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系留式遥控机器人深潜器

时间:2019-09-28    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

系留式遥控机器人深潜器


现在我们正在设计和使用的遥控机器人深潜器绝大部分是依靠与舰船联

接的缆线操纵行动。使用电缆遥控操纵深潜器的优点是:(1)能长时间提供

动力;(2)有高速率数据传送能力;(3)与辅助舰船之间的联系可靠,不

会受到无线电或其他信号的干扰。但同时又限制了深潜器的机动能力,电缆

像风筝线一样地拴住了它,而且电缆还需经常维修更换。

1.美国海军的系留式机器人深潜器


在美国加利福尼亚州纳斯岛上有一支机器人遥控舰船救援支队,这个支

队曾在世界上许多海域出色地完成了海上搜寻、测位、救援及打捞任务,支

队使用的深潜器绝大多数是系留式遥控机器人深潜器,其中包括霍尼威尔公

司水上产品公司建造的 RCV-150 型。美海军把 RCV-150 型深潜器租给在夏

威夷的海军海洋系统中心实验室进行作战和后勤救援等方面的研究,这个中

心多次将 RCV-150 深潜器用于搜索目标和回收物体,RCV-150 能在 110 米

深的海底用机器臂钩住一只锚链把铁锚拖出水面。

(1) CURVⅢ型和“深海雄蜂”(Deep Drone)遥控机器人深潜器

CURVⅢ型电缆控制水下打捞艇是美国海军的大型遥控深潜器,它能完成

在指定海域安装水声传感器、救援失事潜艇、回收鱼雷等一系列作业。 1984

年以来 CURVⅢ逐渐被淘汰,取而代之的是一种名为“深海雄蜂”的遥控机器

人深潜器,“深海雄蜂”适用于抢险及深海打捞作业,最大潜水深度 1828

米,航速 3 节,安装有黑白及彩色摄像机各一台,一个可旋转 360°的声纳

搜索系统以及有七功能和四功能控制器的海底导航系统。目前“深海雄蜂”

属美国海军海上系统司令部统管,该部门以最先进的机器人技术不断更新改

进“深海雄蜂”,使“深海雄蜂”一直在遥控机器人深潜器技术上占居领先

地位。

(2)“侦察”(Recon 4 )、“疾奔”(Sprit)和“天蝎”(Scorpio)

机器人遥控深潜器

1986 年 1 月 28 日,“挑战者”(Challenner)号航天飞机升空爆炸,

为查明事故原因,研究人员必须把爆炸碎片拼接起来,困难程度无异于考古

学家修复恐龙。遥控机器人深潜器负责寻找打捞“挑战者”号的部分碎片。

它要在过去 30 年里从卡那维拉尔角发射火箭的无数碎片中找出“挑战者”的

遗骨,在它找到的那些化石般的碎片中甚至还有 16 世纪西班牙“征服者”

(Conquistadcres)号战舰的残骸。

最初几天,美国海军在海岸巡逻队和空军的配合下派出了大量舰船、巡

逻艇及直升机对 15540 平方公里的海域仔细搜索,寻找“挑战者”号航天飞

机的碎片。搜索很快转到海底,水面舰船只能通过声纳探测航天飞机碎片可

能溅落的区域。当时气候条件极为恶劣,碎片大多散落在 305 米深的海底,

加上打捞卫星火箭发动机异常危险,稍有不慎就会引起燃料爆炸,所以对潜

水员和载人深潜器来说无疑是一种极大的威胁。

有三个遥控机器人深潜器参加了打捞,它们是帕里近海公司建造的“侦

察”4 号、“疾奔”号和“天蝎”号,它们依据声纳提供的线索发现了航天

飞机的碎片。首先找到的是部分“挑战者”号宇航员座舱,“天蝎”号用它

的两条机械臂把部分座舱捞出水面。“天蝎”的一条七功能机器臂由主、从

导臂系统控制,水面舰船操纵控制室内的主导臂由计算机控制运动,并通过

缆线将指令信号传送给“天蝎”号上的从导臂,另一条五功能机器臂直接由

操纵杆控制。这两条机械臂均为电液压驱动,每分钟需要 102 升液压油。

机器人深潜器证实了“挑战者”号破片溅落的区域,几星期之后,“约

翰海链”Ⅱ型载人搜索深潜器和美国海军的 NR-Ⅱ型核动力深水探索工程潜

艇都参加了“挑战者”号碎片的打捞工作,对机器人深潜器勘测过的地区展

开进一步的调查。

伍德赫海洋学院在美海军的资助下研制了一种名为“佳森”(Jason)的

小型机器人遥控深潜器,这种遥控深潜器长 71 厘米,装有一台 170°广角摄


像机,新闻界称其为“机器人摄像机”。它可从载人深潜器或潜艇上吊放入

水,靠一条 60 米长的缆线接受指令。伍德赫海洋学院为展示“佳森”潜水作

业的能力,让它对沉在 3810 米海底深处的豪华沉船“泰坦尼克”号的内部进

行拍摄,整个拍摄过程由“阿尔文”(Alvin)载人深潜器遥控操纵,“佳森”

拍摄的照片令公众惊叹不已。

(3)美国的电缆遥控深潜器和猎雷器

过去 10 年里,美国的电缆遥控深潜器大都用于猎雷。1984 年 9 月,美

国海军海上系统司令部出资 3010 万美元与霍尼威尔公司海上系统分公司签

订了一项生产一批猎雷器的合同,这种猎雷系统利用一个 1135 公斤的深潜器

去寻找、识别并摧毁海底水雷和锚雷。霍尼威尔公司从 1978 年就开始研制这

种猎雷器,他们在海军海洋系统中心和海岸系统中心的指导下进行了一系列

试验,生产出了控制台、操作监控器、声纳、电视显示器(电视荧光屏)以

及遥控器的状态数据监控器,霍尼威尔公司生产的 RCV-125、150 和 225 型

机器人遥控深潜器大都租给了美国海军用于海上救援和打捞。美国海军可能

最先在“阿拉伯霍”(Arapaho)集装箱船上装配机器人猎雷器,因为“阿拉

伯霍”上的集装箱在战时能改装成装载猎雷器的仓室和操纵控制间。同时,

还准备在下一代扫雷艇上装配机器人猎雷器。

霍尼威尔公司的猎雷器靠中和浮力缆线传送电驱动力,能无限制续航,

最长放线距离 1067 米,放线速度 6 节,与猎雷器的行驶速度相同。在执行典

型的任务时,遥控猎雷器的母船可向猎雷器提供用声纳搜集的最初的目标探

测情况及导向信息,通过传声装置指示器跟踪猎雷器运行并确保它在正确航

向上行驶,猎雷器上的高分辨率声纳自动接收舰船声纳发出的导向指令。当

猎雷器接近水雷时微光全景电视对附近区域进行图像处理,并将信息传送给

操作手,之后按照操作手的指令用缆线切割器或用猎雷装药将水雷排除。

2.欧洲的机器人深潜器和猎雷器

(1)法国的 PAP-104 猎雷器

在法国,ECA 公司最先销售了专门用于猎雷的遥控机器人深潜器,从 70

年代中期至今,法国已向 6 个欧洲国家的海军和澳大利亚海军出售了 250 多

台 PAP-104 猎雷器。PAP-104 猎雷器重 700 公斤,圆柱形防水机身长 2.7

米,机身两侧各有一个推进器,顶上装有线轴、转换器、闪光灯,机身底部

有探照灯、引导索和充电器。英阿马岛海战中,英军曾有效地使用了 PAP-

104MKⅢ型猎雷器。PAP-104MKⅣ型猪雷器的潜水深度达 300 米,最新的 MKV

型猪雷器上装配了现代电于设备和电视图像传送装置。

PAP-104 遥控猎雷器内装有一台电视摄像机,摄像机在机首窗口监视外

部环境,猎雷器内部设有电子仪器舱、回转仪和动力装置,电池安装在机身

后部。

猎雷作业时,猎雷器还可以携带炸药,把炸药投放在水雷附近,然后同

猎雷舰船一起行驶至安全地带,15~30 分钟后,猎雷器发射一枚榴弹引爆炸

药。在排除锚雷时,操作手遥控操纵猎雷器接近锚链,在电视摄像系统的配

合下猎雷器确认锚链位置,用切割器的两只机械臂卡住锚链,然后切割器脱

离猎雷器,此时遥控舰船收回 PAP-104 猎雷器;20 分钟后切割器上的延期

引爆装置将锚链切断,水雷上浮并在水面被摧毁。

(2)意大利水雷识别及扫除(MIN)装置

意大利 MIN 财团由两家公司合作组成,该财团为意大利海军建造了 4 台


MIN 水雷识别及扫除式遥控机器人深潜器,装备在意大利海军新型的“莱里

西”(Leric)级猎雷艇上。MIN 猎雷器重 120 公斤,是一种小型的有线导向

深潜器,由猎雷艇或辅助舰船上的操作手在控制台上遥控操纵。操作手的控

制台上有调整遥控深潜器速度和方向的操纵杆、引爆炸药、释放压舱物的控

制装置、电视摄像机和声纳等控制装置。扫雷作业时 MIN 可反复投入使用,

使用间隔时间仅 20 分钟。MIN 遥控深潜器的同轴缆线长 1000 米,由猎雷艇

直接放送的实际作业半径 250 米,最大潜深 150 米,最大航速 5 节。

MIN 遥控深潜器携带炸药先由猎雷艇船尾上的辅助操作手遥控行驶至安

全距离,再由主控制台的主操作手遥控下潜 10 米,然后打开声纳开始探测行

驶,操作手收到声纳显示的不明物体的位置信号后,马上操纵深潜器靠近目

标,深潜器的这一切活动均由操作手通过操纵杆调整主螺旋浆完成,主控制

台上的回声指示器可随时报告深潜器与海底的距离。当遥控深潜器离水雷 2

米时,操作手操纵主推进控制器减速,同时启动遥控深潜器精确运动的首尾

推进器,深潜器上的电视摄像机和照明灯帮助操作手确认水雷,声纳系统能

在极其恶劣的气候条件下确定和识别水雷。水雷一经确认,操作手便遥控调

整深潜器的位置,投放它随身携带的炸药,随后迅速上浮行至安全区域,操

作手再调整回收遥控深潜器,一个训练有素的操作手需要 20 分钟才能完成这

一系列操作。在排除锚雷时,可在 MIN 遥控深潜器上安装一种爆破切割器,

这种爆破切割器与霍尼威尔公司猎雷器上安装的那种相似。

(3)英国和加拿大的“追踪者”(Trail Blazer)机器人猎雷器

英国费尔雷水力机械有限公司与加拿大温哥华国际潜艇有限公司合作研

制出了“追踪者”系列电缆联接式遥控猎雷器,这一系列遥控猎雷器重量从

248~772 公斤不等,航速从 2.5~5.8 节,最大潜水深度 500 米。“追踪

者”的推进系统包括 5 台液压推进器:猎雷器尾部有两台,用于前后驱动,

中部有两台,用于左右驱动;另有一台用于垂直上下驱动。猎雷器的运动均

由控制台上的操纵杆控制,操作手将操纵杆向前推,猎雷器向前运行;操纵

杆后拉,猎雷器随之后退;操纵杆旋转,猎雷器左右舷推进器因推力不同呈

差速旋转行驶;操纵杆横移,猎雷器侧行。此外,控制台上还有一个单独的

遥控器遥控驱动垂直运动的推进器。从外观上看,“追踪者”与其他电缆联

接式猎雷器没什么两样,但它比同类猎雷器净负载能力强得多,能同时携带

多枚反水雷装药并在一次航行中投放,不像其他猎雷器每投放一次排雷装药

就要返回母船一次。

(4)其他机器人猎雷器

西德 MBB 公司研制的“平格恩”(PINGUIN) B3 型猎雷器长 3.5 米,

重 1350 公斤。“平格恩”B3 虽属遥控式,但它在预编程序编制上比其他遥

控器更强,操作运行时具有更多的自主能力,减少了操作手的工作压力。在

实际作业时,“平格恩”首先要依靠母船上的声纳系统对几百英尺的海域进

行搜素,一旦声纳发现有类似水雷的物体,“平格恩”立即进入猎雷作业状

态,母船将它释放出去,遥控其水面航行至可疑物体水域之后,“平格恩”

便依预编程序,以预先选择的航线、航速、下潜深度自主接近目标。当猎雷

器到达水雷附近时,操作手通过猎雷器上的电视摄像机传送的信息再对猎雷

器遥控操纵,使它到达最佳的工作位置。之后,猎雷器施放一枚引爆弹,然

后浮出水面回到母船上,“平格恩”猎雷器一次携带两枚引爆弹,能在一次

航行中扫除两枚水雷。


瑞典的 SUTEC 公司也制造出一种名为“海鹰”(SeaEagle)的遥控猎雷

器,目前一批“海鹰”已装备了瑞典海军,“海鹰”遥控猎雷器由商用“海

猫头鹰”(Sea Owl)改装而成,1984 年英国人使用“海猫头鹰”在红海猎

雷,扫除了一枚以前没有被发现的水雷。

商用遥控深潜器被成功地用于猎雷,这一事实引起了不少争论:战争来

临时能否将商用遥控深潜器在军队中部署?  1984 年 6 月,国际水雷战舰与

系统会议在英国伦敦举行,威廉・凯对这一问题进行了论证。威廉是美国新

罕布什尔州萨勒姆克伦公司的董事,他论述了如何采取正确的战术,以最小

的花费把包括遥控深潜器在内的商用海上装置用于猎雷作业,他以国际潜艇

工程有限公司制造的“达特”(DART)遥控深潜器为例,说明这一类轻型商

用遥控深潜器能够用于军事部署。他认为尽管商用遥控深潜器在某些操作方

面很难达到军用技术标准的要求,比如“达特”遥控深潜器在磁场、机械噪

声和音响噪声等方面不符合军用要求,这些缺陷会在海战中给它带来极大的

危险;但从另一方面来看,“达特”一类的商用遥控深潜器造价极低,大约

同一枚水雷等值,仅此一点,商用遥控深潜器就应该在军队中部署,弥补军

用遥控深潜器的不足和作为海战时猎雷艇上的补充装备。

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