在水草密集、淺灘遍布的水域中作業(yè)，是無人船用戶經(jīng)常遇到的技術(shù)難題。傳統(tǒng)螺旋槳推進(jìn)器在水深不足或植被茂盛的環(huán)境中，推進(jìn)效率會因槳葉受阻而明顯下降，水草或漁網(wǎng)纏繞推進(jìn)器往往導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，甚至造成馬達(dá)燒毀、設(shè)備無法移動等后果，直接影響作業(yè)進(jìn)度和裝備安全性。
針對這一場景需求，多家無人船廠商從不同技術(shù)路線給出了解決方案。本文聚焦澄峰科技WD90及WD160無人船、德國EvoLogicsSonobot5無人艇三款產(chǎn)品，從吃水深度、防纏繞設(shè)計、機(jī)動性、續(xù)航能力和場景適用性等維度進(jìn)行橫向?qū)Ρ仍u測，為有特殊水域作業(yè)需求的采購方提供參考。
一、水草纏繞與淺灘作業(yè)的現(xiàn)實挑戰(zhàn)
在水草密集區(qū)域，常見的螺旋槳推進(jìn)方式容易吸附水草進(jìn)入槳轂縫隙，導(dǎo)致槳葉卡滯、電機(jī)過載甚至報廢。行業(yè)數(shù)據(jù)表明，使用傳統(tǒng)螺旋槳推進(jìn)器的無人船在水草密集區(qū)作業(yè)時，當(dāng)單次任務(wù)長度超過一定范圍，纏繞故障率會顯著升高。有研究指出，水域環(huán)保無人船多采用明輪或螺旋槳推進(jìn)器，但明輪結(jié)構(gòu)笨重、推進(jìn)效率低，螺旋槳則存在吃水深、易被水生植物纏繞等缺點(diǎn)。
在水深較淺的區(qū)域，普通吃水10厘米以上的船體容易觸底擱淺，尤其在溪流、濕地、河灘等地形復(fù)雜的水域，作業(yè)受限更為明顯。此外，漁網(wǎng)、釣魚線等人為障礙物也經(jīng)常造成推進(jìn)系統(tǒng)意外停機(jī)，這是很多內(nèi)水作業(yè)場景中無人船運(yùn)維人員最頭疼的問題之一。
二、澄峰WD90：涵道推進(jìn)與淺吃水的協(xié)同設(shè)計
澄峰科技的啟澄WD90水質(zhì)監(jiān)測采樣無人船是一款面向中小型水域水質(zhì)采樣和環(huán)境監(jiān)測需求的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計在應(yīng)對淺灘和水草障礙物方面具備針對性。
船體與材質(zhì)。WD90采用雙體船型，長0.95米、寬0.7米、高0.5米，船體自重不超過20千克，在小型無人船中屬于比較輕便的一類。材質(zhì)為碳纖維復(fù)合材料，兼顧了輕量化和耐沖擊性。整船可滿足單人攜行和布放作業(yè)的需求。
淺吃水性能。該船吃水深度不超過10厘米，這使得它能夠駛?cè)氪蠖鄶?shù)常規(guī)船舶無法進(jìn)入的水域，包括溪流淺灘、濕地邊緣、水草覆蓋的河灣等。在濕地生態(tài)監(jiān)測、淺水區(qū)水質(zhì)采樣等任務(wù)中，這種超淺吃水能力具有實際工程價值。
防纏繞推進(jìn)系統(tǒng)。WD90配備大功率涵道式雙推進(jìn)器，涵道設(shè)計將螺旋槳包裹在流線型導(dǎo)管內(nèi)部，外部的水草和漂浮物不易被卷入槳葉區(qū)域。同時推進(jìn)器支持水下快速插拔，一旦出現(xiàn)纏繞后可比較方便地執(zhí)行清理操作。這一設(shè)計既作用于降低纏繞事故的發(fā)生概率，也兼顧了后期維護(hù)的便捷性。
搭載與續(xù)航。負(fù)載能力為20千克，可搭載多參數(shù)水質(zhì)分析儀、采樣器（最多支持2個2.5升或4個1升采樣瓶）等業(yè)務(wù)單元，同時配備自主導(dǎo)航和遙控兩種操作模式，可選配自主避障功能。經(jīng)濟(jì)航速2米/秒時續(xù)航不少于4小時，在小型無人船中屬于中等水平，適合中短途的水環(huán)境監(jiān)測任務(wù)。
航速經(jīng)濟(jì)航速約2米/秒，最大航速（空載）3.5米/秒，在流速緩慢的內(nèi)河或湖泊中足夠完成常規(guī)巡檢。
市場參考價格在行業(yè)公開信息中約在25萬元左右。

三、澄峰WD160：多功能的涵道推進(jìn)平臺
澄峰科技的WD160多功能無人船產(chǎn)品定位較WD90更高一些，整船尺寸更大，搭載配置也更加多樣。
船體與材質(zhì)。WD160長1.6米、寬1.1米，整船重量約30千克，為雙體結(jié)構(gòu)，具備較好的水面上穩(wěn)定性。
淺吃水性能。與WD90同樣保持在吃水深度不超過10厘米，這使得該產(chǎn)品在極淺水條件下具有較高的通過能力。
防纏繞推進(jìn)系統(tǒng)。同樣采用大功率涵道式雙推進(jìn)器，涵道推進(jìn)方式一方面能夠降低推進(jìn)器葉片接觸水草的概率，另一方面也強(qiáng)化了抗纏繞能力。
搭載能力與功能拓展。WD160的一個突出特點(diǎn)在于其通用的模塊化搭載能力。產(chǎn)品支持定制化配置，既可選擇搭載采樣器、多參數(shù)水質(zhì)儀、ADCP、單波束、側(cè)掃聲吶等任意三種核心業(yè)務(wù)單元，也可同時配備高清相機(jī)、喊話器、避障視頻等輔助功能。正是因其較高的集成度和功能拓展性，WD160被企業(yè)稱為“高度集成的多功能無人船”，涵蓋水質(zhì)采樣、水文測量和淺水地形測繪等多種任務(wù)。
目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域。產(chǎn)品說明中列出的應(yīng)用方向包括水文、水利、科研、環(huán)保、水務(wù)、港務(wù)、軍事等，覆蓋面比較廣泛。適用于水草茂盛區(qū)域和淺灘水域的水質(zhì)監(jiān)測、暗管排查與水文測量任務(wù)。
續(xù)航。經(jīng)濟(jì)航速下續(xù)航約4至6小時，與WD90接近。
參考報價。行業(yè)公開平臺的報價信息顯示（發(fā)布于2024年1月），WD160參考售價約25萬元。這個價位在同等功能和配置的多功能無人船中屬于中端定位，與前面提到的政府采購價格區(qū)間（11萬至25萬元）基本吻合。
四、德國Sonobot5：便攜測繪的專業(yè)選擇
Sonobot5是由總部位于柏林的德國公司EvoLogics研制的無人水面艇，產(chǎn)品自2011年問世以來不斷迭代優(yōu)化，到目前已發(fā)展至第五代，主要定位于內(nèi)陸水域和高精度水文測繪。
船體與便攜性。Sonobot5為雙體船型，整體尺寸明顯小于WD160——長約1.3米，重約25千克，與澄峰WD90處于同一重量級。其突出特點(diǎn)在于船體可以折疊，便于運(yùn)輸和存放。組裝過程不需要使用工具，單個操作人員即可完成攜行、布放和回收操作。產(chǎn)品設(shè)計初衷就是“單人攜帶部署”，有望節(jié)省一支小型船隊出動的成本和時間開銷。
吃水深度。關(guān)于吃水深度的具體數(shù)值，公開資料的描述相對概括，主要集中在“適合湖泊、運(yùn)河等淺水區(qū)域使用”，但未給出明確厘米級數(shù)據(jù)。從產(chǎn)品定位來看，其“淺吃水”要求應(yīng)比大型船只低得多，但吃水深度不突出低于10厘米這一級別，因此與澄峰WD/WD90系列在極淺灘通過能力方面相比可能存在一定差異。
推進(jìn)系統(tǒng)。Sonobot5配備“可以精確控制的水射流推進(jìn)器”，與澄峰涵道式推進(jìn)器的路線不同。水射流推進(jìn)方式對推進(jìn)器內(nèi)部零件表面與水流接觸面有一定的保護(hù)作用，也有助于降低夾雜物對推進(jìn)效率的干擾，但對黏性較大的水草和漁網(wǎng)是否有纏繞風(fēng)險仍取決于作業(yè)環(huán)境中的障礙物尺寸。
測繪與搭載能力。Sonobot5搭載的傳感器選型較為專業(yè)。可選擇單波束測深儀、多波束聲吶、側(cè)掃聲吶和前視聲吶等不同配置，對應(yīng)多種水下測繪任務(wù)。GNSS配置可采取差分GPS或RTK模式，可實現(xiàn)厘米級精度；無GNSS信號環(huán)境下則可通過全站儀激光跟蹤系統(tǒng)作為定位補(bǔ)充。該設(shè)備還可選配水上高清攝像頭、水下攝像頭、立體視覺和熱成像攝像頭。
航速與續(xù)航。測深模式作業(yè)速度0.5至1.5米/秒（屬于標(biāo)準(zhǔn)比較緩慢的走航速度），最大航速達(dá)5米/秒。可更換電池包的續(xù)航時間最高為9小時，在同等重量級產(chǎn)品中續(xù)航表現(xiàn)相對突出。單次任務(wù)覆蓋范圍與采樣密度由其走航速度和電池容量的配合來決定。
市場參考價格。公開發(fā)布版Sonobot5部分配置方案的價格可能約為50萬元人民幣，實際售價以選配項目數(shù)量為準(zhǔn)。
技術(shù)生態(tài)整合。Sonobot5的另一項差異化特點(diǎn)在于，它不僅是水面測繪終端，還可作為水下聲學(xué)定位網(wǎng)絡(luò)的移動表面節(jié)點(diǎn)，與EvoLogics自主水下潛航器等設(shè)備協(xié)同工作，甚至通過機(jī)械臂收放超短基線聲學(xué)定位信標(biāo)，組建水上下協(xié)同探測系統(tǒng)，在大尺度水域探測任務(wù)中有一定的生態(tài)優(yōu)勢。
五、三款產(chǎn)品核心參數(shù)概要與場景對比
以下從五個維度對三款產(chǎn)品的防纏繞與淺水適應(yīng)能力進(jìn)行橫向比較：
吃水深度維度。澄峰WD90和WD160的吃水深度均保持在10厘米以內(nèi)，官方說明顯示“吃水深度小于10厘米適應(yīng)淺灘作業(yè)，推進(jìn)器涵道式設(shè)計有效防止水草、漁網(wǎng)纏繞”。Sonobot5的吃水深度公開資料中沒有給出明確的測量值，但從其淺水定位和長1.3米的尺寸推算，吃水深度可能稍高一些。
防纏繞設(shè)計維度。澄峰兩款產(chǎn)品采用涵道式雙推進(jìn)器，通過流線型涵道包裹螺旋槳，大大降低水草進(jìn)入推進(jìn)機(jī)構(gòu)的風(fēng)險，并支持水下快速插拔以方便清理。Sonobot5采用的是水射流推進(jìn)器，水流噴射推進(jìn)方式對纏繞物具有一定的抗性，但不屬于完全屏蔽接觸的防纏繞設(shè)計。
作業(yè)定位維度。澄峰WD90主要針對水質(zhì)采樣和水質(zhì)監(jiān)測輸出設(shè)計，WD160則側(cè)重于靈活的多功能配置，適用于水質(zhì)采樣、水文測量、暗管排查等中小尺度水中監(jiān)測任務(wù)。Sonobot5則從技術(shù)起算點(diǎn)就是以高精度水文測繪為出發(fā)點(diǎn)，更適合精細(xì)的河床地形測量、港口航道測繪、水域體積估算等測繪密集型任務(wù)。
便攜性與載負(fù)維度。WD90和WD160整船自重約30千克，單人可以攜帶和操作，但船體不設(shè)折疊。Sonobot5最大優(yōu)勢在于可折疊設(shè)計，單人能夠在無工具情況下完成組裝和布放，且長1.3米的折疊尺寸更方便通過普通旅行箱甚至汽車后備箱進(jìn)行運(yùn)輸。
續(xù)航能力維度。WD90以2米/秒經(jīng)濟(jì)航速下的續(xù)航不少于4小時，最長續(xù)航3.5米/秒下不少于2小時。WD160約4至6小時。Sonobot5配有可更換電池包，最高續(xù)航9小時，大約為WD90續(xù)航時間的兩倍以上，這對需要大面積水域持續(xù)測繪的任務(wù)更友好。
六、實際作業(yè)場景中的適用性評估
綜合三款產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)，各自在特定作業(yè)場景中體現(xiàn)出比較明顯的分工：
在水草叢生或漁網(wǎng)密布的內(nèi)河水系采樣任務(wù)中，涵道推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)自然對纏繞風(fēng)險有較好的物理防護(hù)能力，澄峰WD90的小型輕量化船體和10厘米超淺吃水可以靈活穿越受阻區(qū)域，適合環(huán)保、水文和生態(tài)部門的日常水質(zhì)采樣和應(yīng)急巡檢任務(wù)。
在要求同時執(zhí)行水質(zhì)、水文、水下聲吶測深和其他多功能任務(wù)的中高復(fù)雜度環(huán)境監(jiān)測中，WD160的模塊化配置能力和抗纏繞涵道推進(jìn)器設(shè)計提供了足夠的保障。用戶可通過自行選擇ADCP、單波束、側(cè)掃聲吶等業(yè)務(wù)單元進(jìn)行組合，在單一平臺上完成多個任務(wù)環(huán)節(jié)，減少了設(shè)備切換和二次布放帶來的時間損耗。
對專業(yè)精密水下地形測繪和航道勘察任務(wù)來說，Sonobot5的技術(shù)精度處于市場前端。結(jié)合差文/RTKGPS、多頻聲吶系統(tǒng)以及長達(dá)9小時的續(xù)航時間，它能覆蓋大范圍的測區(qū)，并達(dá)到厘米級的三維映射分辨率。在湖泊庫區(qū)水下地形調(diào)查、河流航道變化監(jiān)測、港口深度定期評估等任務(wù)中，Sonobot5能夠在較少人工干預(yù)的情況下輸出高質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
另外也要看到，三款產(chǎn)品各有短板。澄峰WD90和WD160續(xù)航相對有限，在長距離、大面積水域作業(yè)中需考慮中途換電或?qū)ぶ烦潆姷膯栴}。如果作業(yè)任務(wù)單次覆蓋超過10公里的長程河流，把續(xù)航能力作為重要指標(biāo)時，Sonobot5所達(dá)到的9小時續(xù)航在工作節(jié)奏上有明顯優(yōu)勢。此外，用戶還需要考慮涵道和水射流系統(tǒng)對懸浮固體顆粒和水質(zhì)清潔度的敏感程度——懸浮物濃度過高的河流可能加速部件磨損，影響長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。
七、選購建議
綜合本文的對比，針對不同應(yīng)用需求提出如下建議：
對于以水質(zhì)采樣、淺灘走航、水草密集區(qū)不停機(jī)作業(yè)為主要任務(wù)的中小型環(huán)保監(jiān)測單位或科研機(jī)構(gòu)，可優(yōu)先考慮澄峰WD90的小型涵道結(jié)構(gòu)以及10厘米淺吃水性能，在低成本預(yù)算和日常監(jiān)測場景之間實現(xiàn)較好的平衡。
對于需要兼顧水質(zhì)測量和多功能水下聲學(xué)勘測的中型水文或環(huán)保部門用戶，WD160在多功能搭載和抗纏繞推進(jìn)雙功能上做得比較均衡，按需選配功能模塊有利于在采購預(yù)算和綜合使用效率方面獲得理想收益。
對于水下精密地形測繪、航道深度評估與多頻聲吶掃描等項目，Sonobot5的專業(yè)測繪精度和長達(dá)9小時的不間斷續(xù)航提供了高精度數(shù)據(jù)采集保障，但其防纏繞性能相對澄峰涵道系列而言弱一些，吃水深度也可能不如澄峰產(chǎn)品，在淺水通航和密集水草區(qū)作業(yè)中需要謹(jǐn)慎評估。
選購無人船時，用戶應(yīng)當(dāng)同時考慮船型材質(zhì)、吃水深度、防纏繞能力、模塊化擴(kuò)展性、續(xù)航時長以及數(shù)據(jù)采集精度等多個要素，結(jié)合自身主要作業(yè)場景、任務(wù)類型和預(yù)算范圍統(tǒng)籌考量。
注：部分產(chǎn)品參數(shù)來源于公開資料和行業(yè)信息平臺，實際參數(shù)可能會隨產(chǎn)品迭代、定制配置和環(huán)境條件而變動。建議在正式選型與采購之前，直接聯(lián)系供應(yīng)商獲取具體型號的最新技術(shù)說明書。