|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-8 09:33 编辑 $ P+ v% k" ]* C! R: s
0 ~, s s: U% R" |# g5 J
在不久前“国家安全日”电视节目里，一艘神秘的无人艇引起人们的注意。这个无人艇不仅铺盖着太阳能电池板和安装着信息桅杆，还在艇底拖带着一个鱼雷一样的东西。这是新颖的波浪滑翔机。
- ~$ X2 A( {) `% E. {6 ]; ?1 m) [9 U! r7 h# d; t
- [5 \! e5 _5 z3 S- a$ z3 e# a7 G
4 O# I9 T: D* s" v/ R5 u. c
+ ?( E8 E/ D C4 Q- C
/ X" P5 ]4 H5 l$ i% L
1 d5 w! _- e! [- l2 ]+ f t% P( D% N) N( z
* ^6 t7 y; ^; M( f: U: Z2 g5 L% {
人类在大海上航行几千年了，几千年来，排水量船的基本原理没有大变，变的只是推进方式，从划桨、风帆到明轮、螺旋桨。但无人艇出现后，一些匪夷所思的新型推进原理出现了。水下滑翔机用间隙改变浮力的方式，在靠重力下沉中向前滑翔，赢得了很大的航程。波浪滑翔机利用波浪升沉的能量形成向后的推力，更是做到完全靠自然动力推进，航程只受机械寿命的限制。' _9 |8 b! E6 [
7 }0 o: L+ w5 E" {& p
3 n) A- R1 `! P- ~推进效率最高的是划桨，所有能量全部用在把水体向后推动、产生推力上了。但划桨动作的机械实现艰难，一般还是用螺旋桨。
$ N) u1 m2 J. R0 O y6 L4 w
2 | w3 e3 b; z
& e9 \" n" T' W8 L' y螺旋桨在转动中，不仅把水体带动旋转，还通过桨叶的斜面产生向后的分量，形成推力。同样的推进力也可以在斜面桨叶的直线运动中产生，比如说，摇橹。
# |9 e2 \( ]0 M9 K! ^' _, H, q* t( J) |% r
5 x& k: M% j4 Z摇橹在左右划动中，斜面对着推进方向，通过来回翻转橹面，在每一次划动中都产生推力。波浪滑翔机是相似的原理，只是改成利用波浪的升沉运动牵拉而上下划动了。
& D) C8 B( m, E$ b
% H1 F, N: W7 N$ y: n
2 r2 Q& [% w5 T: ~6 a6 {
& j7 B& ]2 l0 K0 O9 e. r波浪滑翔机由两部分组成：水面体和潜航体，两者用拖带索相连，一般长度在8米左右，确保潜航体在波高浪急的时候依然稳定地在水下。水面体一般像滑水板一样扁平，但为了增加载荷容积和加强自翻正能力，也可采用V形船体。潜航体一般就是接近鱼雷的形状，不过两侧各有一排桨叶，好像百足虫一样。桨叶可以自由上下翻转，但在正负45度（或者差不多的位置）锁定，不能继续翻转了。
, x ~2 n( G. o$ e8 `( a4 h9 {( |
6 S, d l3 B3 W" O当在波浪作用下上升时，桨叶后缘自然下垂，但到45度为止，然后就像摇橹一样，只是往上摇；当在波浪作用下沉时，潜航体靠重量自然下沉，桨叶后缘自然上翻，同样到45度为止，然后“橹”往下摇。周而复始，产生前进的推力。所以波浪滑翔机实际上与滑翔没有关系，叫波浪推进更加合理，但习惯上叫波浪滑翔机，就沿用这个称呼了。$ a1 Z# f: ]4 l8 L8 ^) F" g! J
$ ]; O- P: ~+ M3 |# Y0 {0 Q7 _# ?( E
波浪滑翔机不怕风浪，风浪越大，速度越快。波浪滑翔机也有很大的力矩，可以拖带沉重的负荷，只是速度不快，通常在3节左右，但好在持之以恒，一段时间下来，也可以航行很远。2013年，美国Liquid Robotics的“本杰明·富兰克林”号波浪滑翔机在一年多一点点的时间里，从旧金山无动力远航到澳大利亚昆士兰的邦达堡，航程14703公里，创造了自主无人艇的世界远航纪录。
: g4 o) D4 \4 ?9 M; ]/ _2 ^/ L7 {% i a4 M L; _
不过波浪滑翔机怕完全无风无浪的情况。海面平静似镜的时候，波浪滑翔机就彻底没有动力了。好在这样的天气一般阳光明媚，所以第二代波浪滑翔机在潜航体尾后增加电动螺旋桨，在无浪的晴天用太阳能电池板直接驱动。当然，无浪的晚上就是死鱼一条、动弹不了了。那就赏月吧。
4 k7 c7 @( [5 E( l. ~) D! C) y& p6 [+ s
9 X1 x) ]) {8 V# V( g" K) a( H7 o8 e/ z5 ^ [% K' J$ o
基本的波浪滑翔机的成本很低，但什么也干不了，需要搭载有效载荷才有用。作为海洋和水文调查，各种气候、温度、盐度、海流测量自然是少不了的。但波浪滑翔机也有明显的军用潜力。
4 }, p: q( V3 |, c
5 O; {# d+ I/ |3 V6 f& W作为侦察平台，波浪滑翔机可搭载主被动声纳、雷达接收机、通信接收机、红外光电摄像头等，当然还有卫星导航、卫星通信甚至一定的任务系统。波浪滑翔机可以在海上长航时巡逻，监听过往的船只、潜艇和飞机，并把搜集的信号片段加上卫星导航的精确时间、位置标签后发送回基地。平台上的天线不需要多复杂，让基地在汇总中建立三角定位就可以了。平台可以随时发送截收到的电磁和水声信号片段，也可以用猝发、压缩、伪随机码等方法降低被截获的概率。基地在汇总后可以建立全面、精确、及时的战区空中、海面、水下态势。这对防御制海和攻势制海都很重要。
: A8 S% k3 c2 S0 c
) B2 G+ c( L* {: C" h作为作战平台，波浪滑翔机可以作为受控的自航飘雷使用，水下的潜航体可以是一枚鱼雷，或者一枚导弹，甚至是防空导弹。射程十几公里足够了，反正波浪滑翔机的视点低，看不远。水面体的信息桅杆正好搭载传感器，扫视周围海空，自动识别目标，自主攻击；或者接受基地指令，启动“进入射程就攻击”的模式。这样的飘雷可以用于反舰和反潜，适量释放就可以控制很大的海域。用于伏击低空飞机时，对反潜机、巡逻机、运输机、加油机是很大的威胁，不知道什么时候，海上就飞过来一枚导弹。
! {% d6 B2 t* `, l( _' W$ { R" H$ }9 P8 C3 ?) J% F
波浪滑翔机具有低速的自航和定点巡逻能力，这比随波逐流的浮标更加适合战区监视，或者作为飘雷使用。波浪滑翔机的长航时、低特征、低成本、耐气候特性也适合在高危海区使用。这东西缺乏自卫甚至逃避能力，别说军舰、作战飞机，就是渔船装上机枪也能欺负。问题是，目标小，紧贴水面浮行，暗色调与海面浑然一体，不管是在水面还是空中，不到跟前很难发现。如果需要，可以加一个压载水舱，在感知威胁的时候，自动下潜到水下十几米的深度，一般就可以逃过搜索。过后再上浮，继续工作。实在被抓现行，成本也够低，损失了也就损失了。或者反其道而行之，夹杂一些主动攻击的飘雷，专打前来搜索的巡逻舰船，提高清扫成本。
& N. k/ L) x& x# q1 ^; Z2 D
2 Y* g3 f: M$ O- S+ u; C* y( R日本和澳大利亚对台海战争很“热心”，这样的长航时平台为他们量身订造，战时释放一批，与水下滑翔机运载的巡航导弹相结合，看他们还有多“热心”。
/ K* c. y X. G& R# u" x4 n. Y# s! ~8 J. w
m2 p6 F- }9 A" C7 f. F
0 X2 G* O- Y" ^
2 ?$ m2 a, [9 _
- |/ X4 l& Q# u3 d. Q/ v' x
- M2 e. t1 Z% o! k% @7 X8 S
! l2 u3 `3 y# W7 H
+ P$ a: v3 u! J# F6 S7 ^$ R1 K! {中国在波浪滑翔机方面也很活跃，国家海洋技术中心的“海鲸”号已经试验成功，大量用于海洋水文调查。只要有需要，用作军用毫无困难。
7 c' E& n1 ~1 y- y! K7 O" N1 z7 z& k+ e5 ~- U0 s
另一方面，波浪滑翔机的原理也可以用于波浪发电。把套筒固定在浅海海底，潜航体做成套筒内的螺旋桨，套筒壁同时也是定子，螺旋桨为转子，桨叶本身在上行和下行中改变上翻下翻，这样就可以把波浪的升沉运动转化为固定方向的旋转运动，用来发电了。同样的原理可以横过来，用于岸边的潮汐发电，涨潮、落潮中潮水向岸边一进一出地波动，带动桨叶旋转，驱动发电机发电。3 u7 h. {' P6 z
9 ^1 l/ h" o6 N% M4 B
0 e% M6 p2 T$ m3 G: C: H- w
用于波浪发电，潜航体改成这样的推拉螺旋桨，只是要一头吊起，而不是现在这样安装
5 c6 d6 _& G' C5 q# P
- [% ~8 Y, o+ G' u
5 p' @9 S7 O- @4 V. c2 Y! R
环形螺旋桨的电机则是在筒状结构上
! N( z1 ^" N. b; L8 r9 v; |# K4 r d, m
与风电、光电相比，潮汐和波浪是更加可靠的能源，无浪日很少，无潮日则没有。过去因为技术问题，很难利用波浪能和潮汐能，波浪发电还有各种方案，比如在利用升沉运动直接切割浮筒内的磁力线发电，或者利用升沉驱动活塞将海水泵吸到高水位然后发电，但都有各种问题，潮汐能更难利用，波浪滑翔机的原理或许解决了这一难题。
& d) @$ Z* S4 E. l* V: M9 o7 U: [ |
评分
-
查看全部评分
|
雷达卡
楼主
收藏
分享
淘帖
支持
反对
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
千斤顶
显身卡
发表于 2021-5-9 11:01:51
