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基本信息
- 項目名稱：
- 水面多體多用途無人艇研制
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品結(jié)合國內(nèi)外無人艇以及多體船的相關(guān)研究，設(shè)計了這種全新概念的水面多體多用無人艇。多體無人水面艇采用模塊化結(jié)構(gòu)， 通過更換任務(wù)模塊可執(zhí)行不同使命，而且多體無人艇具有較高的負(fù)載能力、良好的平臺穩(wěn)定性和更好的航行性能，因而本作品提供了一個多體無人艇的模塊化公共平臺，便于艇上多功能設(shè)備系統(tǒng)的靈活布置和功能實現(xiàn)，拓展了其軍民多用途方向的發(fā)展。
- 詳細(xì)介紹：
- 水面無人艇近些年逐漸得到世界各國的重視與發(fā)展，但大多數(shù)水面高速無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)合三體無人艇型，其搭建的多體無人艇的模塊化公共平臺，便于艇上多功能設(shè)備系統(tǒng)的靈活布置和功能實現(xiàn)，拓展了其軍民多用途方向的發(fā)展。本作品設(shè)計的具有系統(tǒng)辨識功能的自控船模數(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)運動模式識別軟件，再通過利用系統(tǒng)辨識方法對試驗采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，證明了本項目船模適用于試驗研究，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手段。通過實驗及相關(guān)研究表明：多體無人艇的技術(shù)特點較普通無人艇具有更好的發(fā)展前途，多體無人艇具有更好的航行性能，尤其是在無人艇的多用途拓展上發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆Ｒ蚨鵁o論是從科研角度，還是從市場角度，水面多體多用途無人艇都將改變現(xiàn)有無人艇的發(fā)展局面，并以自己的優(yōu)勢為國內(nèi)外水面高速無人艇系統(tǒng)帶來一次全新的技術(shù)革命。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計目的：順應(yīng)智能化、無人化的發(fā)展趨勢，滿足我國不同戰(zhàn)術(shù)需求下無人艇平臺技術(shù)的需要；同時產(chǎn)生好的經(jīng)濟(jì)效益，提供無人艇多用途平臺，多重配置，滿足軍民兩用。 基本思路：1 采用綜合評價和現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù),優(yōu)化設(shè)計一型復(fù)合三體船船型作為無人艇船型，完成船體的制作； 2．設(shè)計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：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)合三體無人艇型，提供了一個多體無人艇的模塊化公共平臺，便于艇上多功能設(shè)備系統(tǒng)的靈活布置和功能實現(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 艇長為2.5-3.5米;2 最大航速不小于3米/秒; 3 相對回轉(zhuǎn)直徑小于6; 4 具有船體推進(jìn)、操縱和搖蕩等運動數(shù)據(jù)自動采集及其運動模式辨識系統(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)有無人艇技術(shù)相比較，本項目構(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)合三體無人艇型及其優(yōu)化設(shè)計方法（此類無人艇型及其設(shè)計技術(shù)，目前國內(nèi)外未見報道），利用PAC控制中心完成接受和發(fā)送指令，實現(xiàn)無人艇的規(guī)劃航線自主航行。 項目組設(shè)計制作的具有系統(tǒng)辨識功能的自控船模數(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平臺。（此類試驗平臺和試驗技術(shù)及其數(shù)據(jù)處理方法，目前國內(nèi)外未見報道） 本作品多體多用途無人艇采用模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)，多種配置，拓展了其軍民多用途領(lǐng)域。詳細(xì)分析見研究報告中。 無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倍既為實艇平臺，基于相似理論，根據(jù)相似關(guān)系就可將各種實驗數(shù)據(jù)用于實艇設(shè)計。如果及時作為軍用無人艇，那將填補(bǔ)國內(nèi)此類艇的空白、大大縮短與國外發(fā)達(dá)國家的差距，預(yù)計此類艇的國內(nèi)近5至10年的需求達(dá)10至20億元人民幣。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2009年6月18日在某校對該項目進(jìn)行了現(xiàn)場技術(shù)鑒定，以中國人民解放軍鎮(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)合三體無人艇型，提供了一個多體無人艇的模塊化公共平臺，便于艇上多功能設(shè)備系統(tǒng)的靈活布置和功能實現(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)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。并建議課題組繼續(xù)深入研究，根據(jù)實際需求，盡快完成各類用途的水面無人艇的設(shè)計、制造并投入使用，為國家的經(jīng)濟(jì)和國防建設(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)計制造
作品可展示的形式
- ■實物 ■磁盤 ■現(xiàn)場演示 ■圖片 ■錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 作品技術(shù)特點及優(yōu)勢： 1、基于復(fù)合三體船船型的多用途無人艇，綜合航行性能優(yōu)秀； 2、模塊化無人艇平臺用途廣泛，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)辨識新方法，提高了無人艇的運動性能。 市場分析與經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測： 產(chǎn)品功能特點突出，構(gòu)造了多用途無人艇平臺，適合多重任務(wù)模塊構(gòu)建搭載，拓展了軍民用途，市場前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益會比較好。
同類課題研究水平概述
- 國外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 智能水面無人艇較水下機(jī)器人、無人飛機(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人艇開始應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。以美國為代表的西方國家已將其列為重要的發(fā)展方向。典型的水面無人艇為美國的“斯巴達(dá)偵察兵”( Spartan Scout) 。其先期技術(shù)概念演示項目啟動于2002年,目前已有多艘試驗艇從技術(shù)上已達(dá)到了無人自主控制能力,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、法國等在無人艇的研究上也卓有成效。但各國基本上都是采用模塊化設(shè)計，根據(jù)任務(wù)要求配備不同的裝備，通過遙控、制定程序和無人智能等方式完成指定的任務(wù)，少數(shù)國家已經(jīng)達(dá)到了實用階段。而且大多數(shù)水面高速無人艇都采用剛性充氣艇艇型。 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 在水面高速無人艇方面的研究目前國內(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)建造了一艘無人遙控掃雷艇，但其技術(shù)早已經(jīng)落伍。2002年我國北方某基地裝備部通信修理廠將一艘退役導(dǎo)彈快艇改裝為無人遙控靶船，通過遠(yuǎn)距離遙控指揮，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。目前從所見報道分析，我國對水面無人艦艇尚未進(jìn)行系統(tǒng)的研究，還停留在對現(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人艇方面，與歐美有著非常明顯的差距。為實踐“科技奧運”理念、服務(wù)奧帆賽氣象保障任務(wù)，08年沈陽航天新光集團(tuán)與中國氣象局大氣探測技術(shù)中心共同研發(fā)出“天象一號”無人船。天象一號”無人船總長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多國際前沿技術(shù)，科技含量非常高。無人船駕駛有兩種方式，一種是人工遙控，另一種為自動駕駛——可按預(yù)定航線行駛，如途中遇到障礙物可通過目標(biāo)搜索識別系統(tǒng)和處理系統(tǒng)進(jìn)行避讓航行。
