美国海军无人潜航器
进入21世纪,各沿海国家为了自身和共同的利益都在积极发展现代海洋监测技术,从空中、水面、水下对海洋环境进行立体监测 。随着科技的进步,自主潜航器逐渐在水下环境监测中得到应用。《科技导报》2018年第24期发表了海军指挥学院何希盈等人撰写的《自主潜航器海洋环境监测发展及运用》一文,介绍国内外自主潜航器装备研发情况及其海洋环境监测运用现状,探讨了自主潜航器海洋环境监测运用发展的方向。
自主潜航器是一种不依赖母船供电、遥控或自主控制、能回收和反复使用、能长期在水下自推进航行或滑翔的无人潜器 。与其他海基平台相比,自主潜航器布放成本低,使用灵活,能够在一般船只不能到达的海洋环境中进行采样(如飓风、台风和海冰下)。此外,自主潜航器可以测量军事海洋要素,实现水下持久侦查监视,作为移动通信节点,完成水下作战支援任务。目前,用于海洋监测的自主潜航器主要有2种,一种是利用螺旋桨等常规方式推进的,另一种是利用海洋温差能或自带电能,通过通过改变浮力并按“锯齿状”机动的水下滑翔器。相比前者,水下滑翔器具有航程远、造价低、技术实现难度小等优势,通过携带相应的传感器可以组成移动的观测网络,进而实现大范围的海洋监测。
"探索者"号水下1000米自主潜航器
21世纪以来,已有10多个国家上千艘不同用途的AUV投入军用或民用领域。美、英、俄、法、加、德、挪威等国在自主潜航器方面技术领先。其中,美国凭借在自动化、材料、导航等领域的领先地位,自主潜航器装备不仅性能先进、种类齐全,而且许多在不同行业都已经得到成功运用。其他国家也在自主潜航器装备研发方面进行了大量深入研究。
中国自主潜航器的研究工作从20世纪80年代开始,随后在国家高技术研究发展计划(863计划)项目支持下取得了突破性进展。从1990年开始,国内多家单位合作研制了中国第一台潜深1 km“探索者”自主潜航器,此后又研发了“CR-01” “CR-02”等潜深6km的自主潜航器。目前,中国科学院沈阳自动化研究所、哈尔滨工程大学、中国船舶重工集团有限公司等多家单位在自主潜航器研制方面取得成功。尤其是中国科学院沈阳自动化研究所经过多年积累走向应用,多项技术实现国产,多种研究达到了世界领先水平。在水下滑翔器研究方面,中国起步较晚,但近年多家单位开展了大量研究工作,并取得较好研究成果。
CR-01自主潜航器
目前中国海洋环境监测水平还有待提高,海洋信息化发展还无法满足建设海洋强国、“21世纪海上丝绸之路”等战略目标的需求。未来随着无人潜器在总体集成、自主控制、能源动力、导航定位等方面的发展,自主潜航器将在海洋环境监测中发挥越来越重要的作用。