3D打印无人潜艇助美打造水下“幽灵舰队”

2020-12-30 01:00:00 来源: 科技日报 作者: 胡定坤

3D打印的“潜水-LD”壳体。(图片来源:《大众机械》网站

科技日报记者 胡定坤

日前,据美国《大众机械》网站报道,一家名为“潜水技术”(Dive Technology)的美国高科技公司推出了一种利用3D打印制造的无人潜艇。该技术能够大幅降低制造成本、缩短生产时间、提高潜艇作战性能,有望在潜艇制造甚至水下作战领域掀起一场革命。

无人潜艇有哪些用处?3D打印的无人潜艇,将怎样颠覆水下战场呢?

无人潜艇用处多

无人潜艇又称无人潜航器(UUV),其外形通常与鱼雷类似。一般的无人潜航器带有声呐、摄像头和其他传感器,用于水下勘测及侦察任务,部分老式潜航器通过电缆与母船相连,由操作人员远程控制。新式潜航器可以通过预置程序或人工智能技术实现脱离人员控制,自主执行任务,因此也被称作自主式水下航行器(AUV)。

无人潜艇的用处很多,可用于绘制海底地图,检查石油和天然气工业的水下基础设施,也可用于搜索水下遗骸,定位、打捞失事船只和坠毁的飞机,还可用于探索珊瑚礁,研究海流及追踪海洋生物等。随着人工智能技术的发展,无人潜艇越来越“聪明”,自主执行任务的能力越来越强,美国海军正在研制的“虎鲸”超大型无人潜航器(XLUUV)能够自由工作3个月。

小型无人潜航器需要母船将其带到指定海域释放并回收,大型远程无人潜航器则可从港口自行出发及返回。商用大型无人潜航器的典型任务是油气或深海矿物勘探、海上风电场的现场检查等,其可以像“割草”一样在一片海域上下移动,利用机载智能自动避开障碍物,补充扫描可能错过的区域,仔细调查有兴趣的位置。

3D打印赋新能

潜水技术公司称,3D打印技术将使无人潜艇更好、更快、更便宜。该公司已经制造出一艘名为“潜水-LD”的3D打印潜艇,并与美国海军水下作战中心及国防高级研究计划局(DARPA)达成了合作协议。

“潜水-LD”无人潜航器。(图片来源:《大众机械》网站

载人潜艇必须安装坚硬的外壳,为艇员提供必要的生存环境。“潜水-LD”却并非如此,其只在电子控制系统及发动机等关键部位有耐压壳体保护,艇体并不封闭,只提供符合水动力学的“水滴外形”,海水可以进入以平衡内外压力。在制造过程中,“潜水-LD”外壳被分割成数个4英尺宽、4英尺长的部分,每个部分都可以在不到36小时内打印完毕。此外,其内部还有85个需要3D打印的部件。

“潜水-LD”在2020年8月完成详细设计,10月就开始海上试验,组装过程仅用4天。目前,潜水技术公司已经研制出推进、能源、通讯、导航和计算等模块化套件,加上可以快速打印的壳体,“几个星期之内”就能完成不同大小、不同用途的无人潜艇的设计和生产。

“潜水-LD”长5.8米,直径1.2米,续航能力超过10天,航程超过950公里,装有智能“大脑”,能够自主规划航行路线、规避障碍及其他船只。同时,其最大潜深可达6000米,而美国现役“海狼级”核潜艇潜深仅为600米左右。潜水技术公司计划为“潜水-LD”安装海上充电及数据下载设备,使其能够更长时间地执行任务。

美国军方很积极

近年来,美国军方积极研制、列装无人潜航器,已经装备多种小型无人潜艇,用于寻找并排除水雷,在两栖登陆作战前探测目标海岸线。目前,美国正在努力研制大型无人潜航器,波音公司负责制造的“虎鲸”超大型无人潜航器将在2022年投入使用,其重量预计将超过50吨。

大型军用无人潜航器可用于各种秘密任务,如“偷窥”外国港口活动、侦察对手船只、窃听水下通信电缆,或者寻找、定位并跟踪敌方潜艇。在战时,它们也可以发动攻击——美国海军正在生产一种新型水雷,供无人潜艇秘密投送。此外,无人潜艇还可以作为载人潜艇的“眼睛和耳朵”,一艘大型无人潜艇甚至可以充当小型无人潜艇舰队的母舰,它们能够发射无人机到空中执行侦察或打击任务。

载人潜艇需要百名左右精心挑选、训练有素的艇员,动辄造价数十亿美元,而订购4艘“虎鲸”仅需1000万美元,采用3D打印等新型制造技术后,无人潜航器的成本将进一步降低,这使美国海军能够打造一支比载人潜艇舰队更为庞大的无人水下“幽灵舰队”。

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责任编辑: 常丽君
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