“船載無人潛水器收放系統”相關裝備的國產化、系列化，填補了國內相關技術和裝備空白，推動了船用裝備技術與產業的發展，也為海防事業作出了突出貢獻。
復雜海況下無人潛水器的布放與回收是世界性難題。
不久前，由江蘇科技大學牽頭的國家重點研發計劃“深海關鍵技術與裝備”重點專項“船載無人潛水器收放系統”項目，在我國東海海域通過了科技部規范化海上試驗驗收，標志著我國解決了復雜海況下無人潛水器收放的世界性難題。該研發團隊由江蘇科技大學教授盧道華牽頭。
研發團隊在舟山復雜多變海流情況下，針對上述裝備進行了實船實況布放與回收試驗，分別對自治式潛水器(AUV)、遙控式潛水器(ROV)、水下滑翔機(AUG)、自治遙控混合式潛水器(ARV)等多種無人潛水器實施了收放作業。試驗結果表明，新裝備工作正常、過程可控、達到預期設計目標，作業效率較國內外傳統收放裝備明顯提高。
在海上也能如“立”平地
隨著最新技術與裝備后續的研發與推廣應用，更多更優的國產化波浪補償裝備將批量上船，改善在惡劣海況下的作業環境，使得海上作業人員、裝備，甚至全船都如“立”平地，不再受波浪顛簸搖擺的影響。
盧道華介紹，受波浪影響，船舶會產生不同程度的搖擺和顛簸，這是長期困擾海上收放作業的重大難題。過去，在海上布放與回收無人潛水器沒有專用裝置，每當遇到復雜惡劣海況，采用常規的起重設備和收放裝置進行布放回收，時常導致潛水器碰撞、損壞或丟失，影響科考或海上作業進度、造成財產損失，給科考和海水作業人員帶來巨大壓力與風險挑戰，甚至會威脅操作人員的生命安全。
“以波浪高度為指標，海況等級可劃分為0級到9級，復雜海況、惡劣海況一般指4級(浪高大約1.5米)及以上海況。此時，母船會劇烈顛簸與搖擺，導致船上人員嚴重不適、設備無法工作，回收無人潛水器則更加艱險。”盧道華說。
波浪補償技術通過檢測與預判波浪引起的母船或裝置運動規律，應用機電一體化裝置對波浪引起的運動進行逆向補償，消除波浪運動對設備與人員的影響，讓人員猶如在陸地上作業與生活，使設備如“立”平地。
中國船舶集團旗下南京中船綠洲機器有限公司所屬鎮江輔機公司技術副總經理葛小明向科技日報記者介紹，聯合團隊研發了船載多自由度主動波浪補償門架吊放裝備，實現了船上用于收放的基本平臺裝備的平穩性;同時研制了能快速、精準作業的遙操作水下機械手、帶動力水中主動收放裝置、抓取式收放籠等新型裝備。這些新型裝備的配套聯合使用，能有效解決傳統的收放方式下作業裝備與收放目標同時無規律擾動的問題。
“項目提供的波浪補償吊接平臺與多功能水面收放裝備，為海上收放作業提供了有效保障和多項選擇，多項技術與裝備為業界內首次創新與應用。”葛小明表示。
適用各類型無人潛水器
為提高復雜海況下無人潛水器回收的成功率，團隊攻克了四自由度補償式門架結構、三自由度補償式轉接吊頭結構等關鍵技術，研發的主動波浪補償收放系統能夠有效減小波浪對收放系統海上作業的影響，還研發了多款復雜海況下對無人潛水器進行定位和捕捉的專用裝置。
該收放系統搭載著多個轉接裝置，能完成各種類型的無人潛水器的回收，具有覆蓋面廣、通用性強等特點。同時，收放系統自動化和智能化程度較高，具備舷邊遙控操作、遠程操作、視覺信號輔助操作、運維保障操作等功能。
“項目研制的新型裝備保障了復雜海況下海上作業的成功與人員安全。”葛小明說。
盧道華介紹說，船載多自由度主動波浪補償門架吊放裝備，能在高達6級海況下工作。波浪補償技術，消除了波浪搖擺引起的門架上吊接頭的搖晃影響，提供了海上作業的平穩性平臺，該技術還消除了波浪搖擺與起伏引起的吊纜起降影響，做到吊放平穩。
安裝在吊接頭平臺上的遙操作水下機械手、抓取式收放籠等裝置，因為相對平穩，才能有效實現對水中動蕩著的無人潛水器進行精準抓取等作業。機械手主要用來代替以往的人工下船危險性輔助作業，在母船上用人手模擬操作動作進行作業;正在計劃研制的下一代帶波浪補償功能的具有視覺智能的水中作業機器人能完全代替人工水中輔助作業;抓取式收放籠，模擬的是人手的抓取動作，整體用軟性材料包覆，能有效保護各種各類潛器的外部裝置和外觀碰擦，對船邊范圍內的任何水中漂浮物都可開合抓取收放。
帶動力水中主動收放裝置相當于一個小型動態收放船塢，用吊機從母船吊放水中后，可自行開出一定距離(纜限)去主動回收水中漂浮物，也可靜止不動待無人潛水器開入船塢中，然后用吊機回收到母船;其中的船塢形狀與材料可進行模塊化換裝，以適應和保護各種易損形式的無人潛水器。
對普通的圓形或小型航行器，如水下無人航行器、小型無纜水下機器人等，可用抓取式收放籠進行快捷方便收放;對無動力無人航行器或離船較遠裝置，如水下滑翔機等，可用帶動力主動收放裝置回收;對重載或外形特殊的無人潛水器裝置，如大型無纜水下機器人等，收放時用波浪補償吊機收放，用機械手輔助解扣和掛扣作業。
“‘船載無人潛水器收放系統’解決了在各種海況下‘穩、準、快’地布放回收多類潛水器的難題。”盧道華說。
填補國內技術和裝備空白
20世紀80年代，為滿足在惡劣海況下安全高效收放潛水器、救生艇等海上裝置的實際需要，一些歐美國家開始了對具備波浪補償功能的收放裝備進行研究并持續至今。隨著研發投入和實際應用經驗的不斷增長，國外相關方面已在設計制造和實用上達到很高的水準，但對我國采取了技術封鎖和裝備壟斷。
我國在波浪補償總體與系統設計技術上研究不足，特別是相關的姿態與升沉、平移測量與控制技術存在多項技術難點，相關技術與器件依賴國外提供且價格昂貴，制約了該類裝備的應用與產業發展。
江蘇科技大學自2005年起，由盧道華教授擔任主持人，組織包括中國船舶集團所屬中船綠洲鎮江輔機公司、716所、724所、南京航空航天大學等國內產學研合作團隊，以國家科技部重點研發計劃、國家自然基金、國家海洋局區域示范、江蘇省前瞻性產學研重大戰略產品等項目為支撐，歷經16年，研究波浪補償理論與方法，建立波浪補償試驗系統，開發具有波浪補償功能的專用系列化新裝備，從而實現了我國該類裝備的國產化、系列化，形成了包括設計、制造、生產、試驗、評價、優化的裝備研制體系。目前許多相關技術和系列裝備已在船舶行業進行了重要應用。
盧道華教授團隊以多個重點項目為支撐，研究波浪運動補償理論與方法，建立補償試驗平臺與評價辦法，提出解決波浪運動補償的測控問題的新技術，創立補償裝置的設計方法與制造體系，攻克波浪運動補償的重大技術問題，開發了具有波浪補償功能的專用系列化新裝備并進行推廣應用。
“船載無人潛水器收放系統”相關裝備的國產化、系列化，填補了國內相關技術和裝備空白，打破了國外封鎖和壟斷，推動了船用裝備技術與產業的發展，也為海防事業作出了突出貢獻。(唐芳)
