水下特种运载器水下回收方式*

吴泽伟，吴晓锋，杜　虎

（海军陆战学院，广州　510430）



水下特种运载器水下回收方式*

吴泽伟，吴晓锋，杜虎

（海军陆战学院，广州510430）

摘要：回收问题是水下特种运载器研究的关键问题之一。目前，回收水下特种运载器主要通过水面回收和水下回收两种途径，针对水下特种运载器水下回收途径，研究了利用鱼雷发射管回收、导弹发射管回收、水下驮带回收、水下专用对接器回收等几种水下回收方式的概念、原理和实现途径，并对比分析了上述几种回收方式各自的优势及缺点。

关键词：水下特种运载器，水下回收，母艇

0　引言

水下特种运载器是一种可由潜艇、水面舰艇、飞机等多种平台携带和投放，能够将特种作战队员、装备、任务载荷由水下输送到指定任务地点展开特种作战行动的水下航行装备，如：蛙人运载器、水下无人运载器等，可被广泛应用于侦察、突袭、警戒、水下破坏、水下援救、打捞、勘察等诸多任务［1-3］。水下特种运载器完成任务后，通常需要返回预定海域并由母艇回收以进行能源补充、信息读取、维护保养以及重复使用。因此，如何实现对水下特种运载器的回收是水下特种运载器的关键技术之一。

水下特种运载器常见的回收方式主要包括水上回收和水下回收两种方式［4-5］。水上回收是指在运载器浮出水面后，由人操纵母艇接近运载器，并利用母艇上装载的吊车等辅助设备将运载器吊回母艇的一种回收方式。水面回收是传统的水下特种运载器回收方式，其缺点较为明显，例如：需要专门的回收装置和人员参与，容易受水面风浪的影响等，而且整个回收过程隐蔽性差，影响作战行动效果。水下回收则是近年来受到重点关注的一种水下特种运载器回收方式，主要是指利用水下对接装置导入母艇，或者通过控制母艇和运载器的协同运动直接将运载器回收到母艇内。与水面回收相比，水下回收能够克服水面回收方式的上述不利因素，不过由于复杂的水下环境以及水下航行器运动的高度非线性、不确定性等因素，对回收过程中的运动控制等技术都提出了更高的要求。

目前，国内外对水下特种运载器的水下回收都展开了研究，并提出了一些可行的回收方式和方法［6 - 9］。以美国为代表的一些主要国家，已经研制出了专门的水下特种运载器水下回收装置和设备，例如，美国在“佛吉尼亚”级、“俄亥俄”级核潜艇上专门建造了适用于携带、投放和回收水下特种运载器的干式甲板遮蔽仓（DDS），并已开始投入到作战及训练当中。本文主要对当前正在研究以及在未来具有应用前景的几种水下特种运载器水下回收方式进行较为全面的分析。

1　鱼雷发射管回收

主要是指利用潜艇的鱼雷发射管进行回收，如俄罗斯的“塞丽娜”-UM型蛙人运载器，用电动力鱼雷改装而成，可通过潜艇的533 mm鱼雷发射管进行布放和回收。

利用鱼雷发射管回收水下特种运载器包括单鱼雷发射管回收和双鱼雷发射管回收两种类型。

1.1单鱼雷发射管回收

使用单鱼雷发射管回收时，回收装置主要包括绞盘、回收浮标、套管等。回收浮标由可展开的缆绳连接到绞盘上，可在缆绳的牵引下缩入到套管中。套管中设有专用活动门，具有密封性能，可以避免在鱼雷发射管前盖打开时进水。活动门上装有液压机构，用于在管内松开或固定运载器和回收浮标。回收时，将回收装置连接到鱼雷发射管的后部，套管通过液压传动伸到潜艇外部，回收浮标从鱼雷管发射，然后利用回收浮标自身动力调整运动使其对接口与运载器对接，顺利对接后，回收装置的缆绳开始收缩，将连接在一起的浮标和运载器拉入套管中，然后套管复位以完成回收，如图1所示。

图1单鱼雷发射管回收原理

1.2双鱼雷发射管回收

使用双鱼雷发射管回收时，回收装置则由机械手和对接设备组成，其中机械手放置于一根鱼雷管内，并具有伸缩功能，对接设备则安装在机械手操作末端，如图2所示。在回收作业时，运载器先航行靠近潜艇，然后机械手从鱼雷管中伸出并展开，通过运载器与机械手的协同调整配合，将运载器与对接设备对接。然后机械手调整角度并收缩，使运载器进入潜艇另一根鱼雷管以完成回收。

图2双鱼雷管回收原理

1.3鱼雷发射管回收的特点

鱼雷发射管回收水下特种运载器的优点是利用潜艇现有鱼雷发射管装置，没有给潜艇造成艇外突出体，不增加潜艇阻力和改变流体特性，对潜艇的改动较小。但是，受鱼雷发射管尺寸和外形限制，运载器不能有突出附体和非鱼雷规则的外形，运载器尺寸也不能太大，因此，限制了运载器载荷的装订并对其作战能力产生影响。另外，由于存在和鱼雷等武器争夺艇内空间的矛盾，因此，潜艇携带水下特种运载器的数量相应地也会受到一定限制。

2　导弹发射管回收

主要是指利用潜艇的导弹发射管进行回收。例如，美国于2002年开始，将“俄亥俄”级前4艘弹道导弹核潜艇进行改装。改装后将可携带24个直径24 m、长7.32 m的导弹发射管，导弹发射管除了可发射“战斧”巡航导弹外，还可以布放和回收蛙人运载器、水下无人运载器以及无人机等多种平台。

2.1导弹发射管回收原理

导弹发射管回收装置由液压装置、升降杆、对接装置以及数据通信与控制设备构成，如图3所示。液压装置安装于回收装置的底部，升降杆由液压装置驱动，升降杆的末端连接对接装置。数据通信与控制设备则用于与潜艇通信协同和对整个回收装置的控制。

图3导弹发射管回收原理

回收作业时，对接装置和升降杆在液压装置的驱动作用下伸出导弹发射管，然后对接装置转换位置与升降杆成垂直角度。运载器慢慢靠近对接装置，回收装置在控制设备的控制下，操纵对接装置与运载器实现对接，然后，控制设备再控制对接器转换为垂直向下姿态，由液压装置驱动升降杆将对接装置和运载器一同拉入导弹发射管以完成回收作业。在整个回收过程中，潜艇还可根据回收装置通信设备反馈的信息适当调整航速、姿态等运动状态，以便于更好地配合运载器的运动。

2.2导弹发射管回收特点

导弹发射管回收水下特种运载器主要特点为：导弹发射管直径远大于鱼雷发射管直径，因此，对运载器直径和形状的限制相对减小，并且也可提高水下特种运载器的携带数量；同样地，利用导弹发射管回收水下特种运载器也不会给潜艇造成突出体，不增加潜艇阻力和改变流体特性。但是，由于导弹发射管长度有限，因此，运载器的长度也相应受限。

3　驮带回收方式

主要是指在潜艇上增设专门的回收装置进行水下特种运载器的回收。按照所增设的回收装置的类型可以分为直接背驮回收、回收仓背驮回收、外槽驮带回收等3种具体方式。

3.1直接背驮方式

是指在潜艇甲板上安装一块专门的回收平台并直接暴露在海水里，平台上装有连接固定机构。回收时，运载器不断靠近潜艇，并在潜艇的配合下坐落在回收平台上，然后利用连接固定机构将运载器固定在平台上以实现回收，如图4所示。这种回收方式除了要在潜艇上增设上述回收平台外，往往还要求要有电气和通信等接口，以便于对运载器进行充电、维护以及数据处理等操作。

图4直接背驮回收原理

直接背驮回收具有回收装置相对简单并且对潜艇外形改变不大、回收过程不需要精确的对接以及转换等设备等优点，但其缺点就是回收后运载器直接暴露在海水里，对运载器承受海水压力的要求较高。此外，运载器回收后连接固定机构要具有较高的可靠性，保证在潜艇航行过程中运载器不会掉落。3.2回收仓背驮方式

是指在潜艇甲板上增加专门用于回收水下特种运载器的回收仓进行回收。回收仓可以是封闭的，也可以是半封闭的。根据甲板的宽度和回收仓的尺寸，可以灵活确定回收仓的数量。回收作业时，先打开回收仓的舱门（由蛙人操作或潜艇控制自动打开），然后运载器在人员操纵下或自主地驶入回收仓内，并坐落在停放位置上以实现回收。例如，前面提到的美国在“俄亥俄”级以及“佛吉尼亚”级核潜艇甲板上增加DDS回收MK8-Mod1型蛙人运载器就是属于回收仓背驮回收的方式，如图5所示。

图5潜艇利用DDS回收蛙人运载器

回收仓背驮回收的优点是：回收仓的尺寸较导弹发射管、鱼雷管要大得多，对运载器的外形和尺寸限制较小；回收后运载器停留在舱内，减小海水压力的影响（针对封闭式回收仓），也不会在潜艇航行过程中掉落。缺点则是：运载器直接驶入回收仓内，对运载器和潜艇之间的运动协同配合要求较高，回收仓造成潜艇体外突出，一定程度上增加了潜艇的阻力，改变潜艇的流体特性。

3.3外槽驮带回收

是指在潜艇围壳上面沿潜艇环向设置若干个外部存储槽，在槽内安装连接和固定机构回收水下特种运载器。为了便于对运载器进行充电、维护等操作，回收槽内也应当设置电气和通信接口。回收时，运载器根据回收槽形状调整自身姿态，不断靠近潜艇，并最终坐落在槽内由连接固定机构固定。

例如：美海军近年来重点研究和发展一种叫作“曼塔”（Manta）的水下无人运载器，并为其提出了核潜艇外槽驮带回收的概念，如下页图6所示。“曼塔”水下无人运载器扁平的外形改变了传统水下航行器的设计，可以在其上面灵活装置各种任务载荷，以执行情报监视侦察、反潜、反水雷以及承担水下网络节点等任务，代表了未来水下特种运载器的一种主要的发展方向，因此，利用潜艇外槽驮带回收这类运载器也将是一种重要的回收方式。

图6潜艇外槽驮带回收示意图

外槽驮带回收的优点是不需要运载器具备严格规则的外形，外槽位置较为灵活，可携带和回收较多数量的运载器。缺点则是：运载器暴露在海水里，要有承受海水压力的能力；运载器的外形要与潜艇外槽形状相一致；回收时对潜艇和运载器的协同配合要求较高。

4　专用对接器回收

主要是指潜艇等运载器的母艇投放专门的对接器，然后由运载器自主地或半引导地接近对接器，并与对接器进行对接。完成对接后，运载器和对接器一同由潜艇等母艇拖带航行，通常不进入艇内或固定在艇上。

专用对接器回收水下特种运载器通常要经历汇合、对接、捕获3个阶段。

汇合阶段：运载器完成任务后，确定母艇的大概位置，然后调整航行路线驶向母艇，最终进入选定的回收区域。

对接阶段：运载器进入回收区域后，运载器通过探测设备探测到对接器，或母艇直接通过水声通信方式将对接器的状态信息传送给对方。根据信息，运载器调整深度、航向、航速、姿态等要素，不断靠近母艇机动，最终使其接触并对上对接器。

捕获阶段：运载器对上对接器后，为了完成准确对接回收，对接器内设置高精度引导装置进行精确的引导，使运载器最终与预定位置重合，并由固定机构锁定在对接器内。

根据对接器的外形，对接器回收包括导向式对接器回收、坐落式对接器回收两类。导向式对接回收的对接器一般由圆锥罩和对接管组成，其中圆锥罩用于搜索和引导运载器，对接管则用于装载和固定运载器，具有代表性的如美国的“Remus”水下无人运载器回收对接器，如图7所示。坐落式对接器回收则有点类似于“飞机着落”的原理，回收器通常为一适当大小的平台，平台上设有捕捉和锁定机构。

图7导向式对接回收示意图

专用对接器回收的优点是：对接器投放在母艇外，对其形状和尺寸，以及相应的运载器形状和尺寸没有特定限制；不用对潜艇等母艇进行专门的改造。其缺点则是：运载器回收后需要母艇驮带航行，安全系数较低，且驮带航行也增加了母艇航行阻力；运载器回收后同样暴露在海水里，需要承受海水压力。

5　结论

水下特种运载器是实施和保障水下特种作战行动的主战装备之一，随着水下特种作战研究的不断深入，关于水下特种运载器回收等技术的研究和发展也越来越重要。本文从水下特种作战需求出发，针对水下回收运载器这一更具有价值的回收方式，较为全面地分析了当前国内外研究以及在未来具有应用前景的几类水下特种运载器水下回收方式，包括：鱼雷发射管回收、导弹发射管回收、驮带回收、专用对接器回收等。本文通过对水下特种运载器水下回收方式的梳理，为我国水下蛙人运载器和无人运载器的研究和发展提供一定的思路。

参考文献：

［1］DOD. The navy UUV master plan［R］. US，2004.

［2］钱东，孟庆国，薛蒙，等.美国海军UUV的任务与能力需求［J］.鱼雷技术，2005，13（4）：7-12.

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［4］潘光，黄明明，宋保维，等. AUV回收技术现状及发展趋势［J］.鱼雷技术，2008，16（6）：10-14.

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［7］吴泽伟，吴晓锋.子母型自治水下航行器回收控制视景仿真研究［J］.火力与指挥控制，2014，39（5）：18-21.

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Research on the Underwater Recovery Manner for Underwater Special Vehicles

WU Ze-wei，WU Xiao-feng，DU Hu
（Navy Marine Academy，Guangzhou 510430，China）

Abstract：The problem of recovery plays a key role in the research of underwater special vehicle. There are two main approaches when recovering underwater special vehicle currently，including surface recovery and underwater recovery. Focusing on underwater recovery for underwater special vehicle，this paper investigates several prospective recovery manners such as recovering via torpedo launching tube，recovering via missile launching tube，underwater back-carrying recovery，and recovering via special underwater joint unit. Both of the superiority and shortcoming of each recovery manner are further studied，finally.

Key words：underwater special vehicle，underwater recovery，host-vehicle

作者简介：吴泽伟（1982-），男，安徽黄山人，博士。研究方向：水下航行器控制及军事应用、复杂系统建模与同步。

*基金项目：国家自然科学基金资助项目（61074012，11202239）

收稿日期：2015-01-05

文章编号：1002-0640（2016）02-0028-04

中图分类号：TP24

文献标识码：A

修回日期：2015-02-17