美海军大型无人潜航器布放和回收方法研究

2022年6月，亨廷顿·英格尔斯工业公司在密西西比州的帕斯卡古拉河上完成了一项试验，验证了“圣安东尼奥”级船坞运输舰可布放、操作和回收大型无人潜航器(LDUUV)，有望成为大型无人潜航器的“母舰”。

美海军原计划使用“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇的干式遮蔽舱布放回收“蛇头”大型无人潜航器，但由于和“弗吉尼亚”级集成的成本和进度出现问题，2022年初“蛇头”项目被取消，大型无人潜航器前途未卜。

试验中的“蛇头”大型无人水下潜航器

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“弗吉尼亚”级核潜艇“北卡罗来纳”号 (SSN 777) 上的干式甲板遮蔽舱（2021年6月18日）

一、布放试验概况

试验过程中，亨廷顿·英格尔斯工业的先进技术团队使用名为“法罗斯”（Pharos）的迷你浮船坞样机对名为“海神”（Proteus）大型无人潜航器进行发射和回收试验。从图片上可以看出，“法罗斯”外观上像一个迷你浮船坞，上面布满线缆和设备，浮船坞可以加压载水沉入水下，也可以排出压载水浮在水面。

“法罗斯”演示“海神”布放和回收

“法罗斯”由亨廷顿·英格尔斯工业设计，新奥尔良大学与美国海军一起进行了初始模型测试，原型设备由路易斯安那州的金属鲨鱼公司制造；“法罗斯”下方安装有重型轮子，使其能够在两栖舰的坞舱内操作，便于存放在车辆甲板上。“法罗斯”可以从两栖舰坞舱后方入水，并使用绞盘功能释放和缩回，实现布放和回收；“法罗斯”可以改变尺寸和重新配置，以适配各种无人水下和水面航行器。另一方面，“海神”是一种双模水下运载工具，可用作海豹突击队的运载工具和无人水下运载工具。

试验过程中，“法罗斯”被一艘模拟两栖舰的小型艇拖曳低速前行。“海神”通过导航找到“法罗斯”，一旦“海神”被“法罗斯”抓住，“法罗斯”就会排出压载水回到回收和运输状态。演示还包括在“海神”被捕获后，“法罗斯”加注压载水沉入水中后再次布放“海神”。

“法罗斯”演示“海神”布放和回收（2022年6月8日）

二、“海神”双模无人潜航器

“海神”是由巴特尔公司（Battelle）和亨廷顿·英格尔斯工业的子公司水下解决方案集团（USG）开发的新一代双模潜航器。该无人潜航器具有较大的载货能力，旨在将货物或潜水员远距离运送到多个地点；其他任务能力包括检查海底基础设施、搜索和清除水下威胁、监听敌方行动、调查战争环境等。有效载荷系统的集成和测试、海底设备安装等。该无人潜航器曾在美国举行的2016年海军联盟海空天博览会上展出。

近几年来，亨廷顿·英格尔斯工业的贝县分公司一直在测试和开发“海神”。“海神”是在没有政府资金的情况下通过内部研发资金完成的。巴特尔公司为“海神”提供了电池、自主和导航系统。亨廷顿·英格尔斯工业希望向美国海军、国防部、北约和盟国的其他客户出售。

试验中的“海神”

“海神”无人潜航器开发细节

2012年2月，巴特尔公司的子公司蓝鳍机器人与哥伦比亚集团的工程解决方案部门（现为USG）合作开发“海神”无人潜航器。蓝鳍机器人公司负责动力解决方案、自主技术和任务规划能力开发，巴特尔公司负责电池充电和系统集成技术。自2012年以来，“海神”一直在私人资助下进行测试。“海神”已在本地和国外记录了 2000 小时的水下试验时间，包括在巴拿马城海军水面战中心分部(NSWC PCD)，该分部是巴拿马城海军支援活动的科学实验室。

2016年，“海神”在哥伦比亚集团的工程解决方案部门位于佛罗里达州巴拿马城的设施的试验箱中进行了为期一个月的无人任务模拟。在续航力测试期间，无人潜航器航行了720小时，航程达2412海里。

“海神”双模无人潜航器进行30天续航力测试（2016年）

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“海神”无人潜航器的设计和特点

“海神”无人潜航器长7.8米，宽1.61米，高1.62米。最大载货量为1632.9千克，货舱容积为4.81立方米。该潜航器初始设计具有四个尾翼，以X尾配置排列，2015年时尾翼重新设计，变成6个。货舱有一个1.52米长和0.54米宽的门洞，用于装载货物。

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“海神”无人潜航器（初始尾翼为4个）

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2015年尾翼进行重新设计

“海神”可以在两种模式下运行：蛙人输送艇(SDV)和全自动无人潜航器(UUV)。在载人模式下，可以搭载6名蛙人。一个可选的空气模块放置在中央货舱中，可为操作员提供长达10小时的支持。在无人操作模式下，“海神”根据预编程的航路点执行任务。“海神”的其他功能包括自动压载和配平系统、电传操纵控制和可选的外部货舱。

导航和通讯

“海神”配备两个桅杆，可安装导航和通信传感器。它采用甚高频无线电、铱星通信系统和自由波通信，在海面上进行操作。水下通信为Benthos声学调制解调器、OTS Diver通信和内部对讲机的组合运用。

导航系统为全球定位系统，可提供准确的定位。当被完全淹没时，使用RDI多普勒和基于光纤陀螺的光子惯性导航系统进行导航。

还带有四个用于监控和监视的摄像头，用于存储数据的1TB网络附加存储服务器，以及用于检测障碍物的300千赫兹多波束声纳。

推进装置

由电动机驱动，驱动一个五叶螺旋桨。它配备了两个垂直和两个水平推进器，以确保更好的机动性。电源为锂电池。“海神”还具有一个储能系统，其基准容量为148千瓦时，扩展容量为296千瓦时。

性能参数

该潜水器能够在有人模式下可达150英尺（约45米）的深度，在无人模式下可达200英尺（约61米）的深度。“海神”的最高速度为9节，可变压载容量为521.6千克。

“海神”在载人模式下最多可容纳6名潜水员

三、结语

相比于潜艇，水面舰降低了布放回收无人潜航器的灵活性，以及布放后无人潜航器活动范围有限，降低了相关任务的隐蔽性。