无人船ADCP测流系统（水面平台布放回收USV和UUV技术）

海上无人系统的布放与回收技术是指水面舰船、潜艇对各类无人系统实施布放，确保无人系统顺利执行任务，并在完成任务返航后及时可靠回收的技术。能否安全、自动、便捷地布放和回收已成为影响各类海上无人系统发展的要素之一。目前，海上无人系统的布放和回收平台主要有水面舰艇和潜艇，回收的无人系统包括无人水面艇（USV）、无人潜航器（UUV）和无人机。本文主要研究水面平台布放回收USV和UUV技术的最新进展。

一、无人水面艇的布放和回收

无人水面艇一般通过大型舰船平台进行布放和回收，主要采用吊放和斜槽两种方式。从当前的技术发展看，还没有出现创新的布放和回收方式，国外近年来主要是在技术上进行持续改进，使无人水面艇的布放和回收更为快速、高效，适应性更广。

1、吊放方式

吊放方式是目前无人水面艇发射和回收应用的最多的形式，多是在船侧面安装起重机械，用线缆系留的方式提起或降下无人艇。这种方式虽然简单易行，但也存在一定的缺点，比如对海况要求高、船舶平台必须为静止或低速状态、需要多人协助等。

目前使用的吊放方式，线缆直接系在小艇的固定点上

小艇布放和回收联合工业计划（LAURA JIP：LAUnchand Recovery of Any small craft Joint Industry Project）为多个国家的多家单位联合开展的一个项目，旨在探索海况适应性强，适宜多种无人系统使用，能够满足未来需求的布放回收系统。该计划对20种不同发射回收方式的优缺点进行了评价，并选择优秀方案进行进一步开发。其中，“摇篮”（CRADLE）布放回收概念得到重点关注。

“摇篮”布放回收概念

“摇篮”对当前吊放装置进行了改进，在进行布放和回收时不再直接将线缆系在小艇上，而是固定在托体（即“摇篮”）上。布放时，先将小艇置放在托体，然后由吊放装置将托体连同小艇一起降落到水中。入水后，托体和小艇所受浮力及相对速度不同，自然分离，小艇离开托体后可自由行动；回收时，小艇直接驶入托体没入水面的位置，控制人员在适当时机使吊放装置升起，托体便携带小艇上升，完成回收过程。

USV驶向“摇篮”示意图

“摇篮”概念的优点是省去线缆固定环节，布放回收速度快；托体的大小和结构件容易更改，适合不同排水量和结构的小艇；可以在舰船平台移动的情况下进行布放回收；所需操作人员数量少等。

2、斜槽方式

斜槽发射回收也是一种常见方式。目前该技术总体结构变化不大，主要是进行技术改进，如对滑道材料的改进，对阻拦网的改进等。

小艇正要驶入斜槽，该方式适合有人/无人水面艇

小艇驶上斜槽被阻拦网捕获后，将通过起重装置运送到船上的固定位置。目前多使用可折叠臂的起重机，国外也对龙门架进行了研究，认为其吊放能力强，所需人力少，但缺点是系统复杂，高海况下不适宜工作等。

左侧为可折臂式起重机，右侧为龙门架

二、无人潜航器的布放和回收

无人潜航器在水面可以通过多种方式布放，包括滑轨、各类吊放装置等；回收时，一般先让潜航器浮出水面，再通过人工或吊放装备将潜航器回收到母船上。布放回收平台包括大型水面舰船以及无人水面艇。

目前从技术上看，布放的问题较少，升至水面回收的方式则面临需要平台停驻、人为干预多、效率低等问题。由此，国外目前开始研制新技术，能够让潜航器无需浮出水面即可实施捕获回收。

1、ATR无人水面艇自主回收技术

先进技术和研究公司（ATR）在海军研究局STTR项目的资助下，正在研制一种通过无人水面艇自主布放和回收无人潜航器的技术。

ATR无人水面艇自主回收系统结构图

该布放回收系统包括艇上搬运子系统、升降子系统、卷车、水下入坞子系统。

在回收过程中，首先释放水下入坞子系统。入坞子系统由线缆拖曳，在水下释放水声定位信号并张开捕捉爪。潜航器根据定位信号实施入坞机动。入坞系统的传感器对潜航器的位置进行探测，当位置合适时闭合捕捉爪，抓牢潜航器。潜航器停止机动。

ATR回收过程示意图

随后，卷车启动，将入坞子系统连同潜航器一起拖曳出水，呈竖立状态。升降子系统用提升臂上的U型接口套住潜航器中部，并提起和水平成一定角度。捕捉爪松开潜航器，卷车将入坞子系统回收到最初位置。升降子系统将潜航器调整到水平位置。搬运系统开始工作，将伸出船体的升降子系统和潜航器搬运至艇内，并选择空闲舱位放下潜航器。

该系统是布放和回收过程均自动完成，无需人员辅助；并且该系统易于拓展，适合多个潜航器布放回收使用。

布放回收系统具有优良的拓展性

2、佛罗里达大西洋大学的无人水面艇自主回收技术

佛罗里达大西洋大学提出另外一种通过USV布放回收潜航器的技术，该技术主要通过缆绳回收潜航器，结构相应简单，但是需要对潜航器进行一定的改进。

佛罗里达大西洋大学无人艇布放回收系统

该系统的主要组成包括WAM-V 14无人艇、卷车（前后各一部）、升降机构、定深器等组成。

系统结构示意图

在回收过程中，水面艇放下回收缆绳。缆绳末端配置有一个定深器。随着无人艇的缓慢移动，定深器产生一定的张力，拉紧缆绳，使潜航器易于对准。潜航器（试验用的是REMUS 100）经过专门改装，头部安装了钳形闭锁装置。潜航器在水声信号的指引下，靠近缆绳，并用钳形闭锁装置扣住缆绳。

左侧为闭锁装置张开状态、右侧为闭合状态

随后，无人艇上的卷车启动，将潜航器拉至水面。特殊设计的升降机构下降至水面，并使用磁力装置调整潜航器的位置，在位置摆正后，将潜航器锁定并提升至艇的顶端，完成回收。

3、“月池”潜航器布放回收系统

美国在“探路者”级海洋调查船的第7艘船（T-AGS 66）上设计建造了“月池”潜航器布放回收系统。

“月池”系统在调查船上的位置示意图

“月池”系统布置在T-AGS 66号船的中轴线上，从外观上看为一个从船舱至船底的贯穿空间，船舱的开孔面积为18英尺X18英尺，船底也是同样大小的开孔，为不影响调查船的航行性能，船底设置了保形密封门。船舱还安装有吊放系统，可以吊起潜航器通过“月池”释放到水中。

“月池”系统工作流程示意图

潜航器布放之前先被安置在一个笼式框架内。吊放系统可以调整框架的倾斜角度，使一些长度大于18英尺的潜航器也可以顺利通过“月池”。当框架和潜航器将至船底以下时，吊放系统调整框架使其呈水平姿态。潜航器启动自主游出，完成布放。回收过程类似，潜航器通过定位系统游入框架，由吊放系统提起进入船舱，完成回收。该系统布放和回收潜航器均在船舱内进行，较为隐蔽，适宜在一些敏感海域实施潜航器作业。（蓝海星：朱鹏飞）

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