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无人潜航器研究报告(二)美国无人潜航器,Bluefin(金枪鱼)


(二) 无人潜航器 美国无人潜航器 Bluefin(金枪鱼)系列UUV 以探雷、灭雷为主的美国Bluefin(金枪鱼)系列

UUV Bluefin机器人公司已经生产了该系列的约50个AUV 平台,包括装载在美国海军水面舰上的21英寸(533mm)

BPAUV,以VSW(极浅海)和MCM(反水雷战)为目的的9英寸(229mm)便携式Bluefin-9系统,和兼顾灵活使用

和操作的Bluefin-12(324mm)系统。 该系列的特点:下潜后的精确导航,长距离通过操作区域;原地不动等待指

令或者爆炸威胁物;灵活的有效载荷能力;负载与UUV尺寸之间的平衡;0.5-5kn速度时稳定的传感器平台。

 Bluefin作为侦察航行器时,承担着一系列的可观察性任务,它包括:

(1)为岸上、小船上人员或水中的游泳者运送补给;

(2)拦截和跟踪目标;

(3)沿岸、海滨和港口的情报获取,监视和侦察(ISR);

(4)岸上人员与海面上设施的通信链接。

它主要用于港口安全和MCM。

(1)港口安全:应用UUV监测和侦察入侵者(首先,航行器尽可能地抛锚在海底,应用其传感器探测入侵者。探测

到入侵者时,航行器报告探测结果,并截获入侵者或者尾随。传感器可对入侵者精确定位并可与港口联系)。

(2)MCM:

1)海底成像的建立;

2)勘察;

3)智能数据库——确定可能雷区水域的位置和范围;

4)沉底的类似水雷物、潜在的掩埋雷定位和密度;

5)在地理范围内的声和磁的传播特性。

Bluefin的AUV有能力从布放点运行相当长的路径,进行海底成像并且原路返回。当这些能力在MCM操作中得以实

现时,它就具有完全的隐蔽性。

(1)Bluefin-9

2006年,Bluefin-9 UUV投入使用,用来反水雷和浅海勘测。它的小尺寸使其便于运行和操作,保持正前方向和可

以在下潜中快速转向以达到最优的勘探速率。设计的系统可以让两个人在小船上操作UUV,包括下载新的探测数

据,补充能源,并且配置新的任务;所有这些可以在15分钟以内完成。 用Bluefin的视图软件回放的声纳成像,包

括一个瀑布图,一个瀑布图的片段图和一个图表(UUV的轨迹,当前位置和所有的联络位置)。Bluefin-9的特点

有:在水中能快速反转;操作简单;模块化和现场可维护性;精确的导航。 Bluefin的视图软件回顾声纳成像图

Bluefin-9有四个模块:主电子舱、耐压电池、数据模块和铰链式导管推进器。Bluefin的视图软件回顾声纳成像图

见下图。 整套软件包括:Bluefin的任务计划、控制板(Dash-board)和使用者的数据分析界面,这些都不需要对

操作者进行太多的培训。当发射时,任务计划以海图的形式出现在使用者面前。操作者得到的任务文件可以告知

UUV的速度、深度、声纳波束宽度、航线间距以及行走长度与距离。当该模块植入航行器内,UUV可开始其任务。

任何一种任务都可预先设定到数据模块中,所以操作者不需要在小船上做任务的程序设置。一个任务可以在5至10

分钟内设定完成。其核心软件同样应用到Bluefin-21。

(2)Bluefin-12

 Bluefin-12 为用户提供的平台具有同类产品无法比拟的载荷灵活性和能力。采用与轻型鱼雷结构类似的带有尖端技

术的智能包装,实现了有效载荷最大化和高性能。 2006年8月,美国海军签订合同由Bluefin公司完成以UUV为基础

的探雷系统。每个SMCM/UUV-2系统由两个Bluefin-12UUV平台和所有需要运行和维持系统的辅助设备组成。每个

Bluefin-12 UUV携带一个双频合成孔径声纳作为它主要的传感器,见下图。Bluefin-12的特点包括:操作简单;续

航能力强;载荷能力强。 Bluefin-12

(3)Bluefin-21 2005年9月,美国海军签订合同由Bluefin公司完成为海岸水面舰输送UUV 任务模快。该任务模块

由两个Bluefin-21机器人组成,还包括所有操作和维持航行器的必要设备。模块中包括通信系统、电瓶充电站、尾

锥零件和人为因素结构改变。这项计划为Bluefin-21平台从ONR(海军研究局)的试验设计到为濒海作战舰(LCS)

的操作平台的成功过渡提供了机会。Bluefin-21的特点包括:可重构能力和可定制性;可靠性;灵活性;分辨率高;

精确导航等。 杰出的声纳成像功能(标准配置的Bluefin-21能携载一个高性能的455 kHz的侧扫声纳,水平航迹能

提供10 cm的分辨率、垂直航迹能提供7.5 cm的分辨率。Bluefin高分辨率传感器和独特的精确导航使Bluefin-21每

次潜水能发现8平方海里范围内的水雷,这是其它装置无法比拟的)。 精确导航(Bluefin-21高性能和自足的导航

系统不需要使用声纳浮标。在潜水和定期上浮进行GPS数据更新时潜航器能融合AHRS(姿态方位参考系统)和DVL

(多普勒计程仪)的数据。这种导航系统有卓越的导航性能。在美海军的演习中,Bluefin对目标的定位精确在3m

半径以内)。

(4)BPAUV BPAUV(Battlespace-Preparation AUV)是Bluefin机器人公司研制的小型快速水下机器人,是LCS

任务模块中关键的一环,能为水雷战和其它使命提供重要的情报、监视和侦察能力。BPAUV采用带有单个铰链式导

管推进器的低阻整流片,可以从舰艇或小船上操作。 另外,潜航器上455kHz的侧扫声纳能提供7.5-10cm 分辨率的

图像。根据合同,美国海军将购买1套BPAUV系统,包括2艘潜航器和支援设备。BPAUV重800磅,长122英寸,宽

21英寸,动力为锂电池,运行速度3kn。一旦从水雷战舰艇布放后就完全自主根据预先设计的程序路线进行航行。

BPAUV带有侧扫声纳,能够探测和辨别舰艇前方的水雷。 BPAUV的主要参数包括:总长:305cm;直径:53cm;

重量:干重220kg;湿重360kg;作业深度:270m。

BPAUV的特点:

1)灵活性:在一系列舰队战斗实验中所显示的,Bluefin-21 BPAUV能秘密收集精确的海洋生物分布和海底分类数

据,供战场空间准备的早期阶段使用。它能在各种气候条件下作业,无论白天或夜间,不会损失数据的精确性,可

从不小于40英尺的小艇上部署。

2)精确导航:BPAUV可以实时提供无辅助的水下0.5%的导航精度,经后置处理后的导航精度可以达到0.2%。

3)作业范围广:Bluefin独特的电池模式使得在甲板上快速反转保持在两小时之内,无需打开受压舱就能交换电池。

全负荷的电池能为潜航器提供18h、时速为3kn的勘察所需的能力,水深200m 内的作业覆盖范围达150km。Bluefin

操作员的直觉软件使改编程序迅速而精确。(郑州无人机飞手)

文章来源:《武器与装备研究选编》国际防务科技丛书(2015年第5期,总第15期)中国电子科学研究院管理研究

中心编译/ 图片来自于原报告或互联网。

本文来源全球无人机网(www.81uav.cn)


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