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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 水面多體多用途無(wú)人艇研制
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品結(jié)合國(guó)內(nèi)外無(wú)人艇以及多體船的相關(guān)研究，設(shè)計(jì)了這種全新概念的水面多體多用無(wú)人艇。多體無(wú)人水面艇采用模塊化結(jié)構(gòu)， 通過(guò)更換任務(wù)模塊可執(zhí)行不同使命，而且多體無(wú)人艇具有較高的負(fù)載能力、良好的平臺(tái)穩(wěn)定性和更好的航行性能，因而本作品提供了一個(gè)多體無(wú)人艇的模塊化公共平臺(tái)，便于艇上多功能設(shè)備系統(tǒng)的靈活布置和功能實(shí)現(xiàn)，拓展了其軍民多用途方向的發(fā)展。
- 詳細(xì)介紹：
- 水面無(wú)人艇近些年逐漸得到世界各國(guó)的重視與發(fā)展，但大多數(shù)水面高速無(wú)人艇都采用剛性充氣艇艇型，而多體船具有更好的航行性能以適應(yīng)無(wú)人艇的發(fā)展。本作品構(gòu)造了一型快速性、穩(wěn)性和適航性等綜合性能優(yōu)良的復(fù)合三體無(wú)人艇型，其搭建的多體無(wú)人艇的模塊化公共平臺(tái)，便于艇上多功能設(shè)備系統(tǒng)的靈活布置和功能實(shí)現(xiàn)，拓展了其軍民多用途方向的發(fā)展。本作品設(shè)計(jì)的具有系統(tǒng)辨識(shí)功能的自控船模數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，以及在此基礎(chǔ)上開發(fā)的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)模式識(shí)別軟件，再通過(guò)利用系統(tǒng)辨識(shí)方法對(duì)試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，證明了本項(xiàng)目船模適用于試驗(yàn)研究，為多體船以及高性能船在綜合航行性能研究方面提供了一種高效的新型試驗(yàn)手段。通過(guò)實(shí)驗(yàn)及相關(guān)研究表明：多體無(wú)人艇的技術(shù)特點(diǎn)較普通無(wú)人艇具有更好的發(fā)展前途，多體無(wú)人艇具有更好的航行性能，尤其是在無(wú)人艇的多用途拓展上發(fā)展?jié)摿κ志薮?。因而無(wú)論是從科研角度，還是從市場(chǎng)角度，水面多體多用途無(wú)人艇都將改變現(xiàn)有無(wú)人艇的發(fā)展局面，并以自己的優(yōu)勢(shì)為國(guó)內(nèi)外水面高速無(wú)人艇系統(tǒng)帶來(lái)一次全新的技術(shù)革命。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)目的：順應(yīng)智能化、無(wú)人化的發(fā)展趨勢(shì)，滿足我國(guó)不同戰(zhàn)術(shù)需求下無(wú)人艇平臺(tái)技術(shù)的需要；同時(shí)產(chǎn)生好的經(jīng)濟(jì)效益，提供無(wú)人艇多用途平臺(tái)，多重配置，滿足軍民兩用。 基本思路：1 采用綜合評(píng)價(jià)和現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù),優(yōu)化設(shè)計(jì)一型復(fù)合三體船船型作為無(wú)人艇船型，完成船體的制作； 2．設(shè)計(jì)和組裝基于可編程控制器的推進(jìn)及其控制系統(tǒng)和操縱及其控制系統(tǒng)；3．配置定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； 創(chuàng)新點(diǎn)：1、基于現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù)，提出了一型具有防飛濺艏鰭的復(fù)合三體無(wú)人艇型，提供了一個(gè)多體無(wú)人艇的模塊化公共平臺(tái)，便于艇上多功能設(shè)備系統(tǒng)的靈活布置和功能實(shí)現(xiàn)； 2、基于自控自航船模及其船載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的多體船或其它船風(fēng)浪中阻力特性、推進(jìn)特性、操縱性、耐波性及前述兩種以上性能耦合特性等分析系統(tǒng)； 3、基于復(fù)合三體無(wú)人艇優(yōu)良自主導(dǎo)航系統(tǒng)（以PAC為中心的GPS、舵及其控制系統(tǒng)和推進(jìn)及其系統(tǒng)等系統(tǒng)的閉環(huán)集中控制）。 技術(shù)關(guān)鍵：1多體船船型和復(fù)合多體船船型優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)； 2 基于自控自航船模及其船載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的多體船或其它船性能分析技術(shù)； 3 基于三體船船型和復(fù)合多體船船型的無(wú)人艇優(yōu)良綜合航行性能的保持技術(shù)； 4 自主導(dǎo)航技術(shù)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1 艇長(zhǎng)為2.5-3.5米;2 最大航速不小于3米/秒; 3 相對(duì)回轉(zhuǎn)直徑小于6; 4 具有船體推進(jìn)、操縱和搖蕩等運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集及其運(yùn)動(dòng)模式辨識(shí)系統(tǒng); 5 具有自控操縱和推進(jìn)系統(tǒng);6 具有定位系統(tǒng)及集控自主航行系統(tǒng)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 先進(jìn)性分析： 與現(xiàn)有無(wú)人艇技術(shù)相比較，本項(xiàng)目構(gòu)造了一型快速性、穩(wěn)性和適航性等綜合性能優(yōu)良的復(fù)合三體無(wú)人艇型及其優(yōu)化設(shè)計(jì)方法（此類無(wú)人艇型及其設(shè)計(jì)技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)外未見報(bào)道），利用PAC控制中心完成接受和發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)無(wú)人艇的規(guī)劃航線自主航行。 項(xiàng)目組設(shè)計(jì)制作的具有系統(tǒng)辨識(shí)功能的自控船模數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，是一種適合于多體船或其它船在風(fēng)浪中阻力特性、推進(jìn)特性、操縱性、耐波性以及復(fù)雜海況下的船舶搖蕩及前述兩種以上性能耦合特性研究的試驗(yàn)平臺(tái)。（此類試驗(yàn)平臺(tái)和試驗(yàn)技術(shù)及其數(shù)據(jù)處理方法，目前國(guó)內(nèi)外未見報(bào)道） 本作品多體多用途無(wú)人艇采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，多種配置，拓展了其軍民多用途領(lǐng)域。詳細(xì)分析見研究報(bào)告中。 無(wú)論是各種民用還是作為不同軍事用途，僅需以此船型為基礎(chǔ)，放大2-5倍既為實(shí)艇平臺(tái)，基于相似理論，根據(jù)相似關(guān)系就可將各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用于實(shí)艇設(shè)計(jì)。如果及時(shí)作為軍用無(wú)人艇，那將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)此類艇的空白、大大縮短與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，預(yù)計(jì)此類艇的國(guó)內(nèi)近5至10年的需求達(dá)10至20億元人民幣。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2009年6月18日在某校對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)鑒定，以中國(guó)人民解放軍鎮(zhèn)江船艇學(xué)院資深船艇專家張干教授為主任委員的鑒定專家組一致認(rèn)為：在項(xiàng)目研究中,(1)“基于現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù)，提出了一型具有防飛濺艏鰭的復(fù)合三體無(wú)人艇型，提供了一個(gè)多體無(wú)人艇的模塊化公共平臺(tái)，便于艇上多功能設(shè)備系統(tǒng)的靈活布置和功能實(shí)現(xiàn)”；(2)“基于自控自航船模及其船載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的多體船或其它船風(fēng)浪中阻力特性、推進(jìn)特性、操縱性、耐波性及前述兩種以上性能耦合特性等分析系統(tǒng)”；(3)“基于復(fù)合三體無(wú)人艇優(yōu)良自主導(dǎo)航系統(tǒng)（以PAC為中心的GPS、舵及其控制系統(tǒng)和推進(jìn)及其系統(tǒng)等系統(tǒng)的閉環(huán)集中控制”。上述三方面達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平。并建議課題組繼續(xù)深入研究，根據(jù)實(shí)際需求，盡快完成各類用途的水面無(wú)人艇的設(shè)計(jì)、制造并投入使用，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)作出貢獻(xiàn)！
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)培訓(xùn)、技術(shù)指導(dǎo)和合作設(shè)計(jì)制造
作品可展示的形式
- ■實(shí)物 ■磁盤 ■現(xiàn)場(chǎng)演示 ■圖片 ■錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 作品技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)： 1、基于復(fù)合三體船船型的多用途無(wú)人艇，綜合航行性能優(yōu)秀； 2、模塊化無(wú)人艇平臺(tái)用途廣泛，發(fā)展前景巨大，綜合技術(shù)性能好； 3、使用基于最優(yōu)化的系統(tǒng)辨識(shí)新方法，提高了無(wú)人艇的運(yùn)動(dòng)性能。 市場(chǎng)分析與經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 產(chǎn)品功能特點(diǎn)突出，構(gòu)造了多用途無(wú)人艇平臺(tái)，適合多重任務(wù)模塊構(gòu)建搭載，拓展了軍民用途，市場(chǎng)前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)比較好。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 智能水面無(wú)人艇較水下機(jī)器人、無(wú)人飛機(jī)、陸地機(jī)器人等的研發(fā)起步晚,但是發(fā)展迅速,目前已有多種水面無(wú)人艇開始應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。以美國(guó)為代表的西方國(guó)家已將其列為重要的發(fā)展方向。典型的水面無(wú)人艇為美國(guó)的“斯巴達(dá)偵察兵”( Spartan Scout) 。其先期技術(shù)概念演示項(xiàng)目啟動(dòng)于2002年,目前已有多艘試驗(yàn)艇從技術(shù)上已達(dá)到了無(wú)人自主控制能力,并根據(jù)需求按模塊化方式更替任務(wù)模塊。目前能夠完成ISR、兵力保護(hù)、精確打擊、反潛等任務(wù)。除此之外，以色列、法國(guó)等在無(wú)人艇的研究上也卓有成效。但各國(guó)基本上都是采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)任務(wù)要求配備不同的裝備，通過(guò)遙控、制定程序和無(wú)人智能等方式完成指定的任務(wù)，少數(shù)國(guó)家已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。而且大多數(shù)水面高速無(wú)人艇都采用剛性充氣艇艇型。 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 在水面高速無(wú)人艇方面的研究目前國(guó)內(nèi)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(wú)人遙控掃雷艇，但其技術(shù)早已經(jīng)落伍。2002年我國(guó)北方某基地裝備部通信修理廠將一艘退役導(dǎo)彈快艇改裝為無(wú)人遙控靶船，通過(guò)遠(yuǎn)距離遙控指揮，實(shí)現(xiàn)對(duì)靶船航速、航向、燈光信號(hào)識(shí)別等要素的戰(zhàn)術(shù)控制。目前從所見報(bào)道分析，我國(guó)對(duì)水面無(wú)人艦艇尚未進(jìn)行系統(tǒng)的研究，還停留在對(duì)現(xiàn)有艦艇改裝為遙控艇完成靶船任務(wù)的階段，在真正意義上的自主航行的無(wú)人艇方面，與歐美有著非常明顯的差距。為實(shí)踐“科技奧運(yùn)”理念、服務(wù)奧帆賽氣象保障任務(wù)，08年沈陽(yáng)航天新光集團(tuán)與中國(guó)氣象局大氣探測(cè)技術(shù)中心共同研發(fā)出“天象一號(hào)”無(wú)人船。天象一號(hào)”無(wú)人船總長(zhǎng)6.5米，船體用碳纖維制成，應(yīng)用有包括智能駕駛、雷達(dá)搜索、衛(wèi)星應(yīng)用、圖像處理與傳輸?shù)戎T多國(guó)際前沿技術(shù)，科技含量非常高。無(wú)人船駕駛有兩種方式，一種是人工遙控，另一種為自動(dòng)駕駛——可按預(yù)定航線行駛，如途中遇到障礙物可通過(guò)目標(biāo)搜索識(shí)別系統(tǒng)和處理系統(tǒng)進(jìn)行避讓航行。
