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美军机器鲨鱼海上侦查 军舰束手无策,却会败给渔民用网一锅捞走

美军机器鲨鱼海上侦查,军舰束手无策,却会败给渔民用网一锅捞走

近期,美国再次完成了对“幽灵泳者(GhostSwimmer)”水下仿鱼无人航行器的实验。这种航行器在设计之初就带有明确的军事目的,可以携带声纳、水下摄像机等载荷执行侦察工作。

和螺旋桨推进、泵喷推进等人类设计的水上水下产品相比,鱼类等海洋生物在数亿年自然选择过程中,演化形成的游动方式在效率上要高的多。在1936年的时候,英国生物学家就发现,海豚在游动过程中肌肉消耗的能量比理论计算上要小得多,因此海豚、金枪鱼等海洋生物肯定具备某种在水中能有效减低游动阻力的机制。

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图:卡门涡街的形状

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图:鱼在水中尾鳍摆动会形成反卡门涡街,诱发出喷射尾流推动自己前进

根据目前的研究分析,大部分鱼类在通过尾鳍和胸鳍摆动产生推进力的过程中,能够形成特殊的漩涡(学术上称为呈反卡门涡街排列),其效果是产生类似泵喷式推进一样的喷射尾流。但是鱼类的推进效率更高,而且由于不具备高速运动(比如发动机的活塞往复和涡轮旋转)和硬质刚性结构,噪音非常低。

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图:鱼的身体是一整个柔性结构,而人类的航行器在关节数量和布置设计上是没有办法做的和鱼一样密集的

而反应在运动能力上,就是很多海洋生物同时兼备三点在人工造物上现在还彼此矛盾的性能:远距离巡航超低的能量消耗,近距离超强的爆发加速能力——黄斑狗鱼瞬间加速的能力,相当于人从高处掉下时速度增加的20倍;而黄鳍金枪鱼在捕猎时极限速度可以达到40多节。

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图:幽灵泳者尺寸和重量很小,电池里并不能蓄积多少电力

但是海洋生物本身骨骼带有非常多的活动关节,又有非常多的神经和肌肉群联合控制运动;这种柔性结构的运动控制极为复杂,目前人类还没有办法建立起精确的仿真模型和研发出满足要求的动力形式,复制海豚、金枪鱼等生物的运动能力。因此目前的仿生产品,效率比起真正的海豚和金枪鱼还是远远不在一个级别上。

而回过头再说美国的幽灵泳者。它采用尾鳍摆动推进,和类似蝠鲼的胸鳍摆动推进相比,幽灵泳者的设计重点在于加速快、高速巡游时候效率高;但反过来,低速、转弯的时候性能较低。

目前看,制约这种小型无人航行器的主要瓶颈,还是在于能源供给上。它的动力系统和各类载荷工作,都是采用电池进行供电;目前的电力水平,不足以提供足够长的续航时间和巡游距离——尤其是持续性的高速行进。

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图:目前来看,恐怕这些仿生鱼最大的敌人,会是中国的渔船。。。。。。。

这种限制,使得在很长时间内,大量在海洋里安排伪装成鱼类的无人航行器形成侦查网的想法依旧很难具备实用价值。但是如果真有一天出现了超级电池,那么这些一定距离以外,用水声探测设备和光学观测设备非常难以分辨真假的仿生鱼,真的会成为处于密集捕鱼区以外的海军,所头痛无比的致命威胁。而密集捕鱼区以内......渔民和渔船就是它们最大的天敌.......

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