新型“仿生水母”智能水下航行器(1)2

1、 团队名称：探索者 团队口号：创新永无止境 团队成员：郭占波 丁百祥 孙鹏鹏 3月月8日凌晨，飞往北京的马航日凌晨，飞往北京的马航MH370航班起飞后与地面航班起飞后与地面失去联系，机上有失去联系，机上有154名中国人。名中国人。3月月24日日22时，马来西时，马来西亚总理宣布飞机坠毁于南印度洋，乘客无生还可能。亚总理宣布飞机坠毁于南印度洋，乘客无生还可能。 至今，黑匣子仍潜伏于大海之中，所以水下航行器成为搜至今，黑匣子仍潜伏于大海之中，所以水下航行器成为搜寻黑匣子的利器。寻黑匣子的利器。 不足点 现在的水下探测器面临的普遍缺点就是续现在的水下探测器面临的普遍缺点就是续航时间短、灵活性不够、搜

2、寻速度慢、稳航时间短、灵活性不够、搜寻速度慢、稳性不足等。性不足等。 所以，这就需要更高性能的海洋航行器。所以，这就需要更高性能的海洋航行器。 该航行器的灵感主要该航行器的灵感主要来自于水母。来自于水母。 采用穹形外观，减小采用穹形外观，减小运动时水的阻力，便运动时水的阻力，便于在水中航行；同时于在水中航行；同时能提高了航行器的漂能提高了航行器的漂浮能力，和航行器的浮能力，和航行器的稳性。稳性。 主体下方延伸出多根主体下方延伸出多根触角，在触角顶端安触角，在触角顶端安装摄像头和探测装置，装摄像头和探测装置，便于全方位探测。便于全方位探测。新型新型“仿生水母仿生水母”智能水下航行器以水母为原形智

3、能水下航行器以水母为原形，并且通过延伸水母的性能研究设计出的。同，并且通过延伸水母的性能研究设计出的。同时在符合船舶建造要求的基础上改变传统的外时在符合船舶建造要求的基础上改变传统的外观和推动装置等，并融合了新的科技理念。观和推动装置等，并融合了新的科技理念。 新型新型“仿生水母仿生水母”智能水下航行器采用水母的智能水下航行器采用水母的外观。顶部设计成穹形，在底部延伸出多只外观。顶部设计成穹形，在底部延伸出多只“触触角角”，同时在顶端和底端各延伸处进水管，而在，同时在顶端和底端各延伸处进水管，而在顶部周围装有多个喷水装置用于航行器运动。顶部周围装有多个喷水装置用于航行器运动。 新型新型“仿生水

4、母仿生水母”智能水下航行器通过顶部设智能水下航行器通过顶部设有的压载水舱来控制自身的沉浮。通过吸水泵和有的压载水舱来控制自身的沉浮。通过吸水泵和喷水推进装置来控制航行器的运动。喷水推进装置来控制航行器的运动。 新型新型“仿生水母仿生水母”智能水下航行器通过无线装智能水下航行器通过无线装置与海上船舶或岸基通信装置进行数据交换。通置与海上船舶或岸基通信装置进行数据交换。通过旁侧声纳、摄像头以及其他探测器来了解航行过旁侧声纳、摄像头以及其他探测器来了解航行器的周边环境。器的周边环境。 新型新型“仿生水母仿生水母”智能水智能水下航行器以船舶为载体，下航行器以船舶为载体，由母船释放入水，由计算由母船释放

5、入水，由计算机和岸基无线控制，航行机和岸基无线控制，航行器入水后顶部中将发射声器入水后顶部中将发射声呐脉冲扫描海底，脉冲将呐脉冲扫描海底，脉冲将向各方向以弧形散开。新向各方向以弧形散开。新型型“仿生水母仿生水母”智能水下智能水下航行器会接收到在脉冲范航行器会接收到在脉冲范围内物体的反射声波，利围内物体的反射声波，利用用“声波阴影声波阴影”判断物体判断物体高度并形成图像。并保存高度并形成图像。并保存传到计算机上，供人员分传到计算机上，供人员分析判断。通过声纳、摄像析判断。通过声纳、摄像头各其他探测设备探寻目头各其他探测设备探寻目标和规避风险。通过压载标和规避风险。通过压载水舱控制航行器的沉浮，水

6、舱控制航行器的沉浮，通过吸水泵和喷水推进装通过吸水泵和喷水推进装置控制航行器运动。置控制航行器运动。 在搜寻过程中，自上而在搜寻过程中，自上而下，以圆形运动轨迹搜寻，下，以圆形运动轨迹搜寻，使其搜寻区域无盲区。使其搜寻区域无盲区。工作原理工作原理 该航行器与拖曳声波定位该航行器与拖曳声波定位仪不同，它不需要线缆拖仪不同，它不需要线缆拖曳，可自主在水下航行，曳，可自主在水下航行，通过无线方式与控制台通通过无线方式与控制台通信。在探测范围方面，信。在探测范围方面，“仿生水母仿生水母”智能水下航智能水下航行器擅长在较长距离内行器擅长在较长距离内“定点定点”查找。查找。 它能够利用旁侧声呐和摄它能够利

7、用旁侧声呐和摄像机下潜搜寻，摄像机可像机下潜搜寻，摄像机可以以360度旋转，拍摄搜寻度旋转，拍摄搜寻无死角。无死角。由水泵、吸水管道和喷水管道组成。由水泵、吸水管道和喷水管道组成。前进时，水泵自船底吸水管道吸进水流，前进时，水泵自船底吸水管道吸进水流，从喷水管道高速喷出，获得水流的反作从喷水管道高速喷出，获得水流的反作用力，推动航行器前进。倒航时，将装用力，推动航行器前进。倒航时，将装置在喷水管道口上方的倒车斗放入水中，置在喷水管道口上方的倒车斗放入水中，高速水流进入倒车斗后，将向后方喷射高速水流进入倒车斗后，将向后方喷射的水流反射成向前的水流，在不改变主的水流反射成向前的水流，在不改变主机旋

8、转方向的情况下使航行器倒航。喷机旋转方向的情况下使航行器倒航。喷水推进器具有良好的推进效率和操纵性水推进器具有良好的推进效率和操纵性能，较低的噪声和振动。能，较低的噪声和振动。此推进装置可全方位旋转，便于向各方此推进装置可全方位旋转，便于向各方向运动向运动 喷水推进装置喷水推进装置 对于水下航行器来说，运动性对于水下航行器来说，运动性能的高低影响其工作的效率。能的高低影响其工作的效率。新型新型“仿生水母仿生水母”智能水下航智能水下航行器用压载水舱来控制自身的行器用压载水舱来控制自身的沉浮。当打开航行器顶部进出沉浮。当打开航行器顶部进出水口的阀门时，由于海水的压水口的阀门时，由于海水的压力使海水

9、进入压载水舱，当舱力使海水进入压载水舱，当舱内水饱和时，航行器会快速下内水饱和时，航行器会快速下沉。当航行器用自身动力将水沉。当航行器用自身动力将水排出压载水舱时，航行器会上排出压载水舱时，航行器会上浮。浮。压载水舱位于航行器顶部，能压载水舱位于航行器顶部，能够保持航行器稳性，符合船舶够保持航行器稳性，符合船舶建造要求。建造要求。调节航行器的浮态调节航行器的浮态。能够使航行器灵活升降，提高能够使航行器灵活升降，提高工作效率。工作效率。压载水舱进出水口 众所周知，水下航行器面众所周知，水下航行器面临的普遍问题临的普遍问题续航时间续航时间短短 所以，新型所以，新型“仿生水母仿生水母”智能水下航行器

10、采用核电智能水下航行器采用核电池作为动力源。池作为动力源。 以蓄电池为辅，供通信设以蓄电池为辅，供通信设备用电。备用电。 这样，极大提高了航行器这样，极大提高了航行器的续航能力，也提高了其的续航能力，也提高了其工作效率工作效率。航行器的航行器的“大脑大脑” 由于该航行器是无人由于该航行器是无人自主式的，所以，要自主式的，所以，要求其智能化程度必须求其智能化程度必须很高，具有自动导航很高，具有自动导航功能。功能。 整个控制系统采用智整个控制系统采用智能芯片、高速处理器能芯片、高速处理器等先进科技设备组成。等先进科技设备组成。 而且，采用高频率的而且，采用高频率的信号发散、接收装置。信号发散、接收

11、装置。便于航行器与海面的便于航行器与海面的数据传输。数据传输。创新点创新点 采用穹形外观，顶部呈流线型，这样即减采用穹形外观，顶部呈流线型，这样即减小了水的阻力，分散了海水对航行器的压小了水的阻力，分散了海水对航行器的压力，又提高了其稳性。力，又提高了其稳性。 多机械式多机械式“触角触角”，360 度旋转，便于安度旋转，便于安装各种探测设备，全方位了解探测环境。装各种探测设备，全方位了解探测环境。 以核电池为主，蓄电池为辅，提高了续航以核电池为主，蓄电池为辅，提高了续航能力。能力。 采用喷水推进装置，改变了传统的螺旋桨采用喷水推进装置，改变了传统的螺旋桨式推进装置，降低成本，降低噪声，减少式推

12、进装置，降低成本，降低噪声，减少对海洋生物的影响对海洋生物的影响 多个喷水推进装置，且具有一定范围的旋多个喷水推进装置，且具有一定范围的旋转能力，能够灵活的运动。转能力，能够灵活的运动。性能预估及技术发展途径性能预估及技术发展途径 强度性能强度性能航行器具有抵抗海水压力的的能力，航行器具有抵抗海水压力的的能力，能够承受深海内的压强。由于其外观与水母相似，能够承受深海内的压强。由于其外观与水母相似，能够分散海水的压力，所以使其承载海水压力增能够分散海水的压力，所以使其承载海水压力增强。强。 运动性能运动性能压载水舱来控制自身的沉浮，采用压载水舱来控制自身的沉浮，采用喷水推动装置运动。喷水推动装置运动。 探测识别性能探测识别性能航行器装有旁侧声纳和摄像头航行器装有旁侧声纳和摄像头及其他探测设备。及其他探测设备。 水密性能水密性能 正浮性能正浮性能航行器的下侧设备重量大于顶部压航行器的下侧设备重量大于顶部压载水舱满载水量，使其能够正常工作（符合载水舱满载水量，使其能够正常工作（符合solas公约对船舶建造的要求）。公约对船舶建造的要求）。 新型新型“仿生水母仿生水母”智能水下航行器作为智能水下航行器作为一种致力于海上搜救和探测设备，是人类一种致力于海上搜救和探测设备，是人类和平开发海洋和搜救采集信息不可或缺的和平开发海洋和搜救采集信息