水面平台布放回收USV和UUV技术

水面平台布放回收USV和UUV技术本文由蓝海星智库(ID:SICC_LHX)授权转载，作者：朱鹏飞海上无人系统的布放与回收技术是指水面舰船、潜艇对各类无人系统实施布放，确保无人系统顺利执行任务，并在完成任务返航后及时可靠回收的技术。能否安全、自动、便捷地布放和回收已成为影响各类海上无人系统发展的要素之一。目前，海上无人系统的布放和回收平台主要有水面舰艇和潜艇，回收的无人系统包括无人水面艇(USV)、无人潜航器(UUV)和无人机。本文主要研究水面平台布放回收USV和UUV技术的最新进展。无人水面艇一般通过大型舰船平台进行布放和回收，主要采用吊放和斜槽两种方式。从当前的技术发展看，还没有出现创新的布放和回收方式，国外近年来主要是在技术上进行持续改进，使无人水面艇的布放和回收更为快速、高效，适应性更广。1、吊放方式吊放方式是目前无人水面艇发射和回收应用的最多的形式，多是在船侧面安装起重机械，用线缆系留的方式提起或降下无人艇。这种方式虽然简单易行，但也存在一定的缺点，比如对海况要求高、船舶平台必须为静止或低速状态、需要多人协助等。小艇布放和回收联合工业计划(LAURAJIP：LAUnchandRecoveryofAnysmallcraftJointIndustryProject）为多个国家的多家单位联合开展的一个项目，旨在探索海况适应性强，适宜多种无人系统使用，能够满足未来需求的布放回收系统。该计划对20种不同发射回收方式的优缺点进行了评价，并选择优秀方案进行进一步开发。其中，“摇篮”（CRADLE）布放回收概念得到重点关注。摇篮”布放回收概念摇篮”对当前吊放装置进行了改进，在进行布放和回收时不再直接将线缆系在小艇上，而是固定在托体（即“摇篮”）上。布放时，先将小艇置放在托体，然后由吊放装置将托体连同小艇一起降落到水中。入水后，托体和小艇所受浮力及相对速度不同，自然分离，小艇离开托体后可自由行动；回收时，小艇直接驶入托体没入水面的位置，控制人员在适当时机使吊放装置升起，托体便携带小艇上升，完成回收过程。USV驶向“摇篮”示意图“摇篮”概念的优点是省去线缆固定环节，布放回收速度快；托体的大小和结构件容易更改，适合不同排水量和结构的小艇；可以在舰船平台移动的情况下进行布放回收；所需操作人员数量少等。2、斜槽方式斜槽发射回收也是一种常见方式。目前该技术总体结构变化不大，主要是进行技术改进，如对滑道材料的改进，对阻拦网的改进等。

小艇正要驶入斜槽，该方式适合有人/无人水面艇小艇驶上斜槽被阻拦网捕获后，将通过起重装置运送到船上的固定位置。目前多使用可折叠臂的起重机，国外也对龙门架进行了研究，认为其吊放能力强，所需人力少，但缺点是系统复杂，高海况下不适宜工作等。左侧为可折臂式起重机，右侧为龙门架二、无人潜航器的布放和回收无人潜航器在水面可以通过多种方式布放，包括滑轨、各类吊放装置等；回收时，一般先让潜航器浮出水面，再通过人工或吊放装备将潜航器回收到母船上。布放回收平台包括大型水面舰船以及无人水面艇。目前从技术上看，布放的问题较少，升至水面回收的方式则面临需要平台停驻、人为干预多、效率低等问题。由此，国外目前开始研制新技术，能够让潜航器无需浮出水面即可实施捕获回收。1、ATR无人水面艇自主回收技术先进技术和研究公司（ATR）在海军研究局STTR项目的资助下，正在研制一种通过无人水面艇自主布放和回收无人潜航器的技术。

:ngSuteyslemRmIinSubsystembTttari^hfh:ngSuteyslemRmIinSubsystembTttari^hfh+L'-^ffinL旨ncKetA^sem呷LiflnoSuteysteRi>■rnzTiAO卜LJlli"pj匕mii-GnppfirTnlia^卜'-J-.^intSnc.NnLATR无人水面艇自主回收系统结构图该布放回收系统包括艇上搬运子系统、升降子系统、卷车、水下入坞子系统。ATR回收过程示意图随后，卷车启动，将入坞子系统连同潜航器一起拖曳出水，呈竖立状态。升降子系统用提升臂上的UATR回收过程示意图随后，卷车启动，将入坞子系统连同潜航器一起拖曳出水，呈竖立状态。升降子系统用提升臂上的U型接口套住潜航器中部，并提起和水平成一定角度。捕捉爪松开潜航器，卷车将入坞子系统回收到最初位置。升降子系统将潜航器调整到水平位置。搬运系统开始工作，将伸出船体的升降子系统和潜航器搬运至艇内，并选择空闲舱位放下潜航器。该系统是布放和回收过程均自动完成，无需人员辅助；并且该系统易于拓展，适合多个潜航器布放回收使用。布放回收系统具有优良的拓展性2、佛罗里达大西洋大学的无人水面艇自主回收技术佛罗里达大西洋大学提出另夕卜一种通过USV布放回收潜航器的技术，该技术主要通过缆绳回收潜航器，结构相应简单，但是需要对潜航器进行一定的改进。佛罗里达大西洋大学无人艇布放回收系统该系统的主要组成包括WAM-V14无人艇、卷车（前后各一部）、升降机构、定深器等组成。系统结构示意图在回收过程中，水面艇放下回收缆绳。缆绳末端配置有一个定深器。随着无人艇的缓慢移动，定深器产生一定的张力，拉紧缆绳，使潜航器易于对准。潜航器（试验用的是REMUS100）经过专门改装，头部安装了钳形闭锁装置。潜航器在水声信号的指引下，靠近缆绳，并用钳形闭锁装置扣住缆绳。

左侧为闭锁装置张开状态、右侧为闭合状态随后，无人艇上的卷车启动，将潜航器拉至水面。特殊设计的升降机构下降至水面，并使用磁力装置调整潜航器的位置，在位置摆正后，将潜航器锁定并提升至艇的顶端，完成回收。3、“月池”潜航器布放回收系统美国在“探路者”级海洋调查船的第7艘船(T-AGS66)上设计建造了“月池”潜航器布放回收系统。“月池”系统在调查船上的位置示意图“月池”系统布置在T-AGS66号船的中轴线上，从外观上看为一个从船舱至船底的贯穿空间，船舱的开孔面积为18英尺X18英尺，船底也是同样大小的开孔，为不影响调查船的航行性能，船底设置了保形密封门。船舱还安装有吊放系统，可以吊起潜航器通过“月池”释放到水中。“月池”系统工作流程示意图潜航器布放之前先被安置在一个笼式框架内。吊放系统可以调整框架的倾斜角度，使一些长度大于18英尺的潜航器也可以顺利通过“月