更快速，更深入地研究UUV

图1：紧凑UUV激流家族（照片：里普蒂德）

图2.选择车辆配置（照片：激流）

图3. Micro-UUV船体的失效测试结果。 （照片：里普蒂德）

图4.标准3D打印尼龙（300米）和新3D打印钛（1500米）7.5英寸尾部。 （照片：里普蒂德）

图5：用于Micro-UUV的典型碱性电池组（照片：Riptide）

图6：深度定制的紧凑型UUV（照片：Riptide）

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微型UUV技术是灵活的
2015年，传统UUV行业的退伍军人开始改变行业动态，创立了Riptide Autonomous Solutions。 Riptide的第一款产品是微型UUV，这是一种新型高度灵活的开源自主海底车辆，可提供最先进的低成本解决方案，非常适合自主和行为开发人员，电力系统，海底传感器和其他新的有效载荷。微型UUV具有开放的硬件和软件接口，为用户提供可靠和强大的平台来推动技术发展。该车型的设计针对高效率进行了优化，并且拥有同类产品中最好的流体动力特征。底座微型UUV直径为4 7/8英寸，长度为42英寸，重量为23磅。标准系统的额定深度为300米。

Riptide micro-UUV推出了一系列后续车辆，包括7.5英寸直径，65磅，1个便携式（1 MP）UUV和直径9.375英寸，重120磅，2个便携式（2 MP）UUV。实现这种家庭方法的基础技术，包括先进的制造和工程技术，对于激进UUV更快，更深入的Riptide使命而言至关重要。

更深入：先进制造
微型UUV是使用多种增材制造技术开发的。这实现了许多设计考虑因素的经济实惠和快速评估。这种快速制造能力也使得riptide能够快速生产现场生产车辆。这种方法不仅适用于工程模型。它提供的产品能够承受UUV操作的压力和恶劣环境。现代设计和制造技术的使用也使得Riptide灵活架构的许多微UUV配置的开发和交付成为可能，如图2所示。

当Riptide于2015年中期开始其首个微型UUV的设计和开发工作时，它交易船体材料以实现设计灵活性，易于制造，成本以及材料特性（如强度重量比）。它为200米的微型UUV设置了一个设计门槛（当时最近的小型汽车竞赛的深度评级的2-3倍）。它选择碳纤维作为圆柱形车辆中间体，由帆船桅杆模具制成，其高度灵活性高。对于流体动力学鼻子和尾巴，Riptide选择3D印刷尼龙，为形状和添加端口或新传感器的安装特征提供了广泛的灵活性。有限元建模（FEM）是用期望的安全系数和附加的保守性来进行的，用于材料和制造变化。通过验证和失效测试（见图3，第44页），确定了初始设计，远远超过了阈值深度评级，然后将标准车辆增加到300米，同时保持足够的安全系数。

在早期的生产交付中，Riptide利用最新的快速制造方法，严重依赖3D打印或增材制造。 Riptide最近在马萨诸塞州的制造补助金下购买了用于微型UUV的所有3D打印部件的注塑树脂模具，但仍保持3D打印任何部件的能力以实现设计灵活性。在DARPA第二阶段SBIR中，Riptide制造了更深的UUV（7.5“直径），设计目标为1500米。船体部分的初始密封测试和压力测试已成功完成，并且几辆车中的第一辆正在进行首次物品测试。图4显示了标准尾部与第一款钛3D打印尾部的比较。出于成本目的，体积减少了。凭借3D打印和传统模具的组合以及新颖的设计，Riptide正在履行承诺，将更紧凑的UUV更深入。

进一步：电力和能源管理
微型UUV设计用于低物流。标准配置使用144个碱性AA电池，就像电视遥控器一样，但数量更多。他们可以在几分钟内换出。碱性电池的使用避免了锂电池的运输，安全和政府认证的许多限制和限制，同时根据运行速度和有效载荷功率提供足够的能量来运行这些高效车辆一天或更长时间。除了运输方面的灵活性之外，使用这种小尺寸的车辆可大大简化部署。没有必要依靠大型，昂贵的水面船只。码头，小艇，甚至桨板的作业都是可能的。

总共144个碱性AA电池提供了原始的微型UUV约300Wh，其中没有有效载荷，以最高效率运行，使得微型UUV在33小时内的范围略微超过100海里。这假定运行速度为3.0节。在0.5节时，相同的车辆配置可以运行三天。

在2018年初，Riptide宣布对内部电子设备进行近乎全面的重新设计，从而形成新的MKIIμUUV。这使得酒店负载功率从第一代主板减少了近60％，达到3.8瓦。它还将车内的内部线数减少了80％，进一步简化了车辆。这种传统的基于电池的性能对于许多应用来说已经足够了。但它可以改进。 Riptide正在发布其锂充电电池组，使标准车辆的能量容量（和续航能力）翻了一番。此外，其标准碱性电池组被设计为适应多种电池化学成分，包括锂原电池和镍金属氢化物电池。使用锂原电池，标准微型UUV可以在一星期内以高速运行。

通过与L-3-Open Water Power的独家合作，微型UUV将率先使用铝海水电池。这项新技术利用海水与专门开发的高纯度铝合金之间的化学反应能量。其结果是一个本质安全的能量存储解决方案，其能量密度急剧增加。该技术将于2018年进行测试，预计将于2019年在Riptide UUVs上商用。

通过电子优化和新能源技术，Riptide正在比以往更加紧凑的UUV。

更快：更快速地交付用户聚焦的UUV
更快的UUV可以建议高速车辆。虽然这是真的，但微型UUV可以超过10节，更重要的措施是交货时间。 Riptide UUV的开放式架构和模块化设计可确保以客户为中心的单元能够快速配置和交付。根据这一承诺交付的原始微型UUV具有在生产的第一年内建立的几十种配置。

自那时起，随着产品线不断扩大，灵活性和快速交付使其他独特配置成为可能。

DARPA开发的深层车辆是更快，更深UUV的一个例子。

案例研究：深声学UUV
在SBIR计划下，Riptide已经修改了他们的1MPUUV以支持声学遥测研究计划。

深UUV的深度为1500米，但直径仍然只有7.5英寸。其有效载荷包括CTD，声学调制解调器和拖曳式声学接收器阵列。凭借行业领先的低功耗酒店负载，该系统可以提供超过48小时的耐力进行现场测试。该车辆的目的是演示关键任务项目的长距离，中等数据速率声学水下通信。为了达到这个目标，客户需要长时间在深音通道中进行操作。这些深度大约为1000米的水域通常无法使用更小，更实惠的UUV。 Riptide的开源软件和灵活的机械设计使这一定制UUV的快速发展成为可能，并确保研究计划能够按计划执行。图6显示了这辆车交付。

案例研究：开放式架构
除了硬件多功能性之外，Riptide方法还可以实现软件的灵活性。与Draper合作后，Riptide已同意在交付给美国政府的所有Riptide UUV上实施海事开放架构自治（MOAA）。德雷珀为美国政府开发了MOAA。 MOAA的能力已经在海上演示了几种自主海底车辆（AUV）的类别，并可应用于各种海底任务区域。这项工作代表着重大投资，数百万美元和数十年的研发。

德雷珀要求并获得海军水下作战中心（NUWC）的批准，将MOAA作为所有出售给美国政府或政府专用车辆的Riptide UUV的选项。对于符合条件的客户，这将是所有Riptide UUV的免费选择。 MipA在Riptide UUVs上的可用性是其灵活而开放的软件架构的直接结果。 MOAA为政府UUV客户增加了重要价值，而MOAA的Riptide UUV将于2018年第二季度交付。

更快更深入
无人驾驶的海底车辆市场正在经历一个快速发展的时期。传统供应商已被大型国防总理收购，以支持越来越多的记录方案。同时，通过新的制造技术，最先进的电子设备和开源软件架构，进入门槛已经降低。利普德利用所有这些趋势来提供灵活的解决方案。这种技术方法确保了更快速的UUV输送，而且可以在更小的深度潜入更多的小型车辆。迄今为止交付的近100辆Riptide汽车，市场清楚地表明它的行驶速度也更快。

（如发布于2018年6月版的Marine Technology Reporter ）