“海翼1000mini”水下滑翔机完成海上试验,最大下潜深度1000米,重量13公斤

   绕波特        

3月25日消息,由中国科学院沈阳自动化研究所研制的“海翼1000mini”十公斤级水下滑翔机完成海上试验。


海试中,“海翼1000mini”水下滑翔机累计海上工作14天,完成了目前最大工作深度、最大航行速度、航行控制、续航力评估及探测功能等多项性能与功能指标海上测试,各项指标均达到设计要求。


“海翼1000mini”水下滑翔机完成海上试验,最大下潜深度1000米,重量13公斤


“海翼1000mini”是针对多时空尺度动态海洋现象,大规模快速部署观测需求而研制的一款十公斤级水下滑翔机,最大下潜深度1000米,重量13公斤,基本配置温、盐、深传感器,可根据需求扩展浊度、溶解氧等载荷。“海翼1000mini”具有体积小、重量轻、成本低、布放回收方便等优势,可实现多平台批量快速部署,提升海洋环境观测快速响应能力和时效性。


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。


该课题研制的“翼龙”系列水下滑翔机提供了一种全新的矿区水体自主探测装备,具有重要推广应用价值,将显著增强我国大洋矿区自主探测能力和调查效率。


“海翼1000mini”水下滑翔机完成海上试验,最大下潜深度1000米,重量13公斤


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。


关于水下滑翔机,国外早在二十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,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形设计、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端。Slocum有固定的翼,后掠式,以避免海草等地缠绕,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。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。


国内关于水下滑翔机研究的起步较晚,共有六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、华中科技大学、上海交通大学海洋研究院、浙江大学和中国海洋大学。


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)。


2014年10月15日,中国科学院沈阳自动化研究所研制的水下滑翔机在南海结束了为期一个多月的海上试验,完成了多滑翔机同步区域覆盖观测试验和长航程观测试验。在长航程试验中,滑翔机海上总航程突破1000公里,达到1022.5公里,持续时间达到30天,创造了我国深海滑翔机海上作业航程最远、作业时间最长的新纪录。 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。2015年初,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。


2017年3月,由中科院沈阳自动化研究所自主研发的“海翼”号深海滑翔机,在马里亚纳海沟挑战者深渊上完成了大深度下潜观测任务并安全回收,其最大下潜深度达到了6329米,刷新了水下滑翔机最大下潜深度6000米的世界纪录。据介绍,本航次“海翼”号水下滑翔机一共进行了12次下潜工作,累计工作时间达到了87小时48分钟,累计航行达到134.6公里。收集了大量高分辨率的深渊海域水体信息,为海洋科学家研究此片海域的水文特性提供了重要的资料。


2020年7月16日央视新闻下午报道称,为期6天的综合科考中,由海洋试点国家实验室与天津大学共同研发的具有我国自主知识产权的2台万米级“海燕-X”水下滑翔机共获得观测剖面45个,其中3000米级、6000米级和7000米级剖面各1个,万米级剖面3个,最大下潜深度达10619米,刷新了下潜深度的最新世界纪录,并获得温盐深、溶解氧、声学和视频资料等宝贵深海观测数据。


文章来源: 中国科学院沈阳自动化研究所,仪器网

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