0 引 言

随着作战方式的变革，无人艇（器）作为一种能够在海洋环境下自主航行并执行各种测量、探测及高危任务的小型水面/水下运动平台，因其具有体积小、机动性强、隐身性能好、作战效费比高等优势，日益得到各国海军的重视^[1]。为了保障无人艇（器）能安全迅速地完成作战任务，在母船上必须配置专用的收放装置，以实现无人艇（器）的快速释放和回收工作^[2]。因此，收放装置是无人作战与保障体系中的关键设备之一。

本文针对高海况下无人艇（器）收放装置的国内外研究开发现状及技术发展需求，提出一种模块化的无人艇（器）快速收放装置的概念设计方案。

1 国内外研究现状与发展趋势 1.1 国内外研究开发的现状

欧美等发达国家对于船用搭载收放技术的研究起步较早，技术相对领先^[3]。国内从20世纪90年代末开始船用收放装置的研究。目前国内外的有人/无人艇（器）的收放装置的形式主要可以分为3类：吊臂式、门架式和滑道式^{[4 – 5]}。

吊臂式收放装置结构形式相对简单，门架式收放装置具有较强的支撑刚度，因此额定载荷较吊臂式大。抛除结构形式的不同，吊臂式和门架式收放装置，可以看成是一类装置。此类收放装置一般通过液压缸或电机提供动力来源，同时具备波浪补偿功能以满足高海情作业需要^{[6 – 8]}。

图1（a）是爱尔兰近海巡逻舰上安装的英国Caley公司开发的吊臂式小艇收放装置，该收放装置安全工作负荷3.5 t，满足在6级（浪高5 m）下安全收放。图1（b）为上海派恩科技有限公司研制的额定载荷为3 t的吊臂式快速搭载收放装置，满足海况5级下使用。图2（a）是“向阳红09”母船收放“蛟龙”号载人深潜器所采用的Caley公司研制的一款门架式收放装置，安全作业负载25 t，满足海况6级下使用。图2（b）是申科滑动轴承股份有限公司自主研制的“蛟龙”号收放装置，安全工作负荷50 t，满足海况5级下使用。

为了克服吊臂式和门架式传统收放装置在大风浪情况下不容易挂钩和脱钩的问题，尾滑道式收放装置应运而生^[10]，如图3所示。此类装置通过在母船尾部设置滑行轨道并与载艇架连接，实现小艇的快速收放，减少了母船摇摆对传统收放装置脱钩瞬间的影响，降低了收放装置对绞车的波浪补偿功能的要求^[11]。但其缺点也十分明显，不具有通用性，需要专门的结构设计，在现役船舶中无法推广使用。

1.2 存在的问题与技术发展需求

由于无人艇（器）受到波浪力和海流的作用，运动幅度较大，回收较为困难。为提高无人艇（器）的收放效率，国内外研究并推出了一些快速收放装置，但仍然存在较大问题。尤其对于军事侦察、对敌作战、海上救援等紧急任务环境下，能否快速高效地释放回收无人艇（器），将对无人艇（器）战斗力的发挥及任务的隐蔽性产生重大影响。因此，如何在高海况下安全快速地释放与回收无人艇（器），提高收放装置的适用海况等级，对收放装置（尤其是吊臂式收放装置）的波浪补偿、快速捕获、防撞缓冲等方面提出了更高的技术要求。

未来无人艇（器）收放装置的发展，将要求具有较高的结构通用性与功能通用性。结构通用性是指收放装置对于母船安装环境的要求不高，即同一型号的收放装置能尽可能地安装在不同母船上；功能通用性是指收放装置对所搭载艇（器）的要求不高，即同一型号收放装置能尽可能地完成多种无人艇（器）的搭载收放。考虑到海军现役军舰的情况，要实现对无人艇（器）的成规模搭载列装，极有可能是直接以现役各型军舰作为母船，进行一定程度的改造来加装搭载收放装置。这就要求收放装置能尽可能适用于不同的母船环境，具备一定的结构通用性。另一方面，根据任务功能的不同需求，母船可能搭载不同型号的无人艇（器），这就要求母船搭载收放装置具备较高的功能通用性，可以满足尽可能多种型号的无人艇（器）搭载收放要求。

因此，为了保障无人艇（器）能有效发挥战斗力并完成作战任务，尤其是无人艇（器）集群化作战，需要对收放装置的使用海况等级与收放效率以及收放装置的通用性等开展重点研究。

2 新型无人艇（器）收放系统的初步设计 2.1 初步方案

为了实现母船具备搭载多种类型无人艇（器）装备的能力，避免吊臂式收放装置难以准确对接和尾滑道式收放装置需要专门设计的不足，结合现役驱护舰的结构布置特点，提出一种基于尾升降平台的新型无人艇（器）快速收放系统的设计方案，如图4所示。

该无人艇（器）快速收放系统采用尾升降平台式收放装置和吊臂式收放装置配合使用。其中，吊臂式主要用于无人艇（器）的快速投放，同时也可用于低海况下的无人艇（器）回收；尾升降式主要用于无人艇（器）的快速回收，也具备无人艇（器）投放功能。

2.2 关键功能模块的设计要求与思路

该系统采用模块化设计，主要包括以下功能模块/结构：尾升降平台，具有挡浪整流功能的消波结构，无人艇（器）快速收放箱，吊臂式快速投放装置，及甲板移动滑轨等其他辅助结构与设备。其中，尾升降平台模块、消波模块和收放箱模块是该快速收放系统的关键功能模块。

尾升降平台模块的主要功能为实现无人艇（器）及其收放装置的搭载固定与垂直升降。尾升降平台设计应满足吊装和搭载强度要求。升降机构的设计可参考自升式海洋平台及航母舰载机升降机系统，采用齿轮齿条式升降方案以保证升降系统的稳定性。

消波模块的主要功能包括整合有航速收放无人艇（器）时母船的尾流，消减周围风浪影响，使收放区域内流场相对稳定，以提高无人艇（器）的收放成功率，降低对作业海况的要求。消波整流模块采用桁架式支撑结构填充透水消波层的形式。透水消波层要求具有较好的渗排水功能，并具有一定的自身刚度以保证尾流作用下不至扭曲。

收放箱模块主要功能为实现无人艇（器）的引导、对接固定、分离释放以及搭载存放。收放箱的基本结构形式仍为桁架式，且内嵌根据无人艇（器）线型设计的透水缓冲防护墙/层，如图5所示。

收放箱的设计要求包括：首部布置与无人艇（器）首型线基本一致的透水防护墙，尾门（带防护层）可控制开闭，2个侧壁（带透水防护层）与无人艇（器）型线基本一致可控制水平开合，箱底具有对接锁紧装置与升降平台连接，上部设置吊耳。

其中，尾门打开时呈喇叭口形，可以起到引导无人艇（器）进入收放箱，首部防护墙起到无人艇（器）阻拦、缓冲、固定与防护作用，一旦无人艇（器）进入收放箱，尾门和侧壁开始闭合，其上的防护层与无人艇贴紧以将其锁定在防护箱内。收放箱内部的防护墙/层可根据不同种类艇（器）型线加工。

2.3 尾升降平台式收放装置的作业流程

尾升降平台式收放装置的回收方式如图6所示，主要分为以下几个阶段：无人艇（器）接近母船，尾升降平台降放至海面，收放箱打开，等待无人艇进入回收，见图6（a）；通过远程控制及引导，无人艇（器）进入收放箱，艇（器）触及首部透水防护墙，见图6（b）；收放箱侧壁和尾门闭合，锁定无人艇（器），见图6（c）；无人艇（器）对接固定完成，准备提升，见图6（d）；尾升降平台提升至甲板平面，见图6（e），收放箱与升降平台解锁，通过水平滑轨或吊臂转移至甲板固定区域统一存放。释放过程与之相反。

2.4 可行性分析

作为主力战舰的现役驱护舰，均拥有尾通甲板作为舰载直升机起降平台，尾封板也较为平直，便于尾升降平台的加固安装和无人艇（器）的收放。尾升降平台和回收箱均设置了透水消波墙/层，主动消除母船尾流及风浪对无人艇（器）运动的影响，原则上保证收放作业海况与母船设计海况一致。回收箱模块内部的透水缓冲防护墙/层完全根据无人艇（器）线型设计，可有效保护无人艇（器）。回收箱模块可做到一艇（器）一箱，无需额外的艇架，占地面积小且易于母船搭载多种类型无人艇（器）装备。此外，相关的传动机构与控制技术在船舶与海洋工程领域均有成熟的应用。因此，本方案具有较强的可行性。

3 结 语

通过对国内外无人艇（器）收放装置的研究开发现状的分析，指出了现有装备存在的问题及技术发展需求。在此基础上，提出了一种基于尾升降平台的无人艇（器）收放系统的设计方案，给出了关键功能模块的设计要求与思路，相关分析表明该方案具有较强的可行性，可以满足母船搭载和快速收放多种载人/无人艇（器）的功能要求。