面艇(C-Cat 2 Multi-Purpose Work USV)是一種輕量級(jí)、易于部署、高機(jī)動(dòng)性、適合于淺水區(qū)的多用途作業(yè)型無(wú)人水面艇。該系統(tǒng)是專為水質(zhì)采樣和監(jiān)測(cè)、環(huán)境評(píng)估和水文勘察、海港安全等任務(wù)使用而設(shè)計(jì)?!癈-貓”2經(jīng)常定期使用在嚴(yán)酷的環(huán)境條件中,并可折疊放在小貨車、卡車、汽車的行李架上運(yùn)輸。
“C-貓”2的船體采用閉孔泡沫涂覆的聚氨酯彈性體材料制成,配備2臺(tái)直流電電動(dòng)機(jī),由2塊2.7kWh鋁電池供電,有時(shí)也采用密封的玻璃纖維隔板(AGM)蓄電池供電。任務(wù)載荷方面,“C-貓”2無(wú)人水面艇可以配備有可重配置吊艙,安裝有干涉聲吶、側(cè)掃聲吶、多波束聲吶、慣性測(cè)量單元(IMU)、多普勒流速剖面儀(ADCP)、絞車、C-Nav差分導(dǎo)航系統(tǒng)(DGPS)等。
“C-貓”5多用途作業(yè)無(wú)人水面艇
“C-貓”5是一種輕量級(jí)、易于部署、高機(jī)動(dòng)性、多用途作業(yè)型無(wú)人水面艇。該系統(tǒng)是專為水質(zhì)采樣、環(huán)境評(píng)估和水文勘察任務(wù)而設(shè)計(jì)?!癈-貓”5船體設(shè)計(jì)有堅(jiān)固的鋁殼體,可折疊,可放入1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的6m集裝箱中進(jìn)行運(yùn)輸。動(dòng)力方面,“C-貓”5由2臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)(每臺(tái)功率3.6 kW)驅(qū)動(dòng),如果作業(yè)超過(guò)6h則需要由1臺(tái)小型艦載柴油發(fā)電機(jī)組提供動(dòng)力。攜帶密封的玻璃纖維隔板蓄電池和鋁電池。
“C-恩迪羅”無(wú)人水面艇
“C-恩迪羅”(C-Enduro)是一種長(zhǎng)航時(shí)的自主水面艇,用于海上安全地和較低成本有效地收集數(shù)據(jù),為在各種海洋環(huán)境條件下使用而設(shè)計(jì),采用能量搜集技術(shù)和自校正技術(shù)提供前所未有的任務(wù)載荷能力和動(dòng)力。導(dǎo)航采用GPS、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)、雷達(dá)反射器、航行燈、防撞雷達(dá)、測(cè)深儀等。控制采用ASView控制系統(tǒng)、銥星突發(fā)短數(shù)據(jù)傳輸(SBD)、基于路由器的無(wú)限制數(shù)字互通連接解決方案、LOS IP Radio。
“C-獵人”無(wú)人水面艇
“C-獵人”(C-Hunter)是自主水面艇有限公司(Autonomous Surface Vehicles Ltd)研發(fā)的一種穩(wěn)定性好、可遠(yuǎn)距離航行的無(wú)人水面艇,為商業(yè)和軍事領(lǐng)域應(yīng)用而設(shè)計(jì),主要用途是水文調(diào)查、反水雷(MCM)、反潛戰(zhàn)(ASW)、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及自主水下航行器(AUV)、遙控潛航器(ROV)/拖魚(yú)定位等。與其他標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量發(fā)射裝置相比,“C-獵人”擁有較好的海上搜尋能力和較低的惡劣天氣下的停機(jī)時(shí)間。穩(wěn)定的海上搜尋能力在多波束條件下降低移動(dòng)和噪聲的影響。它配置有探測(cè)儀,并能夠提供側(cè)掃聲吶數(shù)據(jù)。
“C-獵人”可以采用完全自主、半自主和直接人工操作3種控制模式,配備具有強(qiáng)勁動(dòng)力的商用貨架直流驅(qū)動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(22kW(30hp)Yanmar 3YM30 )或柴油電力混合動(dòng)力系統(tǒng),燃油容量為150L。為了便于發(fā)射和回收,系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有1個(gè)升降箍,可用起重機(jī)進(jìn)行發(fā)射與回收。
“C-斯塔特”移動(dòng)浮標(biāo)系統(tǒng)
“C-斯塔特”移動(dòng)浮標(biāo)系統(tǒng)(C-Stat Mobile Buoy Systems)提供了一種海上持久設(shè)備,不需要船舶或海底錨定。目前,自主水面艇有限公司已經(jīng)研發(fā)了3種不同尺寸的型別,分別擁有4天、15天、30天的續(xù)航能力。其主要用途是水面和水下通信節(jié)點(diǎn)、港口,港口和船舶的安全、海洋數(shù)據(jù)收集、海底資產(chǎn)定位等。
“C-掃描”多功能反水雷無(wú)人水面艇
“C-掃描”(C-Sweep)多功能反水雷(Multi-role MCM)無(wú)人水面艇是一種堅(jiān)固的高性能無(wú)人水面艇,具有較高的方向穩(wěn)定性、較強(qiáng)的遠(yuǎn)距離掃雷任務(wù)能力以及較強(qiáng)的能夠滿足支持現(xiàn)代掃雷設(shè)備要求的電力生成能力,其主要用途是掃雷、獵雷、遙控潛水器(ROV)檢查和處置的部署、自主水下航行器的部署,跟蹤和回收、水文調(diào)查、拖曳聲吶、遙感和監(jiān)視等。為了便于發(fā)射和回收,設(shè)計(jì)有2個(gè)升降箍,可用起重機(jī)進(jìn)行發(fā)射與回收。為了便于操作,配備有堅(jiān)固、耐用的泡沫翼子板。還可配備絞車部署系統(tǒng)(winch deployed systems)和子自主水下航行器發(fā)射器。
“C-目標(biāo)”系列海軍無(wú)人靶艇
“C-目標(biāo)”3海軍無(wú)人靶艇
“C-目標(biāo)”(C-Target)3海軍無(wú)人靶艇(Naval Target Drone)是一種輕量級(jí)、易于部署、高機(jī)動(dòng)性、具有較高的生存能力和維修性的快速水面靶艇。該系統(tǒng)專為海軍射擊訓(xùn)練、武器試驗(yàn)以及船舶指揮和控制評(píng)估使用而設(shè)計(jì)。它采用自主水面艇驗(yàn)證過(guò)的控制系統(tǒng)架構(gòu),并可以單獨(dú)作戰(zhàn)使用或作為一個(gè)作戰(zhàn)群體的一個(gè)成員協(xié)同使用。船體具有堅(jiān)硬的鋁質(zhì)外殼,船體采用新穎的兩部分設(shè)計(jì),使該艇可被拆分為兩部分以便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存。舷外動(dòng)力裝置被嵌入到一個(gè)受保護(hù)的、封裝電子器件的船體區(qū)域內(nèi),并裝有防彈板。
“C-目標(biāo)”6海軍無(wú)人靶艇
“C-目標(biāo)”6海軍無(wú)人靶艇是一種功能強(qiáng)大的、快速、具有較高的生存能力和維修性的水面無(wú)人靶艇,專為海上作為一個(gè)直接攻擊目標(biāo)或作為一個(gè)充氣靶標(biāo)拖船。按照4級(jí)海況設(shè)計(jì),具有最大化的天氣窗口。配備有載人模式下可選使用的控制臺(tái),為此設(shè)計(jì)有1個(gè)激活開(kāi)關(guān)??啥ㄖ瞥蔀闃?biāo)準(zhǔn)的水面艇,也可配置成配備有升級(jí)的攝像機(jī)和控制功能的低成本無(wú)人水面艇。該系統(tǒng)專為海軍射擊訓(xùn)練、武器試驗(yàn)和船舶指揮和控制評(píng)估使用而設(shè)計(jì)。它采用自主水面艇驗(yàn)證過(guò)的控制架構(gòu),并可以單獨(dú)作戰(zhàn)使用或作為一個(gè)作戰(zhàn)群體的一個(gè)成員進(jìn)行協(xié)同使用。
“C-目標(biāo)”9海軍無(wú)人靶艇
“C-目標(biāo)”9海軍無(wú)人靶艇是一種高速、適應(yīng)性強(qiáng)、具有較高的生存能力和維修性的無(wú)人水面靶艇。該系統(tǒng)專為海軍射擊訓(xùn)練、武器試驗(yàn)和船舶指揮和控制評(píng)估使用而設(shè)計(jì)。它采用自主水面艇驗(yàn)證過(guò)的控制架構(gòu),并可以單獨(dú)作戰(zhàn)使用或作為一個(gè)作戰(zhàn)群體的一個(gè)成員進(jìn)行協(xié)同使用,該艇適合作為拖曳靶艇和其他小型靶艇。船體具有堅(jiān)硬的鋁質(zhì)外殼。舷外動(dòng)力裝置被嵌入到一個(gè)受保護(hù)的、封裝電子器件的船體艙內(nèi),并裝有防彈板。
“C-目標(biāo)”13海軍無(wú)人靶艇
“C-目標(biāo)”13海軍無(wú)人靶艇是一種高速、易實(shí)現(xiàn)性的靶艇。該系統(tǒng)專為海軍射擊訓(xùn)練、武器試驗(yàn)和船舶指揮和控制評(píng)估使用而設(shè)計(jì)。適合作為拖曳靶艇和其他小型靶艇。它采用自主水面艇驗(yàn)證過(guò)的控制架構(gòu),并可以單獨(dú)作戰(zhàn)使用或作為一個(gè)作戰(zhàn)群體的一個(gè)成員進(jìn)行協(xié)同使用。
“C-工人”無(wú)人水面艇
“C-工人”是一種用于石油和天然氣行業(yè)無(wú)人作業(yè)的無(wú)人水面艇。這種多功能海上無(wú)人水面艇轉(zhuǎn)為水下定位,測(cè)量和環(huán)境監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì),同時(shí)不需要一艘在線的船只或海底錨定。
“C-工人”在平均速度為2.04m/s條件下?lián)碛?0天的續(xù)航能力,設(shè)計(jì)有完全冗余的動(dòng)力,2臺(tái)柴油發(fā)電機(jī),每臺(tái)功率13kW,通過(guò)1個(gè)電池組驅(qū)動(dòng)2個(gè)10kW電力推進(jìn)吊艙。任務(wù)載荷方面,“C-工人”可以集成各種海上的任務(wù)載荷,包括超短基線( USBL)、多普勒流速剖面儀(ADCP)、CTD和能夠交換任務(wù)載荷幀的多波束聲吶。自主水面艇有限公司及其客戶提供一個(gè)任務(wù)載荷的標(biāo)準(zhǔn)框架和軟件接口規(guī)范,用于開(kāi)發(fā)通用的任務(wù)載荷。
“充氣拖曳式靶艇”
“充氣拖曳式系列靶艇”(Inflatable Towed Target)是一種由自主水面艇有限公司生產(chǎn)的拖曳式靶艇,用于射擊訓(xùn)練和試驗(yàn)應(yīng)用。自主水面艇有限公司研制的遠(yuǎn)程操控的、長(zhǎng)為3.5~13m的FMTD 艇可拖曳兩艘充氣拖曳式靶艇。充氣拖曳式靶艇被設(shè)計(jì)成為比傳統(tǒng)的圓柱型靶艇擁有更高水平穩(wěn)定性、耐波性的無(wú)人水面靶艇。目前,充氣拖曳式系列靶艇有TRI-3M、TRI-6M、鋁材料船身(ALUMINIUM HULL)3種型別。
“移動(dòng)反潛艇訓(xùn)練靶”
“移動(dòng)反潛艇訓(xùn)練靶”(Mobile AntiSubmarine Training Target,MASTT)由馬爾林潛艇系統(tǒng)有限公司(Marlin Submarines Ltd.)研發(fā),由潛航集團(tuán)有限責(zé)任公司(Submergence Group LLC)提供合同,在大約一年的時(shí)間里完成設(shè)計(jì)和制造,其主要用途是反潛戰(zhàn),或者作為訓(xùn)練靶標(biāo)。MASTT是世界上最大的無(wú)人海上潛艇,也是迄今為止該公司最大的項(xiàng)目。它能夠潛航到海底,最顯著特征是雙船體結(jié)構(gòu)。MASTT是一種典型的高度依賴商用貨架產(chǎn)品的無(wú)人水下航行器,具有高效費(fèi)比、低維護(hù)成本和魯棒性好的特點(diǎn)。它能夠拆卸放在標(biāo)準(zhǔn)集裝箱里運(yùn)輸,現(xiàn)場(chǎng)重新組裝。
“尼斯湖水怪”系列自主水下航行器
“尼斯湖水怪”IV自主水下航行器
“尼斯湖水怪”(Nessie)IV是一種具有懸停能力的檢測(cè)型自主水下航行器,采用多種操作模式。其設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是參加2009年在英國(guó)舉行的由北約水下研究中心主辦的歐洲學(xué)生自主水下挑戰(zhàn)賽(SAUC-E),也用于科學(xué)試驗(yàn)和水下研究。
“尼斯湖水怪”IV由具有聚甲醛聚合物框架架構(gòu)固定的2個(gè)22cm直徑圓柱體鋁外殼船體組成。這種“籠”結(jié)構(gòu)易于安裝傳感器,保護(hù)設(shè)備免受沖擊與其他人造潛航器的威脅。一個(gè)船體作為電機(jī)艙,安裝有驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器的電池和H橋(H-bridge)控制器。另一個(gè)船體作為機(jī)載計(jì)算機(jī)艙,安裝有4臺(tái)MSM800 PC104嵌入式計(jì)算機(jī)、接口、傳感電子系統(tǒng)(sensing electronics)以及提供動(dòng)力的電池組。
“尼斯湖水怪”V自主水下航行器
“尼斯湖水怪”V是一種具有懸停能力的檢測(cè)型自主水下航行器,采用多種操作模式。其設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是參加2010年度在意大利舉行的歐洲學(xué)生自主水下挑戰(zhàn)賽,也用于科學(xué)試驗(yàn)和水下研究?!澳崴购帧盫突出了以前系列型號(hào)的優(yōu)點(diǎn),克服了以前系列型號(hào)的缺陷。這種采用新型自主軟件系統(tǒng)的平臺(tái)用于執(zhí)行有懸停要求的任務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查任務(wù)。船體為魚(yú)雷外形,采用鋁材料,長(zhǎng)1.60m,寬0.28m,高0.28m,由一個(gè)外面包裹聚甲醛R聚合物框架的圓柱形鋁壓力殼構(gòu)成。其框架作為傳感器和鋁外殼蒙皮的安裝點(diǎn)。外殼蒙皮不僅生成了水動(dòng)力的外殼保護(hù)內(nèi)部設(shè)備不受外部壓力的影響,而且還增加了主體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。
“SOG海上滑行器”
“SOG海上滑行器”(SOG Seagliders)是以“海上滑行器”(Seagliders)平臺(tái)為基礎(chǔ)研發(fā)的新型自主水下航行器,船體為魚(yú)雷外形,采用玻璃纖維材料制造,配備二自由度推進(jìn)器,最小速度為0.25m/s,其主要用途是反潛戰(zhàn)等。主要用戶是夏威夷大學(xué)海洋、地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院。
“護(hù)身符”無(wú)人潛航器
“護(hù)身符”(Talisman)系列多用途無(wú)人潛航器可提供關(guān)鍵設(shè)施和資產(chǎn)的監(jiān)視和保護(hù)能力,執(zhí)行港口安全、沿海掃雷以及情報(bào)偵察和監(jiān)視、海底成像等一系列海洋任務(wù)?!白o(hù)身符”的型別有:
“護(hù)身符”M基本型。是一種專門為反水雷而設(shè)計(jì)的無(wú)人水下航行器(UUV),具有較強(qiáng)的海上作業(yè)能力,目標(biāo)是在排雷行動(dòng)使得操作人員的干預(yù)最少?!白o(hù)身符”M集成了“護(hù)身符”作戰(zhàn)系統(tǒng)平臺(tái)的遠(yuǎn)程能力與任務(wù)載荷能力,提供了一個(gè)綜合的反水雷(MCM)能力,包括檢測(cè)、分類和排雷任務(wù)。在反水雷作戰(zhàn)任務(wù)中,“護(hù)身符”M能夠攜帶2艘較小的“護(hù)身符”L和4枚“噴水魚(yú)”反水雷銷毀彈藥。在配備了排雷設(shè)備之后,“護(hù)身符”M完全可以自主執(zhí)行掃雷任務(wù)。在有水雷需要清除時(shí),“護(hù)身符”M將使用BAE系統(tǒng)公司研制的4種“噴水魚(yú)”中的一種進(jìn)行攻擊。這種“噴水魚(yú)”是一種攜帶照相機(jī)和攻擊彈頭的小型遙控潛水器。
“護(hù)身符”L改進(jìn)型。與“護(hù)身符”M相比,“護(hù)身符”L更新、更小,但是繼承了很多核心技術(shù),其航程和性能有所提升。采用了新的、由“護(hù)身符”M推進(jìn)器改進(jìn)而來(lái)的動(dòng)力配置,這將提供更大的穩(wěn)定性和近距離加速能力,其速度將達(dá)到2.57m/s。其導(dǎo)航系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、指揮和控制與“護(hù)身符”M相同。