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第一章  绪论

1.1 潜水器的研究时代背景

广袤的海洋占据了地球表面积的71%之多，而且随着人口数量的不断增加，人类的活动空间必然要向海洋扩展，再加上海底蕴藏着丰富的石油等各种矿产资源和能源，对海洋的开发利用已经以吸引着一些工业发达国家争相开展海洋开发事业。而深潜技术则是进行海洋开发必不可少的手段，它包括潜器、工作母船(水面支援船)和陆上基地所组成的一个完整的系统，潜器是其关键部份。此外，对深海船只和人员的营救及深潜侦察等任务的执行都需要深潜器来完成作业。在当今能源，资源日益紧张，环境日益恶化的的趋势下，对海洋的研究和开发特别是对深海资源和能源的研究开发的需求日益迫切。因此潜器的研究和应用显得至关重要，其中潜器的阻力研究是必不可少的内容，只有研究好了潜器的阻力，才能在此基础上进行相关的优化创新，进而节省能源，它是分析潜器阻力进而优化潜器型线从而得到较好潜器流线的必要步骤。

   通过此课题研究了解潜器阻力分析研究的方法，掌握相关软件的操作和应用，为日后研究大型潜器和深海潜器打下基础。

1.2 国内外AUV研究的现状及存在的问题

自主式水下航行器无论在军事上还是在国民经济中都有着广泛的应用，国内外都对AUV给予了高度重视。

   2005年1月 21日，美国海军部公布了历经大规模整修后的加强版的“海军无人潜航器计划”，并重新设定了它的任务以及增加了海军希望它能具备的的能力，与此同时也指明了美国工业部门今后对于海洋开发发展的方向。此次新的计划将以“21世纪海上力量”为指南，重新确立了9个方面的重点工作能力。然而在深海资源开发和利用方面的研究，日本在最近10年里的发展却极为迅速，现在日本在海洋领域的某些方面已经逐渐超越美国而成为佼佼者。在八九十年代日本的海洋科学与技术中心就曾研制开发出了当时世界上最先进的载人潜水器 shinka6500，当时其设计深度为6500m，多次深海调查任务已经顺利完成，也成为当时世界上下潜深度最大的载人潜水器。此后日本又在90年代研制出深潜ROV——海沟号（KAIKO），其设计潜水深为11000m，并配备了4个水平方向的推进器以及3个垂直方向的推进器。

   国内的AUV研究主要是从两个方向来进行的：其中一个方面是以中科院沈阳自动化所为主要带头人，并与702所、中科院声学所、哈尔滨工程大学等单位合作来共同研制，取得了不错的成绩。并先后研制出了名为“探索者”号（1000m）的水下航行器。在2006年又成功研制出了新型的海底矿藏勘测潜水器，并且这种新型的深海航行器结合了ROV和AUV的优点，让其能够在远航程执行任务时进行比较精确的的定位。在另一方面是以哈尔滨工程大学为中心，并联合了702所、709所、华中理工大学等单位进行创新研究，并成功地研制出了譬如“智水”号系列军用方面的智能水下机器人等，同时这也标志着我国自主研制成功的智能水下航行器在智能航行等方面的控制技术已经赶上了世界先进水平。但是如今水下自主航行器（AUV）研究也存在着巨大的技术挑战，比如因为没有连接电缆的束缚，AUV可以从较小且简易的母船上来发射，甚至也可以从船坞或码头上进行发射，所以其可以在较远的水域工作。但同时这也就决定了AUV的本身操作要受其导航、控制系统的测量和计算能力的制约。此外现在的AUV只能暂时依赖于其自身的动力来源，这也就减少了任务执行的时间。由于上述条件的限制，以下几个关键技术将是未来 AUV发展中必须解决的问题：