水下滑翔机

作者: 中科院之声

来源: 中国科学院沈阳自动化研究所

发布日期: 2015-12-05 17:06:28

本文介绍了“海翼”号水下滑翔机的研发历程、工作原理及其在海洋观测中的重要作用。文章详细描述了水下滑翔机的外形、动力系统和航行轨迹,并强调了其在海洋资源开发和灾害预防中的应用价值。此外,文章还提到了中国科学院沈阳自动化研究所在水下滑翔机技术上的自主创新和未来发展方向。

人类来自蔚蓝的大海,现在人类却想回家看看,水下机器人可以圆人类回乡之梦!今天的SIA机器人大讲堂将带领大家一起来认识一种特殊的水下机器人——水下滑翔机!这款叫做“海翼”的水下滑翔机特殊有三:其一,外形怪异。乍一看去像一个小型飞机,有着圆筒形的机身、一对大翅膀、一只长长的尾巴。仔细一看又像是一个平趴着的人,有着两只眼睛和嘴巴;其二,动力特殊。

没有螺旋桨作为动力装置,因为“海翼”的“肚子”里有一个类似“鱼鳔”的油囊,通过吸油和排油改变自身浮力,同时借助于大翅膀和改变自身重心即可提供前进动力;其三,“步伐”奇特。它在水下航行时的轨迹并非直线,而是沿着像海豚游弋时的“之”字形轨迹向前航行。

水下滑翔机用途非常大!大家看到的附着在它身上的像一张张嘴巴或眼睛一样的东西其实都是有着不同功能的传感器,搭载了各种传感器的水下滑翔机可以大范围地观测和获取海水的温度、盐度、浊度、叶绿素、含氧量及洋流变化等信息,对开发海洋资源、预防灾害等都有重要作用。由于西方国家对水下滑翔机技术的封锁,大家今天看到的“海翼”号水下滑翔机完全是由我国自主研发。

2003年中国科学院沈阳自动化研究所开始开展与水下滑翔机相关的基础研究工作,2005年10月,国内率先研制出了水下滑翔机原理样机“海翼”号水下滑翔机,解决了滑翔机运动与驱动机理、模块化结构、低阻外形优化等一系列关键技术,并顺利进行了湖上试验。

从2007年开始在国家863计划的支持下,中国科学院沈阳自动化研究所开展了水下滑翔机工程样机的研制工作,2008年研制成功我国自主知识产权的水下滑翔机工程样机,其身长2m,直径0.22m,翼展1.2m,重约65kg,最大下潜深度1200m。2009年完成了3次水下滑翔机海上试验,取得了大量有价值的试验数据,积累了丰富的水下滑翔机海上作业经验。

为了满足科学需求,海洋科学家们希望水下滑翔机不光走“海豚式”之字形步伐,还能像鱼一样直线前行,因此中国科学院沈阳自动化研究所还研制成功了一款新型水下滑翔机——混合驱动水下滑翔机。该滑翔机的特殊之处在于艉部多了一个可折叠螺旋桨推进器,乍看起来就像是艉部多了两根触角一样,这两根“触角”即能亲密合体,又能展开成“一”。

这样做的好处是为了减小水阻力,当机器人需要它提供推力时桨叶就会借助螺旋桨转动时产生的离心力和水动力自动打开,当机器人需要走“海豚”式步伐时桨叶就收起来从而减小作用在桨叶上的水阻力。

未来,科研人员将着力研发水下续航时间更长、下潜更深的水下滑翔机,在我国广阔的海域开展科学观测。目前沈阳自动化所相关团队正致力于可以下潜至7000米水深作业的深海滑翔机和高速大载荷水下滑翔机的研发工作中,这些不同类型的水下机器人将为我们更深刻地了解海洋和利用海洋发挥越来越重要的作用,人类的回乡之梦不再遥远!

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