近日,西工大独创的“仿蝠鲼柔体潜水器”已经成功在海南分界洲岛完成珊瑚礁监测科考试验,这也标志着魔鬼鱼正式进入实际应用阶段,这项技术也被称为“深海隐形杀手”。为美军所忌惮。这项技术有多牛,从它斩获造船学会唯一的发明特等奖就可见一斑,这也是学会历史上的首个技术发明特等奖!

向世界宣布,西工大独创技术魔鬼鱼潜水器,千米深海伏击敌国军舰

蝠鲼是一种非常优秀的仿生模型。蝠鲼属于软骨鱼类中的鳐类,被称为“海中魔鬼”。与海洋中常见的纺锤体型鱼类不同的是,蝠鲼身体构型大而扁平,俯视呈菱形,没有硬质的骨头和鳞片,而是用软组织和皮肤构成了扁平流线型的身体。其中最具特色的是两个呈三角形形状的胸鳍,两个如翼状的胸鳍之间的距离大于其体长,蝠鲼可以通过胸鳍的摆动实现高效游动和凌空飞跃等运动,属于典型的升力运动模式,因此和鸟类拍动翅膀飞行行为更类似,这样的结构使得蝠鲼可以灵活地变换姿态和方向,在水下进行高效率的滑行和扑动。

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相对鱼类尾鳍推进模式,胸鳍推进模式在推进效率和游动稳定性方面更具优势,因为考虑到控制的复杂程度,大部分的水下机器人是螺旋奖驱动的,这使得水下机器人存在尺寸较大、噪声大、效离低等问题,即使在低速条件下,这些问题依然明显。为了更好地解决这些问题可以运用仿生学原理开发类似鱼的仿生水下机器人。蝠鲼的运动模式吸引了很多人的注意,因为蝠鲼运动具有非常强的可操作性、稳定性及较高的能量利用效率。

蝠鲼还有一个特点,就是它们可以利用身体两侧的电器官感知周围环境和猎物的位置,从而进行精准的定位和攻击。

但是要完成仿生蝠鲼,难度非常大, 需要采用柔性材料和结构设计,模拟了蝠鲼的外形、运动方式、电感知等功能,还需要突破了柔性电池、柔性传感器、柔性执行器等关键技术。除此之外,国外对于蝠鲼机器人的研究缺少能够有效地复现蝠鲼的运动状态的机械结构和控制系统。

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西工大研究团队通过对真实生物的观测得到在游动过程中蝠鲼胸鳍展现出的弦向柔性变形特性,并通过弦向行波方程来模化该复杂变形。在生物游动/飞行过程中,前缘涡被认为有利于高升力的产生,西工大的研究团队通过数值研究创新性的发现鳍尖涡对于胸鳍推进模式推力产生的重要性,以及低速下前缘涡对推力的负影响机制;通过对不同程度弦向变形的模拟发现弦向变形可以有效降低胸鳍的有效攻角,从而降低相关涡结构的强度。蝠鲼正是通过适当的柔性变形使得在不同涡结构的正负影响下,其推力性能达到最优的平衡。本项研究揭示了鳐科生物通过改变胸鳍变形模式增强推力的机制,为仿蝠鲼水下航行器的设计取得了重大的突破。

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而西工大研发的自主变形仿生柔体潜航器以蝠鲼为仿生原型, 翼展0.8米,由锂 电池做动力,能够模拟蝠鲼的各种运动姿态,能够潜伏千米深海达30天,远超过传统的潜水器。其中的重型版本,翼展将增加到5到8米,可以扑动30个小时,能够潜伏千米深海达30天,航程可达数千公里。可以携带重型载荷,重量可达到1000至5000千克,并可以在1000米的深海作业。需要明白的是,随着技术的不断成熟,蝠鲼的体积也会不断增大,可以携带的载荷体积也会不断增加。

由于采用了仿生外形和材料,“仿蝠鲼柔体潜水器”可以有效减少水下的声、光、电等信号的泄露,从而降低被发现和识别的风险。而且,这种装备还可以利用电感知功能,探测周围的目标和环境,从而进行自主规避和调整。除此之外,它还具备高推进效率、高机动性、高稳定性、低环境扰动、低噪音,以及大负载空间、大负载能力、海底 软着陆等特点。

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也因为具备这样的优势,西工大魔鬼鱼“魔鬼鱼”不仅可以作为民用用途,还是侦查和防御的好帮手,更是可以直接用于偷袭。由于它们具有极高的续航能力和隐身能力,因此它们可以穿越长距离的海域,直达敌人的后方和要害。

作为一种察打一体的武器平台,它们携带各种探测设备、通信设备、攻击设备等,在水下进行隐蔽侦察、监视盯防、突然伏击等任务。它可以对付敌方的舰艇、潜艇、蛙人等目标,并且可以与其他无人平台进行协同作战。

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想象一下,它们可以随时变换方向和速度,以迷惑敌人的雷达和声呐。它们可以随时潜入深海,以避开敌人的视线和追踪。它们可以随时发起突然的攻击,以给敌人造成致命的打击。它们是海洋中的幽灵,是敌人的噩梦。

当然,作为新型设备,西工大的魔鬼鱼还存在更多用途等着我们去探索,也让我们去期待它更多的可能性。

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