流體力學在船舶中的應用范文

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【關鍵詞】船舶流體力學 任務化模式 教學改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）22-0057-02

在船舶與海洋工程本科專業學生的培養計劃中，船舶流體力學是其中的專業基礎課程，包括流體的性質、流體靜力學、流體運動的描述和基本方程、伯努利方程、勢流理論、波浪理論、粘性流體力學、邊界層理論等，課程教學在一個學期，其內容非常復雜。一方面為了使學生更加全面地理解應用相關的知識，另一方面培養學生往應用型科技人才的方向發展，在船舶工程專業人才的培養模式上，我們應該改變原有的教學方式以適應時代要求和技術變遷，將任務化模式教學融入船舶流體力學的教學過程。我們在船舶流體力學這門本科課程的教學中，嘗試以任務化模式教學的形式，將數字化、實驗化的教學過程放到船舶流體力學教學課程的全過程中，以船舶流體力學的基本知識應用為向導布置任務化模塊課題，學生以小組的形式完成任務化模塊，在完成任務化模塊的過程中理解應用知識，并培養其知識的應用能力，實現從注重知識傳授向更加重視能力和素質培養的方向轉變。

一 目前船舶流體力學教學存在的問題

以欽州學院為例，船舶流體力學課程定位為船舶與海洋工程專業的主干課程，是進一步學習船舶原理等課程的基礎。長期以來，因概念抽象、學生數學基礎較差，使得流體力學課程既難教也難學，要想讓學生將學到的知識與相關的實際問題結合起來尤為困難。盡管流體力學具有悠久的歷史，豐富的內涵和外延，但是作為專業基礎課，船舶流體力學為專業課服務的定位極大地限制了課程的教學時間。在學生素質參差不齊的情況下，使得培養學生扎實的基礎和拓寬知識面兩方面不能兼顧，顧此失彼。這一問題的存在不但限制了學生學習的積極性，也不利于培養學生在工程中分析問題和解決問題的能力。因此有必要對這一問題進行研究，找到解決問題的方法，改善流體力學教學的效果。

二 以任務化模塊為導向的教學模式探索

對流體力學教學途徑的探索和改革一直在開展，其中提高學生學習的興趣是改善教學效果的核心，而任務化模塊是有效的手段之一。應用型科技大學的教育以培養企業需要的高素質應用型人才為目標，為適應船舶工業發展對人才的需求，本課程的教學方式基于專題化模塊為導向，采用講授、自學、討論、數字化工程訓練、總結等手段。本質就是結合船舶流體力學課程性質和鮮明特點，通過布置課程任務讓學生查找資料進行科學分析、研究和探索、小組討論、數字化工程操作等，最后讓學生理解所學知識。

1.任務化模塊的選取

任務化模塊主要是基于課本的基本知識，提出課程任務，課程任務的目標是讓學生在完成任務的過程中對基本知識可以有更深刻的認識，以及應用這些基本知識，提高學生的應用知識能力。所以在布置教學任務時應注意以下幾點：

第一，圍繞問題意識選取任務化模塊。圍繞問題意識，注重培養學生的探索精神。所謂問題意識，本質上就是一種尋根求源的探索精神、是一種革新的批判精神，問題意識是萌發創造思維的前提。古語說“心有靈犀一點通”，這里的“靈犀”其實就是問題，學生頭腦中時刻裝著問題，才能進人“日有所思，夜有所夢”的地步，才會產生靈感。就像受命鑒別皇冠的阿基米德那樣，在沐浴時受到浮力的啟發，而發現了浮力定律。

例如，在學習第三章流體的描述和基本方程時，我們可以提出：什么是流線、如何理解好動量方程等問題。這些圍繞問題意識提出的小問題就可以組成一個任務化模塊。

第二，圍繞工程意義選取任務化模塊。在應用型科技大學教育中，船舶流體力學這門課程應著力于提高學生工程素質和學生專業基礎知識為目標進行課題教學。

譬如，機翼理論是船舶流體力學的重點難點內容，部分概念抽象難懂，公式復雜，機翼理論對于船舶與海洋工程領域的重要性不言而喻，在螺旋槳的學習、高速船的學習等均需要機翼理論作為基礎。對類似極具實際工程意義的問題，肯定要布置任務化模塊。

2.任務化模塊的實施

在船舶流體力學的任務化模塊教學改革中應遵循理論教學和技能訓練相結合，走理論與工程實踐相結合的道路，所以之前的準備工作必須充分，并且依據教學內容設計出適合這門課程的任務方案。大致的任務化模塊實施流程如圖所示。

任務化模塊實施流程圖

第一，布置任務書。根據不同的教學內容分別設置不同的任務化模塊，根據上一節提出任務化模塊的方法，提出與本節知識相關的任務化模塊。

第二，學生攻克任務化模塊。學生根據任務書的要求，通過網絡收集相關資料、實驗室的硬件了解學習、數字化實驗室軟件的自學，結合所學相關知識完成任務化模塊并提交報告。

例如，在流體運動的描述和基本方程任務化模塊，讓學生利用網絡搜集與其相關的資料，以及參觀實驗室的流線實驗、動量方程實驗，將收集的資料制作成有豐富材料的PPT、報告、視頻等，總結說明各種情況下流體運動的特點、在實驗中如何體現動量方程等。

再比如，實施機翼理論任務化模塊時，學生組成任務攻克小組，利用網絡搜集與機翼理論相關的資料，以及學習FLUENT、Shipflow軟件，應用計算機輔助設計程序CATIA、AutoCAD軟件。曾經有學者提議將數字化軟件應用到教學中，但并沒有說明具體的措施。這里需要注意的是，學生可以通過學校網站上的微課視頻自學FLUENT、SHIPFLOW、CATIA、AutoCAD軟件，相關的微課視頻由教師提前錄制好放在網站上供學生點擊觀看，反復學習。最后讓學生使用FLUENT、SHIPFLOW軟件完成機翼的流體計算、利用計算機輔助設計程序CATIA、AutoCAD軟件畫出機翼三維圖。

第三，總結任務化模塊完成情況。根據學生完成任務化模塊的情況以及提交的報告進行總結。在總結中分析存在問題，對相關問題進行理論的補充學習，加強學生的理解。

第四，考核。通過任務化模塊的完成過程對學生的不同能力進行考核，考核階段就分為了基本素質考核、自學能力考核和應用能力考核。考核學生基本知識掌握情況、收集相關資料的情況，學生自學相關軟件的考核，對任務化模塊攻關的報告評價。

三 結語

通過任務化模式的教學改革使學生通過理論結合實踐的方式理解一門理論性極強的課程，并從培養應用型科技人才的角度出發，采用這樣創新的教學方法，使學生能真正地掌握一門專業知識，培養學生的學習興趣，提高教學質量。同時重視學生個體差異發展的特點，以攻克小組的形式互補長短，培養學生的團隊協作能力。這樣任務化教學模式應認真對待教學改革活動進程中出現的問題，所布置任務應有針對性，在整個過程中以學生為主導，貫穿于整個教學過程中。更加要注重教學活動的每一個細節，肯定學生每一步所取得的成績，以其調動學生主動學習的積極性。

參考文獻

[1]崔海航、張鴻雁、張志政等.流體力學小專題討論提升課堂教學效果的研究[J].大學教育，2013（9）：106～108

[2]宮偉力、彭巖巖.流體力學教學改革與應用[J].中國科教創新導刊，2014（5）：30～31

[3]李冬琴.“船舶原理”課程教學研究與實踐[J].中國科教創新導刊，2009（29）：195

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關鍵詞：減搖裝置 減搖鰭 減搖水艙 被動可控式減搖水艙

1 減搖技術概要

1.1 概述

在種類繁多的減搖裝置中，目前最常用的有舭龍骨、減搖鰭以及減搖水艙。舭龍骨由于其良好的減搖性能、建造成本低以及對船舶航速影響小等優點，幾乎已成為海船必備的裝置。而具有可控性質的減搖鰭和減搖水艙一直是減搖技術領域研究的重點，隨著計算機、自動控制技術以及流體力學的發展，這兩種減搖裝置均取得了突破性的進展，減搖性能不斷提高。

1.2 減搖鰭的應用

減搖鰭是最常用的主動式減搖裝置之一，基于機翼理論設計的傳統減搖鰭在與流體有較高的相對速度時會產生較大的升力，所以當船舶在中高航速行駛時，傳統減搖鰭會取得70%以上的減搖效果。但是由于其升力產生原理限制，當船舶行駛在低航速或零航速情況下，傳統減搖鰭幾乎沒有減搖效果。

為了使船舶在各種航速下均有很好的減搖效果，近年來，零航速減搖鰭得到了充分的重視和發展，這種減搖鰭的運動方式和執行機構與傳統減搖鰭有很大不同，利用新的運動機理使得翼面在零航速也可產生對抗海浪干擾力矩的升力，國外已有少數船只應用的實例。但這種零航速減搖裝置結構復雜，制造和保養的成本都很高，還有許多問題需做進一步的改進和研究。

1.3 減搖水艙的研究和應用

減搖水艙作為一種全航速下的減搖裝置，不僅在各種船舶航速下均有減搖效果，適用于集裝箱船、輪渡、滾裝船、海洋工程船、科學考察船等。另外，減搖水艙具有結構簡單、造價低廉、便于保養維護等優點，這使得減搖水艙被越來越多的船東所接受，市場前景看好。

2 減搖水艙的分類

減搖水艙按照其控制特點可分為主動式減搖水艙、被動式減搖水艙和可控被動式減搖水艙等三種類型。主動式減搖水艙具有減搖效果高、響應速度快等優點，但其系統復雜，造價較高，而且功率消耗非常大，經濟性較低，因此已經很少被使用。被動式減搖水艙結構簡單，根據“雙共振”原理進行工作，在船舶的諧搖頻率范圍內具有良好的減搖效果，但其減搖頻率范圍較小，在低頻和高頻范圍內甚至可能產生增搖效果。

對被動式減搖水艙結構的優化設計以及位置的合理布置成為提高被動式減搖水艙性能的關鍵。可控被動式減搖水艙是對被動式減搖水艙的一個重要改進，充分利用水艙的結構特點，通過少量能量控制水艙頂部氣體連通道或底部液體連通道的開口，實現對水艙內液體運動的控制，避免了在因減搖水艙不可控對船舶產生的不利影響。

3 減搖水艙的工作原理

當船的固有橫搖周期和波浪遭遇周期相同時，船的橫搖角度最大。這個原理和以下例子相同：假如在一艘小船上，船上的人員比船的橫搖周期早一拍左右移動幾次，船的橫搖將會加劇。相反，如果船上的人員比船的橫搖周期晚一拍左右移動幾次，船的橫搖將會變緩。可控被動式減搖水艙工作原理就是把上述的船上人員換作液體，巧妙地利用這種液體流動的時間和力矩，來減輕船的搖動。

船的一次橫搖周期用360°角度來表示時，船的搖動起始點總是比波浪遭遇點滯后90°的角度，這種現象的反復出現會加劇船的橫搖。如果減搖水艙中液體的固有周期和船的橫搖周期相同的話，減搖水艙中液體的移動起始點將一直比船的搖動起始點滯后90°的角度。這就意味著減搖水艙中的液體移動起始點總是比引起船舶橫搖的波浪起始點滯后180°角度。

因此，減搖水艙中的液體移動力矩和波浪力矩總是相反，互相抵消，所以船舶橫搖得以減緩。如圖1和圖2所示。

4 可控被動式減搖水艙的控制方式

可控被動式減搖水艙的最關鍵技術在于周期的調節，如何將減搖水艙的周期調至與船舶橫搖周期一致是減搖水艙設計成敗的決定因素，如果這兩個周期不一致，減搖水艙的減搖效果很差，甚至還會產生增搖。目前，可控被動式減搖水艙的周期調節方式主要有兩種：一種是氣道控制式，另一種是水道控制式。

德國的產品一般采用氣道控制式，它是通過水艙頂部空氣道控制水艙內可壓縮性氣體的流動，實現間接對艙內液體流動的控制。這種水艙利用自動控制系統通過氣閥的啟閉來調節艙內液體的振蕩周期，以適應船舶橫搖周期的變化。閥門的控制作用相當于自動延長了艙中水流的振蕩周期，從而使水艙能在更寬的頻率范圍內進行有效減搖。這種控制方式也有其弊端：一是由于氣體具有可壓縮性，很難做到精準控制；二是由于氣閥在一個橫搖周期內要啟閉兩次，所消耗的功率相對較大，閥的磨損也比較厲害，維護保養成本相對較高。

水道控制式是通過改變設置在底部液體通道中擋板的位置來改變液體通道的面積，從而改變減搖水艙的固有周期。水道控制式減搖水艙具有以下優點：一是液體沒有壓縮性，可以做到精準控制；二是水道式只需要對擋板進行調節，所需能量非常小，擋板的開合沒有空氣閥那么頻繁，設備的磨損也非常小，維護保養成本很低。

5 被動可控式減搖水艙在船舶中的應用

被動可控式減搖水艙廣泛應用于各類船舶中，目前應用最多的是救助船，海監船，引航船，航標船，醫療船，科學考察船，破冰船等。這些類型的船舶由于其使用的特殊性，低航速或者拋錨執勤的時間相對比較多，對船舶橫搖的程度對船舶的安全操作很重要。

一般減搖水艙的減搖效果設計時都以達到40%～60%為目標。但減搖水艙的減搖效果跟減搖水艙在船上布置的位置，減搖水艙的大小，船舶橫搖周期和減搖水艙的周期的匹配都有直接的關系。同樣的減搖水艙的大小，布置的位置越高，則減搖效率就越高。如果船舶的橫搖周期和減搖水艙的橫搖周期不匹配，則位置布置得再高，減搖水艙再大，則減搖效果都不會理想。減搖水艙的水量越大，則減搖力矩就越大，減搖效果越好。

減搖水艙的布置往往受到船舶總體布置的限制，船舶滿載排水量的限制，減搖水艙的水量達不到所要求的減搖力矩的大小，這樣就無法達到預計要求的60%的減搖效果。

不同的船型對減搖方式的要求也不一樣。有些船會同時設置減搖鰭和減搖水艙，主要是針對不同的使用情況。如某型救助船，在高航速航行時使用減搖鰭，在執勤時一般處于拋錨或者低航速航行，這時使用減搖水艙，充分利用兩種減搖方式的長處。

6 減搖效果的確認

減搖水艙的減搖效果的確認，一般先進行理論計算，得到一個大概的估算。再根據模型試驗進行確認，模型試驗會得到一個相應曲線，最后再通過海上試航結果進行再次確認。

圖3、圖4所示為在不同的波浪條件下得到的模型試驗數據：

從模型試驗中得出減搖效果為40%以上。

圖5為海上試驗時的數據。

通過模型試驗的數據和海上試航的數據進行對比，可得到最后準確的減搖效率數據。

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關鍵詞：船舶電力推進 仿真 考證

中圖分類號：U664 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0009-02

船舶電力推進系統不同于傳統的柴油機―軸系―螺旋槳直接推進，它是通過柴油機―― 發電機機組向中心電網供電，采用變壓變頻技術，諧波濾波技術，監測控制等處理，帶動推進電機推動螺旋槳。電力推進的船舶與直接推進相比，驅動力矩大，調速范圍廣，船舶機動性好，機艙的布置更加靈活，船舶的空間能得到更有效的利用；由于采用中高速柴油機，主機的體積和重量減輕；系統冗余度高，增加了對單個故障的抵抗性；噪音和震動都減小；環境更加友好，應用范圍不斷擴大。不僅應用于破冰船、渡輪、挖泥船等工程船舶，還廣泛應用于游輪、油輪、滾裝船等大型的常規船舶，顯示了廣泛的市場前景。

船舶電力推進系統由發電系統、配電系統、變頻調速系統、推進器單元構成，是一個融合了機械、流體力學、計算機、自動化、電力電子與電力傳動、網絡技術等多學科的復雜系統，它的推廣應用一方面產生了廣泛的經濟效益和社會效益；另一方面對于其中電氣設備的操作、管理和維護人員也提出了新的要求。國家海事局頒布的《關于STCW公約馬尼拉修正案過渡規定的實施辦法》中指定了電子電氣員過渡期培訓綱要，其中船舶電氣部分明確提出：在電力推進知識的補差培訓教學中，必須突出船舶電力推進系統的推進器型式與結構，推進電動機種類及控制，推進系統的變頻裝置和變頻推進自動電源管理系統（PMS）主要功能等內容，為不遠的將來邁入全電船舶時代奠定基礎。

江蘇海事職業技術學院于2013年批準了“船舶電力推進仿真實訓平臺的研究與開發”的立項，與相關企業合作，把先進的交互式多媒體的理念引進課程建設中來。本文介紹該軟件平臺的建設實踐。

1 仿真平臺的建設

仿真平臺的建設由三個階段構成。第一個階段是調研階段，在這個階段，課題組成員多方尋求資料，以保證平臺資源的完整性和先進性。形成需求分析報告；第二個階段是仿真平臺建設階段，企業根據需求分析，搭建仿真軟件。第三個階段是推廣應用的階段，在教學過程中，應用平臺，逐步完善平臺，整合教學資源，以期獲得良好的教學效果。

船舶電力推進系統由發電系統、配電系統、變頻系統和推進器單元組成。這是一個綜合了船舶電站技術、現代電機控制技術、電力電子技術、船舶電站及其管理技術、動態定位技術、計算機仿真技術的一個高技術含量，高復雜度的綜合現代化自動控制系統。在平臺的建設過程中涉及各種技術中各種設備的工作原理、常用設備型號、常用系統構成等錯綜復雜的資料類型。課題組經過嚴謹的分析，綜合整合，多方搜集資源，形成了本平臺的需求分析報告。在需求報告的基礎上，合作公司進行下一步的工作，實現船舶電力推進計算機仿真平臺的建設。

需求報告中，明確了本仿真平臺的各個組成部分和各個組成部分的呈現方式。其中，主菜單界面主題是三維海工船模型，船身外輪廓為透明線條，主要交互模型為二級菜單入口，二級菜單包括“電力推進系統總體介紹、發電機系統、配電系統、變頻系統、推進器系統、功率管理系統、電子電氣員考證題集”。圖1中，在船體模型的下方用相應的小圖標表達，鼠標滑過時顯示二級菜單名稱。

其中，在“電力推進系統總體介紹”中，呈現電力推進系統的概念，電力推進的發展歷史，系統的優點，以及系統的組成。

“發電機系統”由原動機和發電機兩大模塊組成。“原動機介紹”以文字圖片形式分別介紹內燃機即柴油機、燃料電池、燃氣輪機、蒸汽輪機等原動機種類。“發電機介紹”主要包含“同步電機”和“無刷永磁電機”兩類，其中同步電機以文字圖片介紹。無刷永磁電機則采用經典樣式的三維模型，可以點擊后拆解。

配電系統包括三個子菜單，“半潛船配電系統示例、中壓配電柜、干式變壓器”。“半潛船配電系統示例”以文字圖片方式呈現，如圖2所示。圖片是西門子為某半潛運輸船的電力推進系統進行的系統設計。

“中壓配電柜”為三維模型，如圖3是世界主流的電氣設備生產廠家的主流產品的解剖視頻截圖。該動畫可以360度展示開關柜內部的器件排列，主要器件的外形和動作情況，同時，難以觀察到的內部變化以結構示意圖或Flash小動畫方式呈現。

變頻系統分為兩個子菜單，“電動機示例、變頻器示例”。“電動機示例”包含“直流電動機、異步電動機、同步電動機、永磁同步電動機”等四種典型船用推進電動機，主要以文字圖片形式呈現，同時配合參考視頻。“變頻器示例”又分為兩個部分，第一部分以文字圖片方式介紹常見的變頻調速方式；第二部分以動畫方式介紹主流變頻器。

推進器系統分為三個子菜單，“常見推進器示例、ABB_XO推進器結構示例、常見推進器產品示例”。“常見推進器示例”中，以三維交互模型方式，分別呈現“軸系推進、全方位角推進器、吊艙推進器”，可以旋轉縮放，可以點擊主要部件，配合介紹文字和圖片素材。“ABB_XO推進器結構示例”，模型可以旋轉縮放，主要部件可以點擊查詢，可以用不同色彩顯示各主要構成部件，清晰展現推進器內部的結構，如圖4。“常見推進器產品示例”主要為文字圖片介紹，分別介紹Azipod的標準型、緊湊型、對轉式，Mermaid與Azipod區別，SSP雙螺旋漿設計高效推進，Dolphin低噪低振高效，呈現各自的外形結構圖以及在實船中的應用情況。

功率管理系統PMS主要呈現電力推進船舶的功率管理系統的功率管理控制的各個層級，各個層級的功能構成。

動力定位系統的呈現模擬海上鉆井平臺實景，二級菜單為圖標，分別是“監控界面、DP系統分級、DP系統工作模式及應用場合、控制系統原理介紹”。

2 仿真平臺的特點

為了確保本仿真實訓平臺能夠反映現代船舶電力推進技術的先進性，使學員在工作中遇到類似船舶的時候，做到“所見即所學”，在資料調研的過程中，多渠道，多途徑的搜集相關的行業資料，與多家相關行業的企業包括揚州易倍得，武漢712研究所，無錫714研究所，ABB，西門子，芬蘭delft大學等多家國內外業界的知名的公司和研究所，主動交流，參加國內“船舶電力推進技術峰會”等等，獲得了第一手的現場資料。

軟件教學平臺與硬件平臺相比，大大降低了研發成本，減小了占地面積，降低了硬件設備維護和管理中的工作量，在教學工作中顯示了突出的優點。這種新穎的教學平臺形象、生動、直觀、動態，充分調動了學生的學習積極性，激發了學生的學習興趣，而且，在平臺的設計之初已經充分考慮了電子電氣員考試的知識點要求，因此滿足了電力推進知識的補差培訓教學。

參考文獻

[1] 林春熙，郭宏林.船舶電力推進的應用對輪機電氣教學培訓和發證的影響[J].航海教育研究，2003（4）：59-61

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是魚，更是機器人

任何一條魚或海豚都不掌握簡單的數學推理，更不用說解讀復雜的流體力學公式，但是它們比任何現代艦船更能駕馭大海和江河。這就是自然界進化的力量，來自于自然界千萬年感性的沉積。

海豚可輕易地以20節的速度跟在船只之后；黃鰭鮪魚的速度可達40節以上；梭子魚更可以用20倍于重力加速度的加速度起步來掠取獵物。同時，魚類可迅速地以只有身長10%～30%的距離為轉彎半徑來變換行進方向。相對之下，一般航行船只通常須以10倍船長的半徑緩慢地回轉。

因此，科研人員們積極地向大自然學習，研究魚類的結構和性質，并試圖在技術方面模仿魚類在自然中的功能。根據魚類的運動特征，把它們的游動模式分為四大類：鰻鱺目身體波動模式、

科加新月形尾鰭模式、胸鰭擺動模式和波動式模式。通過對魚類不同運動模式的模仿，研制出了各式各樣的機器魚。

利用魚類的游動推進機理，通過機械、電子結構或功能材料（形狀記憶合金、人造肌肉等）來模擬魚類的游動推進動作，從而實現水下運動的推進裝置就是仿魚水下推進器，即機器魚，又稱魚形機器人。

前面提到的SPC-Ⅱ型機器魚體長1.23米，總重40公斤，最大下潛深度為5米，體表是玻璃鋼和纖維板的復合材料，強度大、重量輕。它由動力推進系統、圖像采集和圖像信號無線傳輸系統、計算機指揮控制平臺三部分組成。只要將指令通過無線電信號傳給機器魚中的計算機，計算機就可以按指令控制機器魚做出動作。SPC-Ⅱ型機器魚還裝有衛星定位系統，如果啟動系統，它就可以自行按設定航線行進。

在結構設計上，SPC-Ⅱ型機器魚采用整體流線型設計，降低了阻力；采用翼身融合的剛體結構，大大增加了有效載荷空間。它的平均航速可達到每小時4公里左右，最大速度能達到每秒1.5米。它使用鎳氫電池，能在水下連續工作兩三個小時，以平均航速計算，能夠持續游約10公里。

SPC-Ⅱ型機器魚的推進方式為科加新月形尾鰭模式推進。在這種模式中，超過90%的推進力通過具有一定剛度的尾鰭的運動產生，而身體的前三分之二部分都保持剛性。船舶、普通潛艇采用傳統的螺旋槳來推進，與之相比，機器魚依靠尾部軀體和尾鰭的有規律擺動來前進，推進時非常安靜，噪音水平比螺旋槳低得多；靈活性亦非螺旋槳所能比擬，它依靠身體和尾鰭，可以迅速原地回轉。機器魚的上浮和下潛通過在行進中改變胸鰭的迎角實現，響應的速度較快。

水下考古顯身手

我國300萬平方公里的水域下，埋藏著十分豐富的文物資源。現階段，我國的水下考古在國際上已占有一席之地，但與國際先進水平相比尚存一定差距。

當前的水下考古一般是由考古人員親自進行潛水作業。但是由于受到人體生理條件的限制，常規潛水深度只能達到60米～70米，而且人在水下處于失重狀態，活動不便、體力消耗大、作業時間短，出水又需長時間減壓，所以工作效率很低。早期的水下考古作業也因此變得困難重重，深水考古更是望洋興嘆。隨著我國水下考古事業的興起，對裝備的要求不斷升級，水下機器人也逐漸參與到考古中來。

在2004年8月11日至12日，SPC-Ⅱ型仿生機器魚對鄭成功古戰艦遺址進行的水下考古探測的工作時間累計達到約6小時。這是我國考古工作者首次利用機器人輔助水下考古工作。

在探測中，SPC-II型機器魚時而在海面上穿浪前進，時而快速潛入深水中，及時將它在水下看到的景象通過無線圖像信號系統傳送至水面指揮部。

在岸上，通過一個控制臺，技術人員把諸如前進、轉彎、上浮、下潛的指令傳到機器魚體內的計算機中，計算機按指令控制機器魚做出相應的動作。在技術人員的操縱下，機器魚利用原地回轉靈活的特性，多次快速接近重點目標，對目標進行拍攝錄像，為下一步的考察挖掘工作提供了有用的信息。考古隊的負責人認為，SPC-II型機器魚在水下機動靈活，定位迅速，對考察探測能起到輔助作用。如果進一步改進機器魚，在下潛深度和垂直機動性方面達到實用，可以代替潛水員在更深的水域長時間地進行觀測，從而提高工作效率，降低潛水員的風險。

仿生機器魚家族

人類有關魚類游動機理的現代研究始于20世紀30年代，而這方面的研究取得迅速進展是在過去的十五年，有關仿魚推進機理的大量研究則開始于90年代中后期。

在國外，美國麻省理工學院海洋工程實驗室、伍茲霍爾海洋研究所和紐約大學聯合組成研究小組正在開展有關魚類仿生推進機理的研究。從1994年至1999年，以Triantafyllou M.S.為首的研究小組先后設計研究了1.2米長的機器金槍魚和0.8米長的機器狗魚；日本東京大學開展了仿生先進推進機理的研究；美國賓夕法尼亞大學的Lamrence C.R.正在進行關于魚體肌肉消耗動力的研究；美國密執安大學的Paul W.W.開展了對魚體游動穩定性的研究；加拿大不列顛哥倫比亞大學的Richard W.B.開展了狗魚類快速啟動性能的測定試驗研究；日本N.Kato研究小組研究了鱸魚胸鰭的運動機理；日本三菱公司也組織開展了魚類仿生機器人技術開發，實現了使長60厘米、重6磅的機器魚的速度達到每秒0.25米。

在國內，哈爾濱工程大學和北京航空航天大學機器人研究所在這方面的研究走在了前面。