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迷糊

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發表于 2009-9-21 21:07:18 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

A robotic tuna for the Navy
You might not know that the bluefin tuna is an ultra-efficient swimmer. But the U.S. Navy knows that this tuna can reach speeds of 50 mph. So it wants to build robotic bluefin tunas for submarine surveillance missions. The first prototypes, designed by Massachusetts engineers, should be available by the end of the year. Of course, there are many other autonomous underwater vehicles (UAVs) already on the market. But there is a twist: a vast majority of them uses propellers. In fact, they are gliders, not swimmers. And RoboTuna 2.0 will be able to travel three times longer than these gliders with the same batteries.

You can see above the RoboTuna II rib cage. And you can see above the RoboTuna II new tail.
The RoboTuna II (a.k.a. as RoboTuna 2.0) project is led at the Franklin W. Olin College of Engineering by David Barrett, associate professor of mechanical engineering and director of the SCOPE Program (Senior Consulting Program for Engineering). He worked with Boston Engineering principal engineer Mike Rufo, who is overseeing the project.
So when will the Navy receive its first robotic tunas? “‘We expect to have a working prototype by the end of the year,’ said Olin’s David Barrett in an interview Thursday. ‘We have some talented students working on it and we have a great swimming pool for testing.’ Barrett said the plan is to test the device later in a lake at Wellesley College.”
A bluefin tuna can reach a speed of 50 mph (or about 80 km/h) How can he do it? “The bluefin’s torpedo-shaped body is nearly circular in cross-section, making it a natural choice for engineers to study and build prototypes. “‘The bluefin tuna is the fastest of fish,’ said a specialist at the Fisheries Service. ‘It’s a powerful and fast swimmer with great hydrodynamics.’ The fish tuck their fins in when they want to accelerate. The Olin-Boston Engineering project’s robotic tuna is based on the species’ biology and behavior with a spine and vertebrae that produce motion via synthetic muscles. Barrett said the robot’s fins and tail produce motion and propulsion.”
In an article published on July 25, 2008 by Mass High Tech, Massachusetts, “Engineers build ‘RoboTuna’ for Navy, Brendan Lynch provided additional details. “RoboTuna is designed to be biomimetic, based on animal biology and behavior, and will sport a spine and vertebrae that triggers a wave of motion by using synthetic muscles made of electro-active polymers that run the length of the robot. The fins and tail turn the robot’s motion into propulsion, according to David Barrett.”
And why the Navy wants to get these robotic tunas? “The U.S. Navy wants to incorporate the technology into a superefficient, tuna-mimicking submarine of the future, Barrett said. In the near term, the military wants to use the robots for intelligence gathering. A tuna-based robot would be able to go on longer missions and would be able to hold different payloads, such as cameras and radioactivity sensors, in its modular payload bay.”

Sources: W. David Gardner, InformationWeek, August 28, 2008; and various websites

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樓主| 發表于 2009-9-21 21:12:59 | 只看該作者

據美國媒體報道，美國海軍未來潛艇研究小組近日首度向外界透露其“金槍魚”潛艇亮相的情景——外觀與行動跟金槍魚極其相似，速度和靈活性遠高于現在的任何潛艇。這種被美國海軍視為“未來水下戰場主宰”的全新概念潛艇，是馬薩諸塞州德雷帕爾實驗室仿生設計大師杰米·安德森的杰作。
安德森從麻省理工大學機械工程專業畢業后，直接進了馬薩諸塞州查爾斯·斯塔克·德雷帕爾實驗室工作。二戰期間，該實驗室著手研發軍用導航系統，結果被五角大樓相中，從此開始負責彈道導彈導航系統的研發，后來又負責‘阿波羅’登月計劃和‘北極星’洲際導彈導航系統的研究，一舉奠定了它在美國科學界的地位。
“我是1998年正式著手‘金槍魚’潛艇研究的，”安德森說，“那年初，在華盛頓舉行的一次學術研討會上，美國海軍一名上將苦惱地說，隨著各國潛艇技術不斷發展，美國潛艇的水下機動性與隱蔽性優勢不斷喪失。‘很快，我們的潛艇只能跟對手拼刺刀了！我們非常希望能有技術飛躍的新型潛艇出現，搶占21世紀水下戰場的絕對優勢。’”海軍上將的這番話奠定了安德森的研發方向。

出路在哪里？“仿生學是解決上將苦惱的惟一途徑，”安德森說。安德森和他的課題小組1998年到1999年年底一頭扎進了美國的魚類研究所。安德森的同事亨利·豪森伯格回憶說：“我們翻查研究資料，與魚類專家深入交談，到海洋魚類研究所一蹲好幾個星期，全面觀察各種魚類的游泳情景，出海了解各種魚類的習性……一年下來，在對比了上千種魚類之后，安德森和我們最終鎖定金槍魚，它具有平滑的線條，極快的游動速度，以及在水中的高度靈敏性，是設計新型潛艇理想的生物模型。”
安德森和同事們很快就拿出一套完整的仿金槍魚潛艇研究方案，送五角大樓供軍方人士點評。安德森說：“我清楚地記得，時任國防部長的威廉·科恩在聽我匯報時感慨地說：‘現在俄羅斯和中國的潛艇技術發展非常快，尤其是中國潛艇在西太平洋水域已經對美國海軍造成很大的壓力。如果我們的潛艇技術沒有實質性的飛躍，就只能跟中國潛艇捉迷藏，那美國海軍在太平洋就危險了。’”
五角大樓2000年初給德雷帕爾實驗室撥了專款，大力支持安德森的“金槍魚”潛艇研發。
2004年春，安德森的“金槍魚”潛艇實驗原型（VCUUV）橫空出世，這是一艘長2．5米，重2000公斤，外形很像金槍魚的“怪家伙”。
出于保密因素的考慮，“金槍魚”潛艇的首航選在新漢普郡大學室內試驗場里進行。實驗的主要目的是檢驗新一代潛艇機械性能是否達到金槍魚那樣的活動機理。“非常不幸的是，我們剛剛進行隨意轉彎和曲線前行幾個動作，潛艇就沉入水底，真是出師不利！”安德森沮喪地回憶說，“好在五角大樓和其他前來觀摩的同行都知道，這是一個全新的技術領域，所以都表示寬容與支持。當時的國防部長拉姆斯菲爾德在得知實驗失敗后，馬上打電話給我說：‘套用一句老話，失敗乃成功之母。五角大樓會一如既往地在財力、人力和精神上給你們最大的支持！’”
在接下來近一年多時間里，安德森與美國海軍未來潛艇研究小組并肩作戰。2006年8月，安德森一行來到位于加利福尼亞州里奇克雷斯特鎮附近的中國湖基地。面積達3300平方公里的中國湖基地，地處海拔4200米的謝拉山脈和寸草不生的莫哈韋沙漠的包圍中，是美國民航乃至未經批準的軍機，都不允許飛過的最絕密海軍武器實驗基地。
“五角大樓新武器研發部門和海軍軍備專家幾乎全部到場，”安德森不無得意地回憶說，“實驗的具體內容至今仍屬國家機密，但有一點可以說的是：我們成功了！‘金槍魚’潛艇是迄今為止速度最快的水下運載器。最為重要的是，我們的潛艇還有續航時間長、噪聲非常小、運動靈活近似于金槍魚的優點，搭載武器或者偵察器材后，適于遠洋和近海作戰，能與敵各型潛艇廝殺。”
夏威夷今年6月初的潛艇戰訓練場，安德森的“金槍魚”潛艇與3艘美國核潛艇展開激烈的獵殺戰。“演習的代號是‘獵鯊Ⅰ’，五角大樓高級武器發展局局長、海軍作戰部作戰主官、太平洋總部司令、太平洋艦隊司令部整套班子全部到場觀摩。在持續120分鐘的演習過程中，‘金槍魚’潛艇以一敵三，最終將3艘先進的核潛艇全部‘擊沉’，以至于太平洋潛艇部隊司令目瞪口呆得忘記了鼓掌，連說：‘不敢相信自己的眼睛！’”安德森透露。
這次演習使得五角大樓的決策者們更堅定地認為，仿生武器是未來海洋戰場的主宰。為此，美海軍開始著手制定仿生潛艇的編制特點、交戰規則，以及未來的技術突破重點。現任美國海軍作戰部長蓋瑞·拉夫黑德上將說：“仿生潛艇將是我們奪取未來海洋戰爭勝利的法寶，這不是押注，而是現實。”
當然，“金槍魚”潛艇仍有不足，目前的實驗型號只能搭載武器裝備和偵察系統，卻不能載人；控制系統還沒有完善到“收放自如”的地步，以至于在實驗中損失多艘原型潛艇。“這種超級潛艇真正實現作戰部署，可能要到2025年。”安德森坦率地說，“但它代表著潛艇的發展方向，我對它充滿信心。”