【文章內(nèi)容簡介】 無人駕駛航空器（ UAV）上。 確實，無人駕駛航空器既可以執(zhí)行遠程空中監(jiān)視，也可執(zhí)行有限的攻擊任務(wù)，而且直升機昨晚巡邏裝備表現(xiàn)出色，令人嘆服；但與水面無人艇相比，無人駕駛航空器目前在使用和回收方面還存在巨大困難，直升機的使用費用又非常昂貴，補充裝備所需費用甚至更高?? 而無人艇確恰恰相反。不但具有很多突出的特點，教之運用環(huán)境，無人艇更是獨具特色。 所謂智能無人水面艇（ USV） ,就是指那些依靠遙控或自主方式在水面航行的小型無人化、智能化作戰(zhàn)平臺。它們可以通過大型艦艇攜載 ,等到達預定地點后加以施放 ,也可以直接在近岸實現(xiàn)保護己方打擊敵方的作用。無人水面艇作為一種新概念武器 ,較之傳統(tǒng)水面艦艇具有一些突出的特點 : ? 功能模式多樣化 ? 作戰(zhàn)行動靈活化 ? 艇體結(jié)構(gòu)隱蔽化 ? 作戰(zhàn)人員零傷亡 ? 網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)中心化 [1] 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 圖 11 美國”水虎魚“無人拖帶艇” 正是智能無人水面艇（ USV）具有這么 多突出特點，帶動了無人艇的多向發(fā)展，它們在未來海洋國土安全發(fā)揮越來越大的作用。國內(nèi)外都十分重視該領(lǐng)域的研究 ，并逐漸在軍事和其他方面得到應(yīng)用。 國外發(fā)展 無人水面艇雖然被認為是一種新概念武器 , 但其作戰(zhàn)使用確可以一直追溯到第二次世界大戰(zhàn)期間。在第二次世界大戰(zhàn)諾曼底登陸戰(zhàn)役期間 ,盟國為了實現(xiàn)其戰(zhàn)略欺騙和作戰(zhàn)掩護的目的 ,曾設(shè)計出一種形如魚雷的無人水面艇 ,該艇上載有大量的煙幕劑 ,可按預先設(shè)定的航向機械地駛往欺騙海域 ,從而造成艦艇編隊登陸的假相 ,同時盟軍還利用大型艦艇攜帶其到達預定海域而后釋 放并引導其進入計劃登陸的海灘施放煙幕 ,直至動力耗盡或被摧毀為止。 在二戰(zhàn)后期 ,美國海軍也曾研制過一系列無人駕駛火箭掃雷艇 ,即在小型登陸艇上加裝無線電控制的操舵裝置和掃雷火箭彈 ,用于淺海雷區(qū)作業(yè)。二戰(zhàn)結(jié)束后至五六十年代 ,蘇聯(lián)曾研制過小型遙控式無人水面艇 ,用于向敵艦發(fā)動自殺式的撞擊爆炸性攻擊 ,而美國同期開發(fā)的一些無人艇則主要用于搜集海上核試驗后的環(huán)境數(shù)據(jù)。由于技術(shù)上的滯后 ,無人水面艇的發(fā)展在后來的 30年間沒有大的突破 。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 圖 12 美國“幽靈衛(wèi)士” 直到 1991 年海灣戰(zhàn)爭后 ,真正意義上的無人水面艇的開發(fā)才隨 著制導和控制技術(shù)的日漸成熟而被重新提上日程。美、法、日、以等國紛紛投入巨資發(fā)展這一裝備 (見表 11) ,其作戰(zhàn)系統(tǒng)也實現(xiàn)了由固定式向模塊化的轉(zhuǎn)變 ,作戰(zhàn)功能也由單一的反艦、掩護編隊、掃雷作戰(zhàn)擴展到反恐、緝私、打擊海盜、搜捕、通信等新興領(lǐng)域。 表 11各國無人水面艇參數(shù)表 艇 名 尺寸/m 制造國 制造 /試驗時間 續(xù)航力 最大航速 功 能 海上貓頭鷹 3 美國 1993 10h/12kn、 24h/5kn 45 雷區(qū)偵察、淺海監(jiān)視、海上攔截 斯巴達偵察兵 7 美國 2020 8h/28kn 50 模塊化、 反水雷、情報、反艦、反潛 幽靈衛(wèi)士 8 美國 2020 24h 40 海上警戒和防護 海虎魚 8 美國 2020 24h 40 水面靶標 AN \ WLD – 1 7 美國 2020 20~40h 10 可水上、水下遠程獵雷 藍色騎士 40． 4 美國 2020 24h 50 大型攻擊艇 海上斗士 80 美國 2020 4000nm 50 掃雷、反潛作戰(zhàn)、摧毀水面艦艇或運送突擊隊 保護者 9 以色列 2020 3950nm 40 模塊化 :海上兵力保護、情報監(jiān)視和偵察、反水雷戰(zhàn)、電子 戰(zhàn)和精確打擊 海星 11 以色列 2020 10h 40 監(jiān)視、偵察、反水雷戰(zhàn)和電子戰(zhàn) 黃貂魚 8 以色列 2020 8h 40 近岸情報偵察與監(jiān)視、電子戰(zhàn)電子偵察 FDS — 3 法國 1999 20h 12 半潛式反水雷艇 OT— 91 日本 2020 20h 40 噴水推進 ,海上情報偵察和反水雷 江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 國內(nèi)發(fā)展 在水面高速無人艇方面的研究目前我國還處于起步階段。根據(jù)相關(guān)記載相似的研究如下： 1972年中華造船廠曾經(jīng)建造了一艘無人遙控掃雷艇，但其技術(shù)早已經(jīng)落伍。2020年我過北方某基地裝備通信修理廠將一艘退役導彈快艇改裝為無人遙控靶船，通過遠距離的遙控指揮，實現(xiàn)對靶船航速、航向、燈光信號識別等要素的戰(zhàn)術(shù)控制， 2020年， 中國航天科工集團公司所屬沈陽航天新光集團宣布，由該集團研制成功的中國第一艘無人駕駛海上探測船“天象一號”目前正在青島，為北京奧運會的青島奧帆賽提供氣象保障服務(wù)， 目前從所見報道分析，我國對水面無人艦艇尚未進行系統(tǒng)的研究，還停留在對現(xiàn)有艦艇改裝為遙控靶船任務(wù)的階段，在真正意義上的自主航行的無人艇方面，與歐美有著非常明顯的差距。 但是在剛性充氣艇方面，我國 有過多項相關(guān)研究。蟻口招發(fā)工程船務(wù)有限公司根據(jù)市場調(diào)查和對歐美 90年代充氣艇的充分研究，依據(jù)海上救生艇的設(shè)計要求和制造工藝要求，于 1996年制定了“小鯨”牌充氣艇系列和充氣艇制造的企業(yè)標準，并于年末成功作出了一批樣艇和完成試航性能測定。隨著中國的崛起，特別是 2020年北京取得奧運會的申辦權(quán)之后，使用國產(chǎn)剛性充氣艇的呼聲很高。上海和福建曾經(jīng)有船廠嘗試生產(chǎn)剛性充氣艇，結(jié)果因為關(guān)鍵的技術(shù)和材料沒有過關(guān)而失敗了。到了 2020年初北京準備接棒奧運，北京奧運會的工作用艇也被提到了議事日程上來。北京奧運籌辦委會呼吁國人生 產(chǎn)自己的奧運船艇，并列出了剛性充氣艇這個空缺項目，希望國內(nèi)有廠家能夠研制生產(chǎn)。作為南方最大的玻璃鋼船生產(chǎn)企業(yè)江龍船舶和招發(fā)船務(wù)聯(lián)手制造的這一艘植入法蘭西技術(shù)的剛性充氣艇，從外觀，內(nèi)在技術(shù)，都能達到標準，可謂是一步登天 [2]。 我國對于 改善阻力性能的各種特殊措施方面的研究 我國還廣泛開展了對改進滑行艇阻力性能的各種附加措施的研究，井取得了不少成果．如在滑行艇上加裝尾壓浪板或尾楔形板 [3]．文獻 [5]還推薦采用雙楔形板，它可以比通常的單楔形板獲得更好的減阻效果．文獻 [6]則表明其耐波性也是良好的．華中理工大學楊素珍等人研究了滑行艇底面空氣潤滑的減阻效果，這是在滑行艇底部通過成排小孔導入空氣，使其附著底部浸濕表面，以減小摩擦阻力的措施，稱之為“導風江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 墊氣” (SAFACUB)技術(shù) ， 文獻 [7]介紹了他們的研究成果。大量的研究集中在減少圓舭快艇阻力的措施上．很多文獻都討論了圓舭艇上加裝尾壓浪板的減阻效果，并分析了減阻機理．有些還利用實艇試驗結(jié)果分折了尾壓浪板對推進性能的影響．文獻 [8]進行了防濺條對圓舭快艇性能影響的研究．研究表明，在一定速度范圍內(nèi)，合理安裝防濺條有可能使阻力下降．這與 NPL的研究結(jié)論是一致的 [4]。 我國對滑行艇 關(guān)于耐波性的研究 關(guān)于滑行艇在波浪中運動性能預報方面，在 zanin 的非線性運動方程的基礎(chǔ)上，哈爾濱船舶工程學院的戴仰山等人提出了在規(guī)則波與不規(guī)則波中運動與彎矩預報方法．預報同時采用頻域與時域兩種方法計算，通過對系列 62 模型的計算．并將結(jié)果與 Fridsma 的試驗結(jié)果進行了比較，表明在中等海況下．當航速不太高時 (V/≤ 4)運動響應(yīng)預報與試驗結(jié)果符合得較好，垂向加速度則稍差．其變化規(guī)律尚一致，而阻力增值則差別甚大。當波高很大或航速很高 (V/≤ 6)時，誤差較大，這可能是由于非線性影響甚 強所致。同時計算還表明．頻域與時域計算結(jié)果的誤差是相當?shù)模畯亩f明在中等海況及中等速度下．采用頻域計算是可行的。對于大波高及高航速時的強非線性影響目前尚無足夠精度的預報方法．關(guān)于圓舭快艇在波浪中的運動性能預報，海軍工程學院的彭英聲和董祖舜采用切片法 KKJ 法和 STF法 )對 Fn ≤ 了計算，并將結(jié)果與模型試驗結(jié)果進行了比較 。結(jié)果表明，即使對于如此高的航速．采用切片法預報縱向運動，仍可以獲得相當滿意的結(jié)果．因此目前在中國．對圓舭快艇在波浪中的縱向運動響應(yīng)仍普遍采用切片法。 CSSRC 的顧懋祥等 在計算砰擊響應(yīng)時計及了水彈性的影響．并采用時域方法，這樣可以更詳細地顯示砰擊的作用時機及范圍．但計算量顯著地增加了。 此外，采用防濺條，或首壓浪條以及尾壓浪板等也可在一定程序上改善耐波性。 我國對滑行艇 關(guān)于穩(wěn)性方面的研究 在滑行艇的交船試航中偶有發(fā)現(xiàn)靜水中正直漂浮的艇在高速航行時產(chǎn)生橫傾的現(xiàn)象．經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于艇體左右不對稱引起的，有的艇雖然艇體各部分的尺寸均在公差允許范圍之內(nèi)，但誤差均為同向，其影響疊加后就可能使艇傾斜．這類情況在實用中是不難解決的，最簡便的辦法是改變舭防濺條尺寸以進行調(diào)節(jié)。但也 有些艇并未江蘇科技大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 發(fā)現(xiàn)有不對稱超差而航行時傾斜，武漢船舶設(shè)計所李國佩等人對此進行了研究 [4]，他們的研究表明，有些艇在高速航行時，底都會出現(xiàn)負壓區(qū)，正是這一負壓區(qū)．引起負扶正力矩使穩(wěn)度下降，造成橫順。這就給艇底請行面形狀設(shè)計提出了附加要求，當然對此尚需進一步深入研究。 海軍工程學院的張緯康等研究了滑行艇及圓舭快艇回轉(zhuǎn)時的橫煩及穩(wěn)性問題，提出了回轉(zhuǎn)時橫傾角估算公式，井進行了實艇檢驗。 我國對 滑行艇新艇型的開發(fā)與研究 鑒于常規(guī)滑行艇耐波性不足，使用范圍受到很大限制．因此開發(fā)滑行新艇型，以提高其耐波性就成了滑行 艇發(fā)展的趨勢。哈爾濱船舶工程學院的蘇永昌， 趙連恩等研究開發(fā)了新式槽道型滑行艇 [4]。 此外， CSSRC及上海滬東造船廠都對深 V型艇型進行了研究，文獻 [9]介紹了深 型艇的性能與設(shè)計特點。 目前在我國研究高速水面無人艇具有十分重大的意義： 第一：為順應(yīng)現(xiàn)代武器發(fā)展的歷史潮流，我國開展?jié)M足不同戰(zhàn)術(shù)使命需求的高速無人水面艇已迫在眉睫，現(xiàn)代武器系統(tǒng)正朝著智能化、無人化等方面結(jié)構(gòu)設(shè)計，無人