无人驾驶船舶前瞻分析与技术特性

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．｛ 藏 溺琏 。
２无 人船 的优点 无人 驾 驶 船 舶 的优 点 是极 为 突 出 的 ，与传 统 船 舶 比 ， 无人 船不需 要配 置维持 人类 生活 和驻守 的饮用 水系统 、空 调 系统 、保 障系统 、垃圾 处理 系统 、生活 洗涤污 水系 统 、厨 卫 系 统等 系统 ，也不需 要设计 大体 积 的生 活住宿 房 间 、活 动场 地 、娱 乐休 闲锻 炼场 等 舱 室 ，节 约 了大量 空 间 ，制造 和 运 营 、维 护成本 也大 幅降低 。无 人驾驶船 舶 的优 点具 体表 现在 如下几个 方 面 ： ２．１节约 船舶 内部大 量空 间 据 船 舶 建 造 空 间 的不 完 全 统 计 ，人 类 住 室 、活 动 区 域 、生活空 间 占据 了一 般货船 、公 务船 、军事船 全船 空间 的 约３０％ ～６０％左 右 的空 间 ，而维持 人类 长 期生 活存 在 的设备 与相 关 的各类 辅助 系统 占据 了全船 系统 的５０％以上 。在无 人 船舶上，以上空间和系统都可以节省出来 ，可 以用于安装作 业设 备 、货运 、军需 等有效 丁作 载荷 的运载 ，大大 提高空 间 利用 率 。 ２．２船舶 系统简 化 在 船 舶 建造 和 设计 上 ，船 舶 的机 械 系统 建 造 和设 计 是 最 复杂 的和艰 巨 的工 作 ，船上 各类 系统 、设 备 、部 件之 间 的 数以万计 的大小各 异 的各 类管 线 阀件 附件 和 电缆 等 ，对 于 系 统 的操 纵 、维护 和可靠性 提 出了很高 的挑 战 。在 无人船 上一 些 系统 取 消之后 ，提高 了船舶 的可靠 性 、稳定性 便于 维护保 养 。 ２．３降低 制造 、运 营成本 南 于系 统 和舱 室 室 取 消 ，防护 要求 的改 变 ，节 省 了 大 量原本 用 于管线设 备 以及 内部装饰 材料 采购 与安装施 Ｔ 的成 本 。简化 了船舶 内部结 构 ，降低结 构制 造难度 ，减少 了制 造 成本 。 无 人船 不 使 用 船 员减 少 了 未来 交 付后 船 舶 的 人力 运 营 成本 。当今船舶 运 营时对 船员 的需求 量非 常巨大 。少则 几十 人 多则 几百 人甚 至上 千人 ，长期 的海 上孤 独枯燥 生活也 造成 没 有高 薪无法 招到愿 意长 期作业 的船 员和 管理者 。人力 成本 是 现代组 织 系统 中无 法 忽视 的巨大成 本 ，无人船 没有 这方 面 的劣势 ，也不 会 因为管 理不稳 定等安 全 隐患 因素 对运输 或其 他 作业 产生 影响 ，无 人船可长 时 间稳 定连 续作业 。在 动力来 源充 足的情 况下也 不需要 靠岸 补给 ，更加 节省能 源 。 ２ ４无 人 船 自 重 更 轻 由 于无 人 船 系 统 的减 少 ，住 室 的 取 消 ，相关 设 备 管 线 和房 间也大 幅简 化 ，使得无 人船 相 比于相 同使 用功 能 的传 统 船 舶 的 自重 更轻 ，在 同等动 力条件 下 ，推进效 率提高 。 ２．５安 全性更 离
１无人 船的 发展概 述 １．１无人 船的现 状 对 于 其 他无 人 驾 驶 交 通工 具 和 载 运平 台 的来说 ，无 人 船 的 发展 还没 有 真正 开始 ，世 界第 一 艘 远洋无 人 驾驶 船 舶一 一 由英 国普利 茅 斯 大 学船 舶 自主 研发 公 司ＭＳｕｂｓ和 游艇 设 计 师 团 队Ｓｈｕｔｔｌｅｗｏｒｔｈ Ｄｅｓｉｇｎ联 合研 发建 造 的名 为 “五月 花 自主 研 发 船 舶 ” （ｍａｙｆｌｏｗｅｒ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｉｐ） 代 号 为 “ＭＡＲＳ” 的 无 人 驾 驶 船 ，也 计 划 在 ２０２０年 ， 即 “五 月 花 ”号 轮船 首次 登 陆北 美 大 陆４００周 年纪 念之 际 ，横 跨 大西 洋 。从 名字来 看 ，这艘 船开 创性 的重要 意义 可想 而知 ，无人 船 的发展 现状 还处 于在一 边研 发一边 探索 的阶段 。 在 交 通 运输 平 台等 其他 领 域 上 ，无 人 机 已经 大规 模 应 用于军 事 、工 业用 途 。无 人车 也在各 大车 辆制 造厂 的实验 基
【关键词 】：无人船；前瞻；技术要求
引言 无 人 机 、无 人 驾 驶 汽 车 、机 器 人 当 今 发 展 的 日新 月 异 ，前沿 科技 发展 迅猛 ，那 Hale Waihona Puke Baidu无人 驾驶船 舶 （以下 简称 ：无 人船 ）的发展 又是 如何 呢？笔 者对 此很有 兴趣 ，并 在翻 阅 了 各类 文献 资料并 ，发 现并 没有 对此 系统化 的研究 ，所 以本 文 总结 、归 纳和 推演 出 了一 些无人 船发 展趋势 和 技术特 点 以及 具备 的功能 特性 。
科 技 与 管理２０１６年 第１期
唐 澈 许 克 文 军 贸设 计 工 艺 所
【摘 要 】：指 出无人驾驶船舶的发展现状和发展趋势，确切分析 了无人 驾驶船舶的显著优点和功能特性 ，提 出了实现船 舶 无人 化 的技 术性 要 求和动 力 系统分析 ，以及 实现 船舶 无人化 面临的难题 和 可行性 分析 。
地进 行 大规模 工业化 生产 前 的研 发测试 。 １．２无人船 的发展 历史 无 人驾 驶 自动 化船 舶 的 最早 雏 形 ，在 二 次 世 界大 战 时
就 出现 过 ，在 诺 曼底 登 陆 战役 期 间 ，英 国 曾设计 出一种 形 如 鱼雷 的无人水面小艇，艇上载有大量 的烟幕剂，可以用机械方 式 按 照预先 机械 方式设定 的简单航 向到登 陆预 订地点 释放 烟 幕 ，直 到动力 耗尽 。在 大洋彼 岸 ，美 国在 二战后 期也 曾研发 过 一 系列 小 型 的无 人驾驶 船艇 ，如无 人驾 驶火箭 扫雷艇 、无 人 驾驶靶 船等 ，它 们 的原 理都 是通 过简单 的无线 电遥控 的操 纵 方式实 现较 为简单 而危 险 的任 务 。２０世纪 ９０年代 ，第 一个 真 正意 义 上 的无人 水 面船 一 ”海 上猫 头 鹰 ”出现 ，使 现代 无 人船 发展 进入 的新 阶段 。这 种水 面艇 ，是美 国海军 研究 所牵 头 开发 的一 种 前线 专 用 无人 水 面艇 ， “海 上 猫 头鹰 ”全 长 ３米 ，最 大航速 可达４５节 ，续航力 为 １０／］￣时（１２节 巡航）和２４／］ｘ 时ｆ５节 巡航），吃水仅 ｌ８厘米 ，可在 近岸 非常浅 的水域 活动 ， 其 主要 任务是 雷 区侦察 、浅海 监视 、海上 拦截 和保护 港 口码 头 周边 的安全 。这 种无人 船具备 ～定 限度 的智能水 平 ，经过 后 续不 断的改 进 ，智 能化 水平得 以大 幅提升 。我 国 内外 亦在 发展多种类型的深潜型无人船 ，目前尚处于迷你型无人潜水 器研发 阶段 ，大 型 的无 人船研 究工作 还处 于技术 空 白状 态。