Vehiculul subacvatic fără pilot rusesc complet autonom „Poseidon” nu are analogi în lume

Istoria creării sistemelor robotice marine a început în 1898 la Madison Square Garden, când celebrul inventator sârb Nikola Tesla a demonstrat un submarin radiocontrolat la o expoziție. Unii cred că ideea de a crea roboți acvatici a reapărut în Japonia la sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial, dar, de fapt, folosirea „torpilelor umane” a fost prea irațională și ineficientă.

După 1945, dezvoltarea vehiculelor marine telecomandate a mers în două direcții. În sfera civilă, au apărut batiscafele de adâncime, care s-au dezvoltat ulterior în complexe de cercetare robotică. Și birourile militare de proiectare au încercat să creeze vehicule de suprafață și subacvatice pentru a îndeplini o întreagă gamă de misiuni de luptă. Ca urmare, în SUA și Rusia au fost create diverse vehicule de suprafață fără pilot (USV) și vehicule subacvatice fără pilot (UUV).

Marina SUA a început să folosească vehicule marine nelocuite imediat după al Doilea Război Mondial. În 1946, în timpul testelor cu bombe atomice de la atolul Bikini, Marina SUA a colectat de la distanță mostre de apă folosind UAV-uri - bărci controlate radio. La sfârșitul anilor 1960, echipamentele de control de la distanță pentru măturarea minelor au fost instalate pe UAV.

În 1994, Marina SUA a publicat Master Planul UUV, care prevedea utilizarea dispozitivelor pentru războiul cu mine, colectarea de informații și sarcini oceanografice în interesul flotei. În 2004, a fost publicat un nou plan pentru dronele subacvatice. Acesta a descris misiuni de recunoaștere, război cu mine și antisubmarin, oceanografie, comunicații și navigație, patrulare și protecție a bazelor navale.

Astăzi, Marina SUA clasifică UUV-urile și UUV-urile după dimensiune și aplicație. Acest lucru ne permite să împărțim toate vehiculele marine robotizate în patru clase (pentru o comparație ușoară, vom aplica această gradare roboților noștri marini).

Clasa X. Dispozitivele sunt UAV-uri sau UUV-uri mici (până la 3 m), care trebuie să sprijine acțiunile grupurilor de forțe de operațiuni speciale (SSO). Ei pot efectua recunoașteri și pot sprijini acțiunile unui grup de atac naval (CAG).

Clasa Port. UAV-urile sunt dezvoltate pe baza unei ambarcațiuni standard de 7 metri cu un cadru rigid și sunt concepute pentru a îndeplini sarcini maritime de securitate și recunoaștere. În plus, dispozitivul poate fi echipat cu diverse arme de foc sub formă de module de luptă. Viteza unor astfel de UUV-uri, de regulă, depășește 35 de noduri, iar autonomia de funcționare este de aproximativ 12 ore.

Clasa de snorkeler. Este un UUV lung de șapte metri conceput pentru războiul minelor, operațiuni anti-submarine, precum și pentru sprijinirea operațiunilor MTR ale Marinei. Viteza sub apă ajunge la 15 noduri, autonomie - până la 24 de ore.

Clasa Flotei. 1 UAV de 1 metru cu corp rigid. Proiectat pentru războiul minelor, războiul anti-submarin și participarea la operațiuni navale. Viteza dispozitivului variază de la 32 la 35 de noduri, autonomie - până la 48 de ore.

Acum să ne uităm la UAV-urile și UUV-urile care sunt în serviciul Marinei SUA sau sunt dezvoltate în interesul lor.

CUSV (Navă de suprafață fără pilot comun). Barca fără pilot, aparținând clasei Fleet, a fost dezvoltată de Textron. Sarcinile sale vor include patrulare, recunoaștere și operațiuni de lovitură. CUSV este asemănător unei torpiloare convenționale: 11 metri lungime, 3,08 metri lățime și o viteză maximă de 28 de noduri. Poate fi controlat fie de un operator la o distanta de pana la 20 km, fie prin satelit la o distanta de pana la 1.920 km. Autonomia CUSV este de până la 72 de ore, în modul economic - până la o săptămână.

ACTUV (Navă fără pilot pentru traseu continuu anti-submarin). UAV-ul Fleet Class de 140 de tone este un trimaran autonom. Scop: vânător de submarine. Capabil să accelereze până la 27 de noduri, interval de croazieră - până la 6.000 km, autonomie - până la 80 de zile. La bord are doar sonare pentru detectarea submarinelor și mijloace de comunicare cu operatorul pentru a transmite coordonatele submarinului găsit.

Ranger. BPA (Clasa X), dezvoltat de Nekton Research pentru participarea la misiuni expediționare, misiuni de detectare a minelor subacvatice, misiuni de recunoaștere și patrulare. Ranger este conceput pentru misiuni scurte, cu o lungime totală de 0,86 m, cântărește puțin sub 20 kg și se deplasează cu o viteză de aproximativ 15 noduri.

REMUS (Unități de monitorizare a mediului la distanță). Singurul robot subacvatic din lume (X-Class), care a participat la operațiuni de luptă în timpul războiului din Irak din 2003. UUV a fost dezvoltat pe baza vehiculului de cercetare civilă Remus-100 de la Hydroid, o subsidiară a Kongsberg Maritime. Rezolvă sarcinile de desfășurare a lucrărilor de recunoaștere a minei și de inspecție subacvatică în condiții de mare mică adâncime. REMUS este echipat cu un sonar cu scanare laterală cu rezoluție crescută (5x5 cm la o distanță de 50 m), un jurnal Doppler, un receptor GPS, precum și senzori de temperatură și conductivitate electrică a apei. Greutate UUV - 30,8 kg, lungime - 1,3 m, adâncime de lucru - 150 m, autonomie - până la 22 de ore, viteza subacvatică - 4 noduri.

LDUUV (Vehicul submarin fără pilot cu deplasare mare). UUV de luptă mare (Clasa Snorkeler). Conform conceptului comandamentului US Navy, UUV ar trebui să aibă o lungime de aproximativ 6 m, o viteză subacvatică de până la 6 noduri la o adâncime de lucru de până la 250 m. Autonomia de navigație ar trebui să fie de cel puțin 70 de zile. UUV trebuie să efectueze misiuni de luptă și speciale în zone maritime (oceanice) îndepărtate. LDUUV este înarmat cu patru torpile de 324 mm și până la 16 senzori sonar. UUV-ul de atac ar trebui folosit din punctele de coastă, nave de suprafață și de la lansatorul de siloz (lansatorul de siloz) al submarinelor nucleare polivalente din clasa Virginia și Ohio. Cerințele pentru caracteristicile de greutate și dimensiune ale LDUUV au fost în mare măsură determinate de dimensiunile silozurilor acestor bărci (diametru - 2,2 m, înălțime - 7 m).

Roboții marini ai Rusiei

Ministerul rus al Apărării extinde gama de utilizare a UUV-urilor și UUV-urilor pentru recunoașterea maritimă, lupta împotriva navelor și UUV-urilor, războiul minelor, lansarea coordonată de grupuri de UUV-uri împotriva țintelor inamice de mare valoare, detectarea și distrugerea infrastructurii, cum ar fi puterea. cabluri.

Marina Rusă, ca și Marina SUA, consideră integrarea UUV-urilor în submarinele nucleare și nenucleare de generația a cincea o prioritate. Astăzi, roboți marini pentru diverse scopuri sunt dezvoltați pentru Marina Rusă și dislocați în anumite părți ale flotei.

„Căutător”. Barcă robotică multifuncțională fără pilot (Fleet Class - conform clasificării americane). Este dezvoltat de NPP AME (Sankt Petersburg), iar testele sunt în prezent în curs. UAV-ul Iskatel trebuie să detecteze și să urmărească obiectele de suprafață la o distanță de 5 km folosind un sistem de supraveghere optic-electronic, iar obiectele subacvatice - folosind echipamente sonar. Greutatea țintă a sarcinii ambarcațiunii este de până la 500 kg, raza de acțiune este de până la 30 km.

"Mayevka". Distrugător de mină autopropulsat cu telecomandă (STIUM) (clasa Snorkeler). Dezvoltator: Regiunea întreprinderilor de cercetare și producție de stat OJSC. Scopul acestui UUV este să caute și să detecteze minele de ancoră, de fund și aproape de fund folosind un sonar încorporat cu vedere sectorială. Pe baza UUV, dezvoltarea de noi UUV-uri rezistente la mine „Alexandrite-ISPUM” este în curs de desfășurare.

"Clavecin". UUV (Clasa Snorkeler) creată la JSC „TsKB MT „Rubin”” în diferite modificări a fost de mult în serviciu cu Marina Rusă. Este folosit în scopuri de cercetare și recunoaștere, de topografie și cartografiere a fundului mării și de căutare a obiectelor scufundate. „Clavecinul” arată ca o torpilă, de aproximativ 6 m lungime și cântărind 2,5 tone. Adâncimea de scufundare este de 6 km. Bateriile reîncărcabile ale UUV îi permit să parcurgă o distanță de până la 300 km. Există o modificare numită „Harpsichord-2R-PM”, creată special pentru monitorizarea apelor Oceanului Arctic.

"Juno". Un alt model de la SA „CDB MT „Rubin””. Drona robotică (X-Class) are 2,9 m lungime, cu o adâncime de scufundare de până la 1 km și o rază autonomă de 60 km. Lansat de pe nava Juno, este destinat recunoașterii tactice în zona de mare cea mai apropiată de „partea de acasă”.

"Amuletă". UAV-ul (X-Class) a fost dezvoltat și de către Biroul Central de Proiectare al JSC MT Rubin. Lungimea robotului este de 1,6 m Lista sarcinilor include efectuarea de operațiuni de căutare și cercetare asupra stării mediului subacvatic (temperatura, presiunea și viteza sunetului). Adâncimea maximă de scufundare este de aproximativ 50 m, viteza maximă subacvatică este de 5,4 km/h, intervalul de lucru este de până la 15 km.

"Obzor-600". Forțele de salvare ale Flotei Ruse de la Marea Neagră au adoptat UAV (Clasa X) creat de Tethys-PRO în 2011. Sarcina principală a robotului este să exploreze fundul mării și orice obiecte subacvatice. „Obzor-600” este capabil să funcționeze la adâncimi de până la 600 m și să atingă viteze de până la 3,5 noduri. Este echipat cu manipulatoare care pot ridica o sarcină cu o greutate de până la 20 kg, precum și un sonar care îi permite să detecteze obiecte subacvatice la o distanță de până la 100 m.

UUV non-clasă, care nu are analogi în lume, necesită o descriere mai detaliată. Până de curând, proiectul se numea „Status-6”. Poseidon este un UUV complet autonom, în esență un submarin nuclear rapid, de adâncime, furtiv, de dimensiuni mici.

Sistemele de bord și propulsia cu jet de apă sunt alimentate de un reactor nuclear cu un lichid de răcire din metal (LCC) cu o putere de aproximativ 8 MW. Pe submarinele K-27 (Project 645 ZhMT) și Project 705/705K Lira au fost instalate reactoare cu LMC, care puteau atinge o viteză scufundată de 41 de noduri (76 km/h). Prin urmare, mulți experți cred că viteza subacvatică a lui Poseidon este în intervalul de la 55 la 100 de noduri. În același timp, robotul, modificându-și viteza pe o gamă largă, poate face tranziția la o gamă de 10.000 km la adâncimi de până la 1 km. Acest lucru exclude detectarea acestuia de către sistemul hidroacustic anti-submarin SOSSUS desfășurat în oceane, care controlează abordările către coasta SUA.

Experții au calculat că Poseidon la o viteză de croazieră de 55 km/h poate fi detectat nu mai mult decât la o distanță de până la 3 km. Dar detectarea este doar jumătate din bătălie, nici o torpilă existentă sau promițătoare din marinele NATO nu va putea ajunge din urmă pe Poseidon sub apă. Cea mai adâncă și mai rapidă torpilă europeană, MU90 Hard Kill, lansată în urmărire cu o viteză de 90 km/h, o va putea urmări doar 10 km.

Și acestea sunt doar „florile”, iar „bobul” este un focos nuclear de clasă megatoni pe care Poseidon îl poate transporta. Un astfel de focos poate distruge o forță de portavion (ACF), formată din trei portavioane de atac, trei duzini de nave de escortă și cinci submarine nucleare. Și dacă va ajunge în apele unei baze navale mari, atunci tragedia de la Pearl Harbor din decembrie 1941 va fi redusă la nivelul unei ușoare frică copilărească...

Astăzi oamenii își pun întrebarea, câți „Poseidoni” pot fi pe submarinele nucleare ale proiectului 667BDR „Squid” și 667BDRM „Dolphin”, care sunt desemnate în cărțile de referință ca transportatori de submarine ultra-mici? Răspund, este suficient ca portavionul unui potențial inamic să nu părăsească bazele de destinație.

Cei doi principali jucători geopolitici - SUA și Rusia - dezvoltă și produc tot mai multe UAV-uri și UUV-uri noi. Pe termen lung, acest lucru poate duce la schimbări în doctrinele și tacticile de apărare maritimă pentru desfășurarea operațiunilor navale. Atâta timp cât roboții navali depind de transportatori, nu trebuie așteptate schimbări drastice, dar faptul că aceștia au făcut deja modificări în echilibrul forțelor navale devine un fapt incontestabil.

Alexey Leonkov, expert militar al revistei Arsenalul Patriei

Lista de abrevieri.

Introducere.

1. Probleme de terminologie și clasificare.

2. Excursie istorică.

2.1. Dezvoltarea RMN în străinătate.

2.2. Dezvoltarea RMN-ului intern.

3. Caracteristici și perspective ale tehnologiilor utilizate.

3.1. Comunicare și interacțiune.

3.2. Navigare.

3.3. Mutătorii.

4. Utilizarea RMN în scopuri militare.

5. Aplicarea RMN-ului când se lucrează la raft.

6. Rețele de senzori fără fir și aplicarea lor pe mare.

7. Comunități de roboți care interacționează

8. Robotică marină + realitate augmentată.

Concluzie.

Literatură.

Aplicații. Anexa 1. „Catalogul reglementărilor tehnice interne și străine”. Anexa 2. „Catalogul AUV-urilor interne și străine”.

Lista de abrevieri.

AUV - vehicul subacvatic autonom nelocuit

ROV - vehicul subacvatic nelocuit telecomandat

INS – sistem de navigație inerțial

GANS - sistem de navigație hidroacustic

GANS DB – GANS cu ampatament lung

GANS KB - GANS cu ampatament scurt

GANS UKB – GANS cu ampatament ultrascurt

UUV - vehicul subacvatic nelocuit

PPA – antenă de transmisie-recepție

OPA - vehicul subacvatic cu echipaj

AR (augmented reality) - realitate augmentată

AUV (autonomous underwater vehicle) - vehicul subacvatic autonom

ROV (vehicul operat de la distanță) - vehicul controlat de la distanță (în mișcare)

SAUV (vehicul subacvatic autonom la soare) - AUV alimentat cu energie solară

UUV (Unmanned Underwater Vehicle) - vehicul subacvatic nelocuit

USV (Unmanned Surface Vehicle) - vehicul de suprafață nelocuit

UXV (Unmanned Generic Vehicle) – un vehicul nelocuit dintr-o clasă generală (orice)

Introducere

Dacă ai pierdut un ac într-un car de fân în copilărie, îl vei găsi, în cel mai bun caz, până la pensie. Dar dacă mobilizați locuitorii celui mai apropiat furnicar pentru a rezolva această problemă, atunci acul vă va fi adus în două minute. Testat de mai multe ori. Dacă nu a fost posibil să ajungi la o înțelegere cu furnicile, atunci poți atrage studenți de la o universitate tehnică pasionați de robotică. Sunt destul de capabili să creeze un grup de dispozitive miniaturale echipate cu senzori magnetici, capabile să se miște și să interacționeze între ele. Crearea de roboți capabili să interacționeze între ei pentru a rezolva cât mai eficient o problemă dată este o nouă direcție în dezvoltarea roboticii, numită „roboți de turmă”, ai căror apologeți promit o revoluție în rezolvarea multor probleme care necesită multă muncă. Vom vorbi despre roboții de turmă în penultimul capitol al recenziei noastre. Apropo, dacă roboții roi sunt lipsiți de capacitatea de a se mișca, atunci vom trece la un altul, de asemenea promițător, dar precedându-i în timp, subiect științific și practic - subiectul rețelelor de senzori fără fir.

S-au obținut deja rezultate practice interesante în această direcție. Vom prezenta principiile construcției și exemple de implementare a rețelei în capitolul 6 al revizuirii.

Între timp, este timpul să ne amintim că recenzia noastră este dedicată utilizării roboticii în special pe mare, și nu pe uscat sau pe cer, de exemplu. va trebui să vă imaginați că căutați un ac nu într-un car de fân, ci într-o plantație de alge, ceea ce va părea o sarcină care necesită mai multă muncă. Wi-Fi practic nu funcționează în apă, propagarea undelor electromagnetice este extrem de dificilă și este dificil să se folosească canalul optic, adică. problemele de comunicare, interacţiune, navigaţie, supraveghere etc. capătă specificitate proprie, pur maritimă. Al treilea capitol al revizuirii este dedicat caracteristicilor implementării comunicației, interacțiunii, navigației, propulsoarelor, senzorilor și manipulatorilor în roboții marini.

Sistemele robotice moderne sunt utilizate în aproape toate domeniile ingineriei subacvatice. Cu toate acestea, principalele domenii de aplicare a acestora sunt: ​​militare, lucrări de extracție și transport de combustibil și materii prime, operațiuni de căutare și salvare și cercetare oceanografică. Caracteristicile utilizării lor în aceste domenii și exemple de aplicare pot fi găsite în capitolele 4–5 ale revizuirii. În aceste domenii s-au înregistrat cele mai mari progrese în ultimii ani în ceea ce privește utilizarea noilor tehnologii de comunicare și navigare a vehiculelor subacvatice, dotarea acestora cu noi senzori și manipulatoare și creșterea eficienței managementului și întreținerii. Anexa prezintă un catalog de ROV-uri și AUV-uri moderne.

Așadar, de ce nu vedem roboți pe câmpurile țării care caută ace în carurile de fân? Da, pentru că nimeni nu le-a stabilit astfel de sarcini. Se pare că acele au încetat să se piardă. Dar, serios vorbind, stabilirea sarcinilor și elaborarea scenariilor pentru utilizarea roboticii în rezolvarea problemelor practice, inclusiv luarea în considerare a perspectivelor de dezvoltare a acestui domeniu, este cea mai importantă sarcină organizațională. Nu fără motiv, în planurile Pentagonului pentru următorii ani, proiectelor de dezvoltare a conceptelor de utilizare a roboticii în armată li se acordă aceeași importanță ca și proiectelor de dezvoltare a roboților înșiși. Mai mult, acestea au prioritate pentru că pot oferi un impuls și pot determina direcția de proiectare a sistemelor robotizate. Vom prezenta propunerile noastre cu privire la această problemă și alte probleme în dezvoltarea roboticii marine (MR) în Rusia în Concluzia acestei revizuiri.

Explorarea adâncurilor Oceanului Mondial este o sarcină nu mai puțin complexă și periculoasă decât explorarea spațiului cosmic. Și în ceea ce privește importanța economică și de mediu, este chiar o prioritate mai mare. În rezolvarea acestei probleme, robotica marină este chemată să joace nu doar rolul unui asistent uman, ci și al unui participant cu drepturi depline, deoarece nu numai că ar trebui să facă adâncurile oceanului mai accesibile și mai sigure pentru oameni, ci ar trebui să asigure cea mai mare parte. a muncii asupra studiului şi dezvoltării lor.

1. Probleme de terminologie și clasificare.

În domeniul roboticii marine, o singură terminologie general acceptată nu a fost încă dezvoltată. Unii experți folosesc expresii în care cuvântul de bază este „robot”, de exemplu: roboți marini, robotică marină, complexe sau sisteme robotice etc. Alții încearcă să renunțe la termenul „robot”, concentrându-se pe expresii mai clare din punct de vedere etimologic, de exemplu „ vehicul subacvatic nelocuit” (NPA). În această recenzie, vom adera la terminologia care a apărut din lucrările lui M.D. Ageev și ale colegilor săi de la Institutul de Tehnologii Marine din Filiala din Orientul Îndepărtat al Academiei Ruse de Științe, pe care a condus-o din 1988 până în 2005, aducându-i un omagiu. contribuția lor la dezvoltarea roboticii marine interne. Aceștia sunt termeni precum „vehicul subacvatic fără pilot” (UUV), „vehicul subacvatic fără pilot controlat de la distanță” (ROUV), „vehicul subacvatic fără pilot autonom” (AUV) și o serie de alții. Totodată, în text veți găsi și tot felul de termeni „robotici”, pentru a nu denatura ideile și concluziile autorilor care i-au folosit în lucrările lor. Oricum ar fi, nu vedem aici o mare contradicție, deoarece un UUV este doar un dispozitiv care funcționează sub apă (sau la suprafața mării, sau chiar deasupra suprafeței apei - o dronă marină) și un complex sau sistem robotic este deja un suport al vasului și m.b. un sistem de balize de navigație, fără de care dispozitivul nu poate face pentru a-și îndeplini misiunea. Așa că diversitatea în terminologie, sperăm, nu va deruta pe nimeni. Totul ar trebui să fie clar din context.

De asemenea, nu există o uniformitate în sursele străine pe această temă. Mai des decât altele, se folosește termenul ROV (vehicul operat de la distanță) - un vehicul controlat de la distanță (în mișcare) sau în loc de vehicul - navă, de exemplu. navă. Abrevieri precum UUV (Unmanned Underwater Vehicle) - vehicul subacvatic nelocuit, USV (Unmanned Surface Vehicle) - vehicul de suprafață nelocuit, UXV (Unmanned Generic Vehicle) - vehicul nelocuit dintr-o clasă generală (orice) etc Caz, autorii permit interpretarea foarte liberă a acestor termeni, în special ROV. Există și alți termeni și abrevieri care sunt similare în semantică, asupra cărora nu ne vom concentra acum. În orice caz, puteți utiliza întotdeauna secțiunea „Lista de abrevieri” a acestei recenzii.

Clasificare.

Clasificarea în orice direcție științifică este o problemă conceptuală atât în ​​ceea ce privește interacțiunea dintre specialiști, cât și în ceea ce privește dezvoltarea acestei direcții. Diversitatea actelor juridice create în lume face dificilă clasificarea lor strictă. Cu toate acestea, au fost propuse unele scheme de clasificare pe care se poate baza.

În primul rând, este bine cunoscut faptul că vehiculele subacvatice sunt împărțite în locuite și nelocuite - UAV și UUV. Vehiculele cu echipaj personal pot fi hiperbare sau normobare (o carenă durabilă protejează hidronauții de presiunea apei). Aceste două subgrupuri sunt împărțite în continuare în autonome și legate.

Vehiculele nelocuite sunt împărțite în primul rând în telecomandate și autonome.

Cel mai adesea, greutatea, dimensiunile, autonomia, modul de mișcare, prezența flotabilității, adâncimea de lucru, modelul de desfășurare, scopul, caracteristicile funcționale și de proiectare, costul și altele sunt utilizate ca caracteristici de clasificare ale RTC-urilor marine (NLA).

Clasificare în funcție de caracteristicile de greutate și dimensiune:

• - microPA (PMA), greutate (uscat) - mini-PA, greutate 20–100 kg, interval de croazieră de la 0,5 la 4000 mile marine, adâncime operațională până la 2000 m;
• - RV-uri mici, greutate 100–500 kg. În prezent, PA din această clasă reprezintă 15–20% și sunt utilizate pe scară largă în rezolvarea diferitelor probleme la adâncimi de până la 1500 m;
• - RV mediu, greutate mai mare de 500 kg, dar mai mică de 2000 kg;
• - RV-uri mari, greutate > 2000 kg.

Clasificare în funcție de caracteristicile formei structurii de susținere:

• - forma clasica (cilindrica, conica si sferica);
• - bionic (tipuri plutitoare și târâtoare);
• - forma de planor (aeronava);
• - cu un panou solar pe partea superioară a corpului (forme plate);
• - UUV-uri cu târare pe o bază pe șenile;
• - formă serpentină.

Clasificarea RTK marine (NPA) în funcție de gradul de autonomie.

Un AUV trebuie să îndeplinească trei condiții principale de autonomie: mecanică, energetică și informațională.

Autonomia mecanică presupune absența oricărei conexiuni mecanice sub forma unui cablu, cablu sau furtun care conectează UAV-ul cu nava purtătoare sau cu stația de fund sau baza de țărm.

Autonomia energetică presupune prezența la bordul UAV a unei surse de energie sub formă, de exemplu, de baterii, pile de combustie, un reactor nuclear, un motor cu ardere internă cu ciclu de funcționare închis etc.

Autonomia informațională a UUV presupune absența schimbului de informații între dispozitiv și nava purtătoare, sau stația de fund sau baza de coastă. În acest caz, UUV-ul trebuie să aibă și un sistem de navigație inerțial autonom.

Clasificarea RTK marine (NLA) conform principiului informației pentru generația corespunzătoare de NLA.

RTC VN (AUV) autonom marin de prima generație funcționează conform unui program rigid predeterminat, neschimbabil. UUV-urile de prima generație controlate de la distanță (RC) sunt controlate în buclă deschisă. În aceste dispozitive cele mai simple, comenzile de control sunt trimise direct la sistemul de propulsie fără utilizarea feedback-ului automat.

AUV-urile din a doua generație au un sistem extins de senzori. A doua generație de DUNPA presupune prezența unui feedback automat asupra coordonatelor de stare ale obiectului de control: înălțimea deasupra fundului, adâncimea de scufundare, viteza, coordonatele unghiulare etc. Aceste coordonate următoare sunt comparate în pilot automat cu cele date, determinate de operatorul.

AUV-urile de a treia generație vor avea elemente de inteligență artificială: capacitatea de a lua independent decizii simple în cadrul sarcinii generale care le sunt atribuite; elemente de vedere artificială cu capacitatea de a recunoaște automat imagini simple; oportunitatea de auto-învățare de bază cu adăugarea propriei baze de cunoștințe. DUNPA-urile de a treia generație sunt controlate de operator în mod interactiv. Sistemul de control de supraveghere presupune deja o anumită ierarhie, constând dintr-un nivel superior, implementat în calculatorul navei de transport, și un nivel inferior, implementat la bordul modulului subacvatic.

În funcție de adâncimea scufundării de obicei considerate: RV-uri de mică adâncime cu o adâncime de scufundare de până la 100 m, RV-uri pentru lucru pe raft (300–600 m), dispozitive de adâncimi medii (până la 2000 m) și RV-uri de adâncimi mari și extreme (6000 m și mai mult).

În funcţie de tipul sistemului de propulsie Este posibil să se facă distincția între UUV-uri cu un grup de cârmă tradițional, UUV-uri cu un sistem de propulsie bazat pe principii bionice, cu propulsie cu jet de apă și UUV-uri - planoare cu un sistem de propulsie care folosește modificări de trim și flotabilitate. La rândul lor, RV-urile cu elice sunt împărțite în electrice și electrohidraulice. Caracteristicile diferitelor propulsoare sunt discutate în secțiunea 3.3.

În plus, într-o serie de lucrări, documentele de reglementare sunt împărțite în cele de inspecție și de lucru. În primul rând, acest lucru se aplică TNLA. ROV-uri de inspecție înseamnă dispozitive ușoare și de dimensiuni medii concepute pentru inspecție, fotografie subacvatică, cercetare folosind diverși senzori, iar ROV-uri de lucru înseamnă ROV-uri grele, cu o greutate de până la câteva tone, ROV-uri concepute pentru a efectua lucrări folosind manipulatoare și diverse unelte, precum și pentru ridicarea încărcăturii. . Lucrarea oferă următorul tabel de clasificare a TNLA.

Această clasificare nu reflectă în niciun fel noile tendințe în rețelele de senzori fără contact („plancton inteligent”) și roboții care roiesc, dar aceasta este aparent o chestiune de viitor apropiat. Când apar exemple de implementare a acestor tehnologii în proiecte maritime reale, atunci clasificarea se va putea adapta.

În această recenzie, acordăm o atenție egală ROV-urilor și AUV-urilor. Fiecare dintre aceste tipuri de robotică marină are propriul său domeniu de aplicare, care este direct legat de avantajele și dezavantajele caracteristice fiecărui tip. Principalul avantaj al ROV-ului este că este conectat prin cablu la vasul suport, adică. complet alimentat cu energie și informații. Poate funcționa sub apă atât timp cât se dorește, poate fi controlat prompt de un operator de la bordul navei de transport și poate transporta o încărcătură mare - unelte, manipulatoare puternice, echipamente de iluminat. De fapt, ROV poate fi clasificat doar ca robotică, mai degrabă, este un complex instrumental controlat de la distanță. ROV-urile efectuează cel mai mare volum de lucrări de inspecție și căutare, salvare, reparații și construcții. În același timp, atașarea rigidă la nava purtătoare este, de asemenea, principalul dezavantaj al ROV-urilor, care nu le permite să îndeplinească funcții legate de funcționarea autonomă, de exemplu, recunoaștere ascunsă, sabotaj, penetrare în spații în care un cablu extern ar deveni un împiedicare. Și o rețea de senzori sau dispozitive mobile pentru lucru pe suprafețe mari nu poate fi construită din ROV-uri. Prin urmare, AUV-ul are și propriul său domeniu de activitate destul de extins. Din păcate, AUV-urile au cel puțin două dezavantaje serioase. Acestea sunt comunicații subacvatice și o resursă de energie limitată, iar navigația subacvatică lasă mult de dorit. Lucrările științifice pentru rezolvarea acestor probleme se desfășoară destul de activ, care vor fi discutate în secțiunile relevante ale revizuirii, iar dacă vor aduce rezultate practice, acest lucru va oferi un stimulent suplimentar puternic pentru dezvoltarea roboticii marine.

2. Excursie istorică.

2.1. Dezvoltarea RMN în străinătate.

Începutul producției și utilizării vehiculelor subacvatice nelocuite în străinătate poate fi considerat la sfârșitul anilor 50 și începutul anilor 60 ai secolului trecut, când Marina SUA a preluat serios dezvoltarea acestei zone.

Astfel, la începutul anilor ’60, a fost creat un model ROV de mare succes, care poate fi considerat prototipul tuturor vehiculelor subacvatice moderne cu legături. Dispozitivul se numea Vehicul de cercetare subacvatic controlat prin cablu (CURV) și avea un cadru tubular cu patru flotabilitate în formă de torpilă și o lungime totală de 3,3 m, o lățime și o înălțime de 1,2 m fiecare motoare cp. La bord se aflau: un sonar și hidrofon, o cameră TV și lămpi, precum și o cameră pentru film de 35 mm. CURV a fost echipat cu un manipulator cu 7 funcții cu o prindere pentru a prinde obiecte cilindrice mari. Toate unitățile, inclusiv motoarele, erau hidraulice. Adâncimea de scufundare a CURV a fost de 600 m. Ulterior, modificările CURV II și CURV III au fost create cu o adâncime de scufundare de până la 6000 m. Una dintre aceste operațiuni a constat în căutarea și ridicarea unei bombe cu hidrogen de la o adâncime de 869 m în zona Palomares (Spania) în 1966.

În anii 70, Marea Britanie și Franța s-au alăturat activ la crearea vehiculelor subacvatice nelocuite, iar de la sfârșitul anilor 70 și mai ales în anii 80, Germania, Norvegia, Canada, Japonia, Olanda și Suedia s-au alăturat activ în cursă. Și dacă inițial producția de NPA a fost finanțată de stat, iar utilizarea lor a fost limitată în principal la sfera militară, atunci deja în anii 80 volumul principal al producției lor a început să cadă asupra companiilor comerciale, iar domeniul de aplicare s-a extins la domeniul afacerilor și științei. Acest lucru s-a datorat, în primul rând, dezvoltării intensive a zăcămintelor de petrol și gaze offshore.

În anii 90, ROV-urile au trecut bariera de adâncime de 6000 m ROV-ul japonez JAMSTEC Kaiko a atins o adâncime de 10.909 m în șanțul Marianei. Marina SUA a început să înlocuiască sistemele de salvare controlate de pilot cu sisteme modulare bazate pe vehicule fără pilot operate de la distanță.

Apariția pe piață a unei game largi de modele NPA a condus la o căutare activă a unor noi domenii de aplicare a acestora, iar aceasta, la rândul său, a găsit un răspuns din partea dezvoltatorilor și producătorilor de NPA. Un astfel de proces reciproc, care stimulează dezvoltarea acestei direcții, încă se întâmplă. În prezent, există peste 500 de companii de producție NPA dintr-o varietate de țări care operează pe piața străină de robotică marină, inclusiv chiar și țări precum Islanda, Iran și Croația.

2.2. Dezvoltarea RMN-ului intern.

În țara noastră, crearea vehiculelor subacvatice nelocuite a început aproximativ în aceiași ani ca și în străinătate. La Institutul de Oceanologie în 1963. dezvoltarea a început, iar în 1968. Au apărut ROV „CRAB” și „Manta 0.2”, echipate cu o cameră de televiziune și un manipulator.

Contribuții semnificative la dezvoltarea roboticii marine în diferite momente au fost aduse de organizații precum:

• - Institutul de Probleme Tehnologice Marine FEB RAS (IPMT FEB RAS);
• - Institutul de Oceanologie RAS numit după. Shirshova;
• - Şcoala Tehnică Superioară din Moscova numită după. Bauman;
• - Institutul de Mecanică al Universității de Stat din Moscova;
• - Institutul Central de Cercetare „Gidropribor”;
• - Institutul Politehnic din Leningrad;
• - Centrul de Inginerie „Glubina”;
• - CJSC Intershelf-STM;
• - Centrul Științific de Stat „Yuzhmorgeology”;
• - Indel-Partner LLC;
• - Întreprinderea Unitară Federală de Stat „Biroul de Proiectare de Inginerie Oceanologică al Academiei Ruse de Științe”.

În prezent, Tethys Pro OJSC operează activ pe piața rusă, oferind consumatorilor ruși produse de la producători străini de top, asigurând localizarea și suportul tehnic al acestora.

Institutul de Probleme Tehnologice Marine, Filiala din Orientul Îndepărtat a Academiei Ruse de Științe a fost creat în 1988. pe baza departamentului de mijloace tehnice subacvatice a Institutului de control automat al Centrului științific din Orientul Îndepărtat al Academiei de Științe a URSS.

În diferite momente, institutul a creat AUV-uri „Skat”, „Skat-geo”, „L-1”, „L-2”, „MT-88”, „Tiflonus”, „OKRO-6000”, „CR-01A”. ” ”, „Clavecin”, „Pilgrim” de dimensiuni mici, AUV cu energie solară (SUNPA); ROV seria „MAX” (dispozitiv de dimensiuni mici cu comunicare prin cablu). În total pentru perioada 1974-2010. Au fost create peste 20 de vehicule subacvatice nelocuite în diverse scopuri.

Dispozitivele create la institut au fost folosite în operațiuni de salvare, pentru căutarea obiectelor scufundate și pentru examinarea structurilor subacvatice: conducte, suporturi de platformă și structuri de ancorare. O operațiune unică în Marea Sargasilor pentru căutarea și examinarea submarinului nuclear „K-219”, care s-a scufundat în 1987. la o adâncime de 5500 m, a fost prima operațiune din lume la adâncime efectuată exclusiv de un vehicul subacvatic autonom fără pilot (L-2). Complexul robotizat creat a fost folosit pentru a supraveghea zona în care submarinul nuclear K-8 s-a prăbușit în Atlanticul de Nord și pentru a căuta un avion de pasageri sud-coreean în zona insulei. Sakhalin. În 1989, aparatul L-2 a participat la operațiuni de căutare și salvare în Marea Norvegiei în zona accidentului submarinului nuclear K-287 (Komsomolets).

În 1990 AUV „MT-88” a primit o diplomă internațională INTERVENȚIE/ROV”90 de gradul întâi la San Diego (SUA) pentru cea mai bună lucrare a anului și contribuția la progresul roboticii subacvatice globale.

La Institutul de Oceanologie, după cum am menționat mai sus, au fost create primele ROV-uri interne din seriile „CRAB” și „Manta”.

La Școala Tehnică Superioară din Moscova numită după. Bauman Cercetările privind crearea de echipamente subacvatice au început la sfârșitul anilor 60 la departamentul SM-7. Până în prezent, departamentele „Inginerie oceanică” și „Roboți și vehicule subacvatice” formează specialiști în dezvoltarea vehiculelor subacvatice. La centrul de inginerie „Glubina”, împreună cu profesorii și studenții secției „Roboți și vehicule subacvatice”, a fost creat ROV-ul multifuncțional „Kalan”. Apropo, Centrul de inginerie „Glubina” la începutul anilor 90 a dezvoltat un alt ROV de inspecție de dimensiuni mici „Belyok”.

Institutul Central de Cercetare „Gidropribor” a fost remarcat pentru dezvoltarea ROV „TPA-150”, „TPA-200” și „Rapan”. Cu toate acestea, în timpul operațiunii la Rapana, au fost identificate o serie de deficiențe și utilizarea sa a fost întreruptă.

În 1990 Pe piață a apărut compania ZAO din Leningrad „Intershelf-STM” cu dezvoltările sale de ROV-uri, care au fost ulterior echipate cu nave Ecopatrol. În 1998 Această organizație, comandată de Exxon, a efectuat lucrări pentru a studia suprafețe mari ale fundului mării, ca parte a unui proiect de dezvoltare a zăcămintelor de petrol și gaze offshore.

Centrul Științific de Stat „Yuzhmorgeology” se bazează pe coasta Mării Negre, la 40 km de Novorossiysk. Această organizație este dezvoltatorul și proprietarul a trei ROV-uri „RT-1000 PLI”, „PTM 500” și „PT 6000M”.

Cu ajutorul acestor dispozitive s-au efectuat o întreagă gamă de lucrări tehnice subacvatice: căutarea locurilor de înmormântare a armelor chimice și bacteriologice în Marea Baltică, inspectarea conductelor de petrol, inspectarea colectoarelor de evacuare a instalațiilor de tratare și a instalațiilor de debarcader ale unui port din Marea Neagră, lucrând la obiecte scufundate - „Amiralul Nakhimov” și APRK „Kursk”, inspecția părții de coastă a conductei subacvatice „Blue Stream”, căutarea și recuperarea cutiilor negre ale Airbus A-320, care s-a prăbușit în apropiere de Soci și o serie de alte lucrări.

SRL „Indel-Partner”, înființată în 2001. este bine cunoscut datorită ROV-urilor sale de inspecție în miniatură și ieftine (3-7 mii USD) din seriile GNOM și Obzor. Aceste dispozitive sunt utilizate pe scară largă pentru filmarea subacvatică, observarea peștilor și a locuitorilor de pe fund, inspectarea navelor scufundate și căutarea diferitelor obiecte. GNOM-urile au fost achiziționate și operate cu succes de către serviciile Ministerului Situațiilor de Urgență al Federației Ruse, Procuratura Generală al Federației Ruse, Rosenergoatom, mari companii de petrol și gaze, scafandri și scafandri.

Întreprinderea Unitară de Stat Federal „Biroul de Proiectare de Inginerie Oceanologică RAS”- un alt producător cunoscut de diverse echipamente subacvatice, în 2006. a dezvoltat și produs un ROV ROSUB 6000 multifuncțional cu o adâncime de scufundare de până la 6000 m Greutatea vehiculului -2500 kg, sarcină utilă -150 kg.

SA Tethys Pro. În 2010, forțele de salvare ale Flotei ruse de la Marea Neagră au adoptat un nou vehicul subacvatic autonom nelocuit, telecomandat, Obzor-600, creat de compania rusă Tethys-PRO. Anterior, flota rusă folosea AUV-uri de fabricație britanică. Vorbim despre dispozitivele Tiger și Pantera+ fabricate de Seaeye Marine. „Obzor-600” aparține clasei AUV-urilor mici și este capabil să funcționeze la o adâncime de până la 600 de metri. Greutatea dispozitivului este de 15 kilograme. „Obzor-600” este echipat cu manipulatoare care vă permit să apucați mărfuri cu o greutate de până la 20 de kilograme. Datorită dimensiunilor sale mici, AUV-ul poate pătrunde sub apă în structuri complexe sau înguste.

3. Caracteristici și perspective ale tehnologiilor utilizate.

3.1. Comunicare și interacțiune.

Evident, această secțiune se va concentra exclusiv pe comunicarea și interacțiunea vehiculelor subacvatice autonome (AUV), deoarece ROV-urile sunt conectate la nava de sprijin prin cablu, iar vehiculele de suprafață sunt conectate prin radio. Datorită faptului că undele electromagnetice din apă se atenuează rapid, comunicarea prin intermediul unui canal radio în domeniul HF și VHF este parțial posibilă numai la adâncimea periscopului. Roboții subacvatici proiectați să lucreze la adâncime nu sunt interesați de acest lucru. Cercetările efectuate în primul rând în interesul flotei de submarine militare au arătat că dintre câmpurile fizice cunoscute în natură, cele de cel mai mare interes pentru rezolvarea problemei comunicării cu obiectele subacvatice sunt:

• - unde acustice;
• - câmpuri electromagnetice în intervalul de frecvențe ultra joase (ELF) și frecvențe extrem de joase (ELF), numite uneori frecvențe extrem de joase (ELF);
• - unde seismice;
• - radiatii optice (laser) (in intervalul albastru-verde);
• - fascicule de neutrini și câmpuri gravitaționale.

S-a decis că comunicarea de rezervă cu submarinele situate sub apă oriunde în oceanele lumii este cea mai fezabilă folosind antene care emit unde ultralungi. Mulți kilometri de antene au fost construiți în SUA, în regiunea Marilor Lacuri și aici, în Peninsula Kola.

În gama ELF, este posibil să trimiteți un mesaj unidirecțional și să îl primiți oriunde în ocean, dar... un cuvânt scurt pentru... 5-20 de minute. Este clar că o astfel de comunicare unidirecțională poate fi folosită doar ca rezervă, pentru transmiterea, de exemplu, a unei comenzi de urgență pentru „a ieși la suprafață și a contacta centrul în orice mod disponibil”.

Prin urmare, astăzi singura modalitate de a comunica cu suprafața sau cu alte vehicule subacvatice este comunicarea acustică în intervalul de frecvență joasă. Un exemplu este modemul de recepție/transmisie acustic LinkQuest UWM 4000 pentru comunicații subacvatice de la LinkQuest.

Astăzi, acesta este unul dintre cele mai avansate și căutate produse, datorită: unei scheme de modulare îmbunătățite pentru îmbunătățirea raportului semnal-zgomot; stabilizarea canalului de comunicație pentru a combate reflexiile multiple ale semnalului; codificare de corectare a erorilor; adaptând automat viteza de transmisie pentru a face față condițiilor de zgomot în schimbare din mediu.

Cu toate acestea, chiar și la o astfel de viteză este imposibil să se transmită cantități semnificative de informații. Puteți trimite doar comenzi sau schimba fișiere mici. Pentru a transmite o imagine foto sau video sau pentru a pompa o serie de date acumulate către centrul de procesare, AUV-ul trebuie să iasă la suprafață și să utilizeze comunicații radio sau prin satelit. În acest scop, majoritatea dispozitivelor moderne (cu excepția senzorilor de rețea de fund specializați) au la bord mijloacele de comunicare necesare.

De exemplu, în Gavia AUV modulul de comunicație și control are următoarele capacități:

• - retea locala wireless
• (Wi-Fi IEEE 802.11g) raza de actiune - 300m (raza optima de actiune - 150 m);
• - comunicare prin satelit: Iridium;
• - sistem hidroacustic de comunicare pentru receptarea mesajelor de stare a sistemului, raza de actiune - 1200 m;
• - preluarea datelor: LAN cu fir (Ethernet) sau LAN fără fir Wi-Fi.

Comunicații optice subacvatice.

În comparație cu aerul, apa este opac pentru cea mai mare parte a spectrului undelor electromagnetice, cu excepția domeniului vizibil. Mai mult, în cele mai limpezi ape, lumina pătrunde doar la câteva sute de metri adâncime. Prin urmare, comunicarea acustică este utilizată în prezent sub apă. Sistemele acustice transmit informații pe distanțe destul de mari, dar încă întârzie timpul de transmisie din cauza vitezei relativ scăzute de propagare a sunetului în apă.

Oamenii de știință și inginerii de la Instituția Oceanografică Woods Hole (WHOI) au dezvoltat un sistem optic de transmitere a informațiilor care este combinat cu un sistem acustic existent. Această metodă vă va permite să transmiteți date la viteze de până la 10-20 megabiți pe secundă pe o distanță de 100 de metri, folosind o baterie de putere redusă și un receptor și transmițător ieftin. Invenția va permite vehiculelor subacvatice echipate cu toate dispozitivele necesare să transmită mesaje instantanee și video la suprafața apei în timp real. Raportul companiei a fost prezentat pe 23 februarie 2010 la Ocean Sciences Meeting din Portland Ore. Când nava ajunge la o astfel de adâncime încât sistemul optic nu mai funcționează, acustica intră în joc.

Materiale despre rezultatele testelor acestei tehnologii au apărut pe site-ul WHOI abia în iulie 2012. Aparent, creatorii au luat atât de mult timp pentru a rezolva unele probleme comerciale sau de drepturi de autor. S-a raportat că modemul optic folosea lumină albastră deoarece... alte unde de lumină se propagă mai puțin bine în apă, iar imaginile video de pe fundul mării au fost transmise în modul „aproape în timp real” pe o distanță de până la 200 de metri. De asemenea, a fost raportat că creatorii tehnologiei au format o alianță cu Sonardyne pentru a-și promova comercial produsul, pe care l-au numit BlueComm.

Pentru referință, iată câteva informații de bază despre comunicațiile optice wireless în aer.

Tehnologia optică fără fir (Free Space Optics - FSO) este cunoscută de multă vreme: primele experimente privind transmiterea datelor cu ajutorul dispozitivelor optice fără fir au fost efectuate în urmă cu mai bine de 30 de ani. Cu toate acestea, dezvoltarea sa rapidă a început la începutul anilor 1990. odată cu apariția rețelelor de date în bandă largă. Primele sisteme produse de A.T Schindler, Jolt și SilCom au asigurat transmisia de date pe distanțe de până la 500 m și au folosit diode semiconductoare în infraroșu. Progresul unor astfel de sisteme a fost împiedicat în principal din cauza lipsei de surse de radiații fiabile, puternice și „rapide”.

În prezent, au apărut astfel de surse. Tehnologia modernă FSO acceptă conexiuni de până la nivelul OS-48 (2,5 Gbps) cu o rază de acțiune maximă de până la 10 km, iar unii producători susțin rate de transfer de date de până la 10 Gbps și distanțe de până la 50 km. În același timp, intervalul maxim real este influențat de disponibilitatea canalului, adică de procentul de timp în care canalul este operațional.

Ratele de date furnizate de sistemele FSO sunt aproximativ aceleași cu cele ale rețelelor de fibră optică, ceea ce le face cele mai populare în aplicațiile de bandă largă de ultima milă. Sistemele optice fără fir utilizează gama de radiații infraroșii de la 400 la 1400 nm.

Ideologia construcției sistemelor optice fără fir se bazează pe faptul că canalul de comunicații optice imită o bucată de cablu. Această abordare nu necesită protocoale de comunicare suplimentare sau modificarea acestora

Sistemele optice au anumite caracteristici care le fac destul de populare pe piață:

Structura tuturor sistemelor de transmisie în infraroșu este aproape aceeași: acestea constau dintr-un modul de interfață, un modulator emițător, sisteme optice emițător și receptor, un demodulator receptor și o unitate de interfață receptor. În funcție de tipul de emițători optici utilizați, se face distincția între sistemele cu diode cu infraroșu cu laser și semiconductor, care au viteze și intervale de transmisie diferite. Primele oferă o rază de transmisie de până la 15 km cu viteze de până la 155 Mbit/s (sisteme comerciale) sau până la 10 Gbit/s (sisteme experimentale). Trebuie remarcat faptul că, pe măsură ce cerințele pentru calitatea canalului devin mai stricte, intervalul de comunicare scade. Acestea din urmă oferă o rază de transmisie semnificativ mai scurtă, deși pe măsură ce tehnologia se dezvoltă, raza și viteza de comunicare cresc. .

3.2. Ajutoare pentru navigare.

Istoria navigației maritime are secole în urmă. Chiar și marinarii antici au navigat cu repere de țărm și departe de coastă - de stele. Da, vă puteți găsi drumul spre casă în acest fel, dar pentru munca de căutare, care necesită poziționarea precisă atât a obiectului de căutare pe fundul mării, cât și propriile coordonate sub apă, sunt necesare metode de navigare fundamental diferite. În ciuda progresului tehnologic, chiar acum o jumătate de secol, ajutoarele de navigație nu asigurau precizia necesară pentru poziționarea sub apă. Din memoriile specialiștilor americani în căutare, știm despre dificultățile pe care le-au întâmpinat în 1963, când submarinul american Thresher s-a scufundat la o adâncime de 2560 m, iar în 1966 s-a pierdut o bombă cu hidrogen în largul coastei Spaniei. Precizia poziționării subacvatice nu a putut oferi o reintrare precisă în obiectul scufundat. Acestea și incidente similare au fost cele care au condus la cercetarea și dezvoltarea activă a metodelor de poziționare hidroacustică. Ulterior, apariția sistemelor de navigație prin satelit a îmbunătățit și mai mult capacitățile de navigație pe mare.

În prezent, complexele de navigație ale UUV includ:

• - sisteme prin satelit;
• - hidroacustic;
• - autonom la bord.

Sisteme de navigație prin satelit GLONASS și GPS (+ în viitorul Galileo) oferă capacitatea de a determina rapid și foarte precis coordonatele unui obiect marin, de a sincroniza pozițiile relative ale diferitelor obiecte în spațiu, de a determina viteza și direcția de mișcare a obiectelor în timp real. Ținând cont de adăugări de suprafață largă, cum ar fi WAAS-ul american, EGNOS-ul european, MSAS-ul japonez, precizia de poziționare pe suprafața mării poate ajunge la 1-2 m. Cu toate acestea, atunci când UUV-ul este scufundat sub apă, comunicarea cu satelitul este terminat. Apoi, poziția UUV-ului este determinată prin metoda „de calcul” folosind ajutoare de navigare la bord (busolă, senzori de viteză, senzor de adâncime, giroscoape) sau folosind poziționarea hidroacustică.

Sistem de navigație hidroacustic Sistemul de poziționare (GANS) este un sistem format din mai multe balize hidroacustice de transmisie staționare instalate pe fundul mării și nava însoțitoare, o baliză cu transponder pe UUV și o unitate de procesare a informațiilor. Cu toate acestea, sunt folosite și alte metode de plasare a balizelor. În funcție de aceasta, există GANS cu bază lungă (GANS DB), GANS cu bază scurtă (GANS KB), GANS cu bază ultrascurtă (GANS UKB), combinațiile și combinațiile acestora cu navigația prin satelit.

GANS DB Ei folosesc mai multe balize (transpondere) cu transceiver acustice instalate pe ele. Aceste balize, situate în locații cu coordonate geografice cunoscute, emit unde sonore, permițând UUV-urilor să-și determine distanța. Pentru ca sistemul să funcționeze într-o zonă dată, este necesar să se utilizeze cel puțin trei balize acustice. UAV-ul efectuează triangularea pentru a-și calcula propria poziție față de ele. Pentru construirea unui GANS DB se folosesc trei sau mai multe balize, instalate permanent pe fundul mării, la o distanță de aproximativ 500 de metri unul de celălalt. Avantajele unor astfel de sisteme sunt precizia ridicată a determinării coordonatelor (precizia submetrului), nicio influență a valurilor mării asupra preciziei și adâncimea nelimitată de utilizare. Dezavantajele sunt necesitatea poziționării cu precizie a balizelor pe fundul mării și nevoia de a le ridica la terminarea lucrărilor. Principala aplicație a GANS DB este munca pe termen lung privind inspecția oricăror obiecte subacvatice, construcția și exploatarea platformelor de producție de petrol și așezarea conductelor.

GANS UKB funcționează pe principiul determinării coordonatelor balizei transponder după distanță și unghi. Gama de astfel de sisteme ajunge până la 4000 m De obicei, atunci când se lucrează până la 1000 m, precizia determinării coordonatelor nu este mai mică de 10 m. Aceasta este suficientă pentru a determina locația UUV, dar nu este suficientă pentru a efectua sub apă complexă lucrări de foraj sau construcții.

Avantajele unor astfel de sisteme includ costul și mobilitatea lor relativ scăzute. Ele pot fi folosite pe aproape orice navă, chiar și pe o barcă de cauciuc, prin atașarea unei antene transceiver (RPA) la o tijă. Dezavantajele includ gradul mare de influență a pitch-ului asupra preciziei și performanței sistemului.

Un exemplu de GANS UKB este GANS TrackLink 1500 de la compania americană LinkQuest, care este un sistem portabil portabil capabil să funcționeze de pe orice tip de nave de transport și ambarcațiuni mici. Câteva zeci de elemente de recepție și transmisie sunt combinate structural într-o singură carcasă, care poate fi coborâtă în apă direct din vasul purtător. Acest design, pe de o parte, face posibilă obținerea unei precizii ridicate de poziționare și, pe de altă parte, reducerea greutății și dimensiunilor sistemului și a timpului necesar pregătirii acestuia pentru lucru, ceea ce este important atunci când se efectuează căutări și operațiuni de salvare. Atunci când se efectuează lucrări subacvatice care necesită o poziționare de înaltă precizie, de exemplu, așezarea și inspectarea conductelor, construirea de structuri hidraulice și platforme petroliere etc., se recomandă montarea permanentă a PPU pe o tijă specială pentru lansare laterală sau montarea unui retractabil. tija în carena navei. Această metodă de fixare asigură o poziție stabilă a RPU față de vasul purtător, mai ales atunci când funcționează în valuri și curenți puternici.

Pentru instalarea pe obiecte subacvatice, GANS include diverse tipuri de balize cu transponder, unificate ca greutate și dimensiuni și timp de funcționare continuă. Balizele sunt alimentate de la baterii încorporate sau de la rețeaua de obiecte subacvatice de la bord. Utilizarea tehnologiilor moderne în producția de baterii de putere asigură funcționarea pe termen lung a balizelor cu transponder în modul activ. Dacă nu există semnale de solicitare de la PPA pentru o perioadă lungă de timp, farul care răspunde intră automat în modul de așteptare pentru a economisi durata de viață a bateriei. Acest algoritm de operare asigură prezența pe termen lung (până la câteva luni) a balizei cu transponder sub apă.

Toate semnalele de la PPA sunt procesate în unitatea de control și afișare a suprafeței, care este un computer desktop sau laptop. Spre deosebire de majoritatea sistemelor similare oferite pe piață, cablul de date de la PPA este conectat direct la portul serial al computerului (laptop). Prelucrarea datelor matematice și grafice se realizează cu ajutorul unui software special. Ecranul monitorului afișează în timp real coordonatele curente ale obiectelor subacvatice, parametrii și traiectoria mișcării acestora în raport cu nava purtătoare. Software-ul are capacitatea de a procesa și afișa suplimentar date de la sistemul de navigație GPS și un senzor de pas extern. Aceste dispozitive sunt conectate la un laptop printr-un port serial sau o unitate de interfață.

Compania de producție LinkQuest oferă o modificare specială a GANS TrackLink 1500LC pentru lucrul cu vehicule subacvatice miniaturale telecomandate de tip SeaBotics. Un astfel de sistem are o antenă hidroacustică specială, cu protecție împotriva zgomotului de suprafață, capabilă să funcționeze de pe bărci sau bărci mici și un mic far cu transponder (greutate în apă mai mică de 200 g). Capacitățile tehnice ale sistemului permit poziționarea vehiculului subacvatic pe întreaga gamă de adâncimi de operare.

Setul GANS TrackLink 1500 include:

• antena hidroacustica cu un cablu de 20 metri;
• baliză cu transponder (în funcție de tipul obiectului subacvatic) cu încărcător;
• laptop cu software instalat;
• cutie de transport;
• kit de piese de schimb.

Suplimentar pot fi furnizate:

• până la 8 balize de răspuns;
• sistem de navigație GPS (DGPS);
• senzor de pas extern.

Sisteme cu o bază scurtă (GANS KB) au mai multe hidrofoane distanțate unul de celălalt, situate în partea inferioară a vasului purtător. Unitatea de procesare, folosind semnale hidroacustice de distanță de la farul transponder, furnizează coordonatele obiectului subacvatic în timp real. Avantajele unui astfel de sistem sunt mobilitatea și precizia destul de mare (aproximativ un metru). Adâncimea de lucru este limitată la 1000 m Dezavantaje - cerințe pentru lungimea minimă a navei de transport. Necesitatea unei calibrări precise a sistemului, o sensibilitate mai mare la valurile mării. Recent, aceste sisteme au fost înlocuite cu sisteme UCB mai simple și mai avansate.

În ultimii ani, pe piața sistemelor de poziționare a apărut un sistem hibrid fundamental nou, care folosește principiile construcției GANS de tip DB și KB cu compararea simultană a coordonatelor folosind semnale de la DGPS (GPS diferențial). Să ne uităm la un astfel de sistem ca exemplu.

Sistem de poziționare hidroacustic „GIB”(din engleza GPS Intelligent Buoys) al companiei franceze ACSA este conceput pentru a determina coordonatele curente ale obiectelor subacvatice cu mare precizie. Sistemul se bazează pe principiul determinării coordonatelor unui obiect subacvatic în raport cu mai multe geamanduri plutitoare de suprafață, a căror locație, la rândul său, este determinată folosind sistemul de poziționare globală GPS sau GLONASS. Geamandura plutitoare este formată dintr-un receptor sonar (hidrofon) și un receptor GPS. Pe vehiculul subacvatic este instalată o baliză hidroacustică cu o anumită frecvență a semnalului. Fiecare geamandură folosește un hidrofon pentru a determina direcția și distanța până la farul hidroacustic. În același timp, în sincronizare strictă a timpului, valorile primite sunt alocate coordonatelor geografice curente ale geamandurii. Toate datele primite sunt trimise în timp real prin radio modem la un post de urmărire situat la bordul navei sau la țărm. Software-ul special, folosind procesare matematică, calculează coordonatele geografice reale ale unui obiect subacvatic, viteza și direcția mișcării acestuia. Toți parametrii inițiali și calculați sunt salvați pentru prelucrare ulterioară, în același timp, locația și traiectoria obiectului sau obiectelor subacvatice, a navei de transport și a geamandurilor plutitoare sunt afișate pe ecranul monitorului stâlpului de urmărire. Parametrii și traiectorii de mișcare pot fi afișați fie în coordonate relative, de exemplu, în raport cu nava purtătoare, fie în coordonate geografice absolute, reprezentate direct pe o hartă electronică a zonei de lucru subacvatice. Atunci când se efectuează lucrări de detectare și ridicare a fragmentelor de obiecte scufundate, hidrofoanele instalate pe geamanduri determină, de asemenea, direcția și distanța până la farul hidroacustic și obiectul scufundat. Coordonatele și adâncimea farului sunt afișate pe harta electronică a stâlpului de urmărire, iar operatorul poate direcționa vehiculele subacvatice sau scafandrii către obiect, ghidat de datele afișate pe monitor. - http://www.bnti.ru/des.asp?itm=3469HYPERLINK "http://www.bnti.ru/des.asp?itm=3469&tbl=02.04"&HYPERLINK "http://www.bnti.ru /des.asp?itm=3469&tbl=02.04"tbl=02.04

Datorită mobilității sale, vitezei mari de desfășurare și tipului nepretenționat de navă de sprijin, un astfel de sistem este ideal pentru operațiunile de salvare și căutare. Un modul special atașat acestui sistem vă permite să găsiți direcția semnalelor acustice din cutiile negre ale avioanelor sau elicopterelor prăbușite și să ghidați scafandrii sau vehiculele subacvatice către ele.

Ajutoare de navigare autonome la bord includ: senzori de navigație și zbor (gabarimetru, busole magnetice și giroscopice, senzori de rulare și trim, contoare de viteză relativă și absolută - logari de inducție și Doppler, senzori de viteză unghiulară) și un sistem de navigație inerțial (INS), construit pe baza de accelerometre și giroscoape cu laser sau cu fibră optică. ANN măsoară mișcările și accelerațiile RV de-a lungul a trei axe și generează date pentru a determina coordonatele sale geografice, orientarea unghiulară, vitezele liniare și unghiulare.

În concluzie, să dăm un exemplu sistemul de navigație al unui vehicul subacvatic autonom nelocuit (AUV) GAVIA. Complexul de navigație este format din sisteme de navigație la bord, hidroacustice și prin satelit:

- Receptor DGPS cu corecții WAAS/EGNOS

- busolă cu inducție pe 3 axe, senzor de orientare 360°, senzori de accelerație

- ANN cu întârziere Doppler

- Sistem de navigație hidroacustic cu ampatament lung și ultrascurt.

Sistemul de bord este un sistem Doppler-inerțial integrat, constând dintr-un sistem de navigație inerțial strapdown (INS) de înaltă precizie cu giroscoape laser. ANN-ul este corectat de datele de jurnal Doppler, care măsoară viteza vehiculului peste sol sau în raport cu apă.

Utilizarea datelor de înălțime a solului furnizate de jurnalul Doppler permite AUV să mențină adâncimile necesare pentru a efectua sondaje SSS sau fotografice. Un receptor DGPS este utilizat pentru a obține poziția la suprafață. Sistemul de navigatie hidroacustic asigura identificarea unui AUV cu o baliza transponder instalata in raport cu antena transceiver, sau in raport cu balizele instalate pe fund, emitand semnale in mediu.

În următorii ani, în opinia noastră, este destul de probabil ca o nouă metodă de navigare bazată pe utilizarea tehnologiei de realitate augmentată. Instrumentele care implementează această metodă pot fi foarte eficiente în poziționarea AUV-urilor în spații închise, cum ar fi interiorul navelor scufundate, conductelor, piscinelor, precum și în topografie complexă de fund, fisuri, fiorduri și porturi. Puteți citi despre această metodă în secțiunea 8. „Robotică marină + suplimentar. realitate".

Articol "20.07.2013. Dezvoltarea roboticii marine în Rusia și în străinătate" Puteți discuta mai departe

Recent, compania americană Leidos, împreună cu Agenția de Proiecte Avansate de Cercetare pentru Apărare a Pentagonului, a testat robotul trimaran Sea Hunter al proiectului ACTUV. Sarcina principală a dispozitivului după ce va fi pus în funcțiune va fi vânătoarea de submarine inamice, dar va fi folosit și pentru livrarea de provizii și în operațiuni de recunoaștere. Mulți au auzit deja despre roboți terestre și drone create în interesul forțelor aeriene. Am decis să ne dăm seama ce fel de dispozitive vor folosi armata pe mare în următorii câțiva ani.

Roboții marini pot fi folosiți pentru a rezolva o varietate de sarcini, iar armata a alcătuit o listă a acestora care este departe de a fi completă. În special, comandamentele navale din multe țări au stabilit deja că roboții marini pot fi utili pentru recunoaștere, cartografiere de fund, căutarea de mine, patrularea intrărilor în bazele navale, detectarea și urmărirea navelor, vânătoarea de submarine, transmiterea semnalelor, realimentarea aeronavelor și loviturile împotriva ținte terestre și maritime. Pentru a îndeplini astfel de sarcini, astăzi sunt dezvoltate mai multe clase de roboți marini.

În mod convențional, roboții marini pot fi împărțiți în patru clase mari: pe punte, pe suprafață, subacvatici și hibrid. Vehiculele bazate pe punte includ diferite tipuri de drone lansate de pe puntea unei nave, vehiculele de suprafață includ roboți capabili să se deplaseze prin apă, iar vehiculele subacvatice includ nave autonome concepute pentru a funcționa sub apă. Roboții marini hibridi sunt de obicei numiți dispozitive care pot funcționa la fel de eficient în mai multe medii, de exemplu, în aer și pe apă sau în aer și sub apă. Vehiculele de suprafață și subacvatice sunt folosite de militari, și nu numai de aceștia, de câțiva ani.

Bărcile robot de patrulare au fost folosite de Marina israeliană în ultimii cinci ani, iar roboții subacvatici, numiți și vehicule subacvatice autonome nelocuite, fac parte din câteva zeci de marine marine, inclusiv Rusia, Statele Unite, Suedia, Țările de Jos, China, Japonia și ambele Corei. Roboții subacvatici sunt de departe cei mai des întâlniți, deoarece dezvoltarea, producția și operarea lor sunt relativ simple și semnificativ mai simple în comparație cu alte clase de roboți marini. Faptul este că majoritatea vehiculelor subacvatice sunt „legate” de navă printr-un cablu, cablu de control și sursă de alimentare și nu se pot deplasa la distanțe mari de transportator.

Dronele zburătoare bazate pe transportatorii necesită respectarea multor condiții dificile. De exemplu, controlul traficului aerian combinat al aeronavelor cu și fără pilot, creșterea preciziei instrumentației pentru aterizarea pe puntea oscilantă a unei nave, protejarea electronicelor delicate de mediul marin agresiv și asigurarea rezistenței structurale pentru aterizarea pe o navă în timpul rulării grele. Roboții de suprafață, în special cei care trebuie să opereze în zone maritime și la distanțe mari de coastă, trebuie să primească informații despre alte nave și să aibă o bună navigabilitate, adică capacitatea de a înota în mare agitată.

Drone pe punte

De la mijlocul anilor 2000, compania americană Northrop Grumman a comandat Marinei SUA să dezvolte un demonstrator de tehnologie pentru vehiculul aerian fără pilot X-47B UCAS-D. Puțin mai puțin de două miliarde de dolari au fost cheltuiți pentru programul de dezvoltare, producția a două dispozitive experimentale și testarea acestora. X-47B a făcut primul său zbor în 2011, iar prima sa decolare de pe puntea unui portavion în 2013. În același an, o dronă a făcut prima aterizare autonomă pe un portavion. Dispozitivul a fost testat și pentru capacitatea sa de a decola în tandem cu o aeronavă cu pilot, de a zbura noaptea și de a alimenta alte aeronave.

În general, X-47B a fost folosit de armată pentru a evalua rolul potențial al dronelor mari în flotă. În special, au vorbit despre recunoaștere, lovirea pozițiilor inamice, alimentarea cu alte vehicule și chiar utilizarea armelor laser. Avionul X-47B are 11,63 metri lungime, 3,1 metri înălțime și o anvergură a aripilor de 18,93 metri. Drona poate atinge viteze de până la 1035 de kilometri pe oră și poate zbura pe o distanță de până la patru mii de kilometri. Este echipat cu două compartimente de bombe interne pentru arme suspendate cu o masă totală de până la două tone, deși nu a fost niciodată testată pentru utilizarea rachetelor sau a bombelor.

La începutul lunii februarie, Marina SUA a declarat că nu are nevoie de o dronă bazată pe un transportator de atac, deoarece luptătorii multirol ar putea face față bombardării țintelor terestre mai rapid și mai bine. În același timp, un vehicul pe punte va fi în continuare dezvoltat, dar va fi angajat în recunoașterea și realimentarea luptătorilor în aer. Crearea dronei va fi realizată în cadrul proiectului CBARS. În serviciu, drona va fi desemnată MQ-25 Stingray. Câștigătorul competiției pentru dezvoltarea unei drone cisternă pe bază de transport va fi desemnat la jumătatea anului 2018, iar armata se așteaptă să primească primul dispozitiv de producție până în 2021.

Când au creat X-47B, designerii au trebuit să rezolve mai multe probleme, dintre care cele mai simple au fost protejarea aeronavei de coroziune în aerul umed și sărat și dezvoltarea unui design compact, dar durabil, cu o aripă pliabilă, tren de aterizare durabil și cârlig de aterizare. Sarcinile extrem de dificile au inclus manevrarea unei drone pe puntea aglomerată a unui portavion. Acest proces a fost parțial automatizat și parțial transferat operatorului de decolare și aterizare. Acest bărbat a primit pe mână o tabletă mică, cu care, prin alunecarea degetului pe ecran, putea controla mișcarea X-47B pe punte înainte de decolare și după aterizare.

Pentru ca o dronă bazată pe portavion să decoleze și să aterizeze pe un portavion, nava a trebuit să fie modernizată prin instalarea unor sisteme instrumentale de aterizare. Aeronava cu echipaj aterizat pe baza îndrumării vocale de la operatorul de trafic aerian al transportatorului, comenzilor de la operatorul de aterizare și date vizuale, inclusiv citiri ale indicatoarelor optice de alunecare. Nimic din toate acestea nu este potrivit pentru o dronă. El trebuie să primească datele de aterizare în formă digitală, securizată. Pentru a putea folosi X-47B pe portavioane, dezvoltatorii au trebuit să combine un sistem de aterizare „uman” de înțeles și unul de neînțeles „fără pilot”.

Între timp, dronele RQ-21A Blackjack sunt deja folosite în mod activ pe navele americane. Sunt marine americani. Dispozitivul este echipat cu o catapulta mica care nu ocupa mult spatiu pe puntea navei. Drona este folosită pentru informații, recunoaștere și supraveghere. Blackjack-ul are 2,5 metri lungime și o anvergură a aripilor de 4,9 metri. Dispozitivul poate atinge viteze de până la 138 de kilometri pe oră și poate rămâne în aer până la 16 ore. Drona este lansată cu ajutorul unei catapulte pneumatice, iar aterizarea se face cu ajutorul unui dispozitiv de blocare a aerului. În acest caz, este o tijă cu un cablu, de care dispozitivul se agață cu aripa.

Roboți de suprafață

La sfârșitul lunii iulie 2016, compania americană Leidos, împreună cu Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) a Pentagonului, au efectuat teste pe mare ale robotului vânător submarin Sea Hunter. Dezvoltarea sa se realizează în cadrul programului ACTUV. Testele au fost considerate reușite. Dispozitivul este construit după designul trimaranului, adică un vas cu trei carene paralele legate între ele în vârf. Robotul diesel-electric are 40 de metri lungime și o deplasare totală de 131,5 tone. Trimaranul poate atinge viteze de până la 27 de noduri și are o autonomie de zece mii de mile.

Testele Sea Hunter au fost efectuate încă din primăvara trecută. Este echipat cu diverse echipamente de navigație și sonare. Sarcina principală a robotului va fi detectarea și urmărirea submarinelor, dar robotul va fi folosit și pentru a livra provizii. În plus, va fi dislocat periodic în misiuni de recunoaștere. În acest caz, dispozitivul va funcționa în mod complet autonom. Armata intenționează să folosească astfel de roboți în primul rând pentru a căuta submarine diesel-electrice „liniștite”. Apropo, conform rapoartelor neconfirmate, în timpul testării robotul a reușit să detecteze un submarin la o jumătate de milă distanță.

Designul „Sea Hunter” cu deplasare completă oferă posibilitatea de funcționare fiabilă în condiții de mare până la cinci (înălțimea valurilor de la 2,5 la 5 metri) și supraviețuirea dispozitivului în condiții de mare până la șapte (înălțimea valurilor de la șase). la nouă metri). Alte detalii tehnice despre robotul de suprafață sunt clasificate. Testele sale vor fi efectuate până la sfârșitul acestui an, după care robotul va intra în serviciu cu Marina SUA. Aceștia din urmă cred că roboții precum Sea Hunter vor reduce semnificativ costul detectării submarinelor inamice, deoarece nu va fi nevoie să folosiți nave speciale scumpe.

Între timp, robotul de suprafață al proiectului ACTUV nu va fi primul dispozitiv din această clasă folosit de armată. În ultimii cinci ani, Israelul a fost înarmat cu bărci de patrulare robotizate care sunt folosite pentru a controla apele teritoriale ale țării. Acestea sunt bărci mici echipate cu sonar și radar pentru a detecta navele de suprafață și submarinele la distanțe scurte. Bărcile sunt, de asemenea, înarmate cu mitraliere de 7,62 și 12,7 mm și sisteme de război electronic. În 2017, Marina israeliană va introduce în serviciu ambarcațiuni robotizate Shomer Hayam („Defender”) noi, mai rapide.

La începutul lunii februarie 2016, compania israeliană Elbit Systems a prototipat robotul Seagull, care va fi folosit pentru a căuta submarine și mine inamice. Robotul este echipat cu un set de sonare care îi permit să detecteze eficient obiectele subacvatice mari și mici. Pescărușul, realizat într-o carenă de barcă de 12 metri lungime, este capabil să funcționeze autonom timp de patru zile, iar raza sa de acțiune este de aproximativ o sută de kilometri. Este echipat cu două motoare care îi permit să atingă viteze de până la 32 de noduri. Pescărușul poate transporta o sarcină utilă de până la 2,3 tone.

La dezvoltarea sistemului de căutare a submarinelor și minelor, Elbit Systems a folosit date despre 135 de submarine nucleare, 315 submarine diesel-electrice și submarine cu centrale electrice independente de aer, precum și câteva sute de mini-submarine și vehicule subacvatice. 50 la sută dintre navele și dispozitivele care au ajuns în bază nu aparțin țărilor membre NATO. Costul unui complex autonom este estimat la 220 de milioane de dolari. Potrivit Elbit Systems, două complexe autonome Seagull pot înlocui o fregată în forțele navale atunci când efectuează operațiuni anti-submarine.

Pe lângă Israel, Germania are și roboți de suprafață. La mijlocul lunii februarie a acestui an, Marina Germană a lansat robotul ARCIMS, conceput pentru a căuta și a curăța minele, a detecta submarine, a conduce război electronic și a proteja bazele navale. Această barcă autonomă, dezvoltată de compania germană Atlas ElektroniK, are 11 metri lungime. Poate transporta o sarcină utilă de până la patru tone. Barca are o carenă rezistentă la impact și un pescaj redus. Datorită celor două motoare, complexul robotizat poate atinge viteze de până la 40 de noduri.

defenseupdate / Youtube

Roboți subacvatici

Roboții subacvatici au fost primii care au apărut în flotă, aproape imediat după ce au început să fie folosiți în scopuri de cercetare. În 1957, oamenii de știință de la Laboratorul de Fizică Aplicată de la Universitatea din Washington au folosit pentru prima dată robotul subacvatic SPURV pentru a studia propagarea sunetului sub apă și a înregistra zgomotul submarinelor. În anii 1960, URSS a început să folosească roboți subacvatici pentru a explora fundul. În aceiași ani, vehiculele subacvatice autonome nelocuite au început să intre în flotă. Primii astfel de roboți aveau mai multe motoare pentru deplasarea sub apă, manipulatoare simple și camere de televiziune.

Astăzi, roboții subacvatici sunt folosiți de armată într-o mare varietate de operațiuni: pentru recunoaștere, căutarea și curățarea minelor, căutarea submarinelor, inspectarea structurilor subacvatice, cartografierea fundului, furnizarea de comunicații între nave și submarine și livrarea mărfurilor. În octombrie 2015, Marina Rusă a primit roboții subacvatici Marlin-350, dezvoltați de compania Tethys Pro din Sankt Petersburg. Armata va folosi roboții în operațiuni de căutare și salvare, inclusiv inspectarea submarinelor avariate, precum și pentru instalarea de marcaje sonar și ridicarea diferitelor obiecte de jos.

Noul robot subacvatic este proiectat să caute diverse obiecte și să inspecteze fundul la o adâncime de până la 350 de metri. Robotul este echipat cu șase propulsoare. Cu o lungime de 84 de centimetri, o lățime de 59 de centimetri și o înălțime de 37 de centimetri, masa Marlin-350 este de 50 de kilograme. Dispozitivul poate fi echipat cu un sonar universal, sonar multifaz, altimetru, camere video și dispozitive de iluminat, precum și diverse echipamente de comunicații. În interesul flotei, este testat și robotul subacvatic de recunoaștere Concept-M, capabil să se scufunde la o adâncime de până la o mie de metri.

La mijlocul lunii martie a acestui an, Centrul Științific Krylov a lansat o nouă metodă de patrulare a zonelor de apă. Pentru aceasta, este planificată utilizarea roboților subacvatici și determinarea coordonatelor exacte ale obiectelor subacvatice - jet sonobuoys. Se presupune că robotul subacvatic va patrula pe o rută predeterminată. Dacă detectează orice mișcare în zona sa de responsabilitate, va contacta cea mai apropiată nave sau bază de coastă. Ei, la rândul lor, vor lansa jet sonobuoys prin zona de patrulare (sunt lansate ca niște rachete, iar odată ajunse în apă emit un semnal hidroacustic, prin reflectarea căruia se determină locația submarinului). Astfel de geamanduri vor determina deja locația exactă a obiectului detectat.

Între timp, compania suedeză Saab are un nou vehicul subacvatic autonom nelocuit, Sea Wasp, conceput pentru a căuta, muta și neutraliza dispozitivele explozive improvizate. Noul robot se bazează pe Seaeye, o linie de vehicule comerciale subacvatice operate de la distanță. Sea Wasp, echipată cu două motoare electrice cu o putere de cinci kilowați fiecare, poate atinge viteze de până la opt noduri. De asemenea, are șase motoare de manevră, fiecare producând 400 de wați. Sea Wasp poate folosi un manipulator pentru a muta minele.

În luna martie a acestui an, Boeing a lansat un robot subacvatic de mare capacitate, Echo Voyager, lung de 15,5 metri. Acest dispozitiv este echipat cu un sistem de evitare a coliziunilor și se poate deplasa sub apă complet autonom: sonarele speciale sunt responsabile de detectarea obstacolelor, iar computerul calculează traseul de evaziune. Echo Voyager a primit un sistem de energie reîncărcabil, ale cărui detalii nu au fost specificate. Robotul poate colecta diverse date, inclusiv cartografierea fundului, și le poate transmite operatorului. Echo Voyager nu necesită o navă de sprijin dedicată pentru a-l întreține, ca alți roboți subacvatici.

Christopher P. Cavas/Defense News

Roboți hibridi

Roboții marini capabili să opereze în mai multe medii au apărut relativ recent. Se crede că, datorită unor astfel de dispozitive, armata își va putea economisi bugetele, deoarece nu va trebui să scoată bani pentru diferiți roboți capabili, de exemplu, să zboare și să înoate, ci să cumpere unul care poate face ambele. În ultimii patru ani, Școala de Dezvoltare a Ofițerilor Marinei SUA a lucrat la Aqua-Quad, un quadcopter capabil să aterizeze și să decoleze din apă. Aparatul funcționează cu energie solară și o folosește pentru a reîncărca bateriile. Drona poate fi echipată cu un sistem sonar capabil să detecteze submarine.

Dezvoltarea Aqua-Quad nu este încă finalizată. Primele teste de probă ale dispozitivului au avut loc în toamna anului trecut. Drona este construită după un design cu patru fascicule cu motoare electrice cu elice situate la capetele grinzilor. Aceste elice, fiecare cu un diametru de 360 ​​de milimetri, sunt închise în carenări. În plus, întregul aparat este, de asemenea, închis într-un inel subțire cu un diametru de un metru. Între grinzi sunt 20 de panouri solare. Masa dispozitivului este de aproximativ trei kilograme. Drona este echipată cu o baterie, folosind energia căreia zboară. Durata zborului Aqua-Quad este de aproximativ 25 de minute.

La rândul său, Laboratorul de Cercetare al Marinei SUA dezvoltă două tipuri de drone - Blackwing și Sea Robin. Dispozitivele au fost testate din 2013. Aceste drone sunt notabile deoarece pot fi lansate din submarine. Sunt plasate în containere speciale pentru un tub torpilă standard de 533 mm. După lansare și urcare, containerul se deschide și drona decolează vertical. După aceasta, poate efectua recunoașterea suprafeței mării, transmite date în timp real sau poate acționa ca un repetor de semnal. După ce au funcționat, astfel de drone vor ateriza pe apă sau vor fi „prinse” de opritoarele aeriene ale navelor.

În luna februarie a acestui an, compania din Singapore ST Engineering a lansat un vehicul aerian fără pilot de tip avion capabil să zboare, să aterizeze pe apă și chiar să înoate sub apă. Această dronă, capabilă să funcționeze eficient în două medii, se numește UHV (Unmanned Hybrid Vehicle, unmanned hybrid vehicle). UHV cântărește 25 de kilograme. Poate rămâne în aer până la 20-25 de minute. UHV are o elice și două elice de apă. Când aterizează pe o suprafață de apă, palele elicei se pliază și propulsia cu apă este folosită pentru a propulsa drona.

În modul scufundat, UHV poate călători cu viteze de până la patru până la cinci noduri. Computerul de bord al dronei este în întregime responsabil pentru transferul sistemelor de control dintr-un mediu în altul. Dezvoltatorii cred că dispozitivul va fi util armatei pentru efectuarea de recunoașteri și căutarea minelor subacvatice. Un proiect similar a fost lansat anul trecut de Centrul pentru Sisteme fără pilot de la Institutul de Tehnologie din Georgia. El a dezvoltat GTQ-Cormorant dual-medium quadcopter. Drona este capabilă să se scufunde la o anumită adâncime și să înoate sub apă, folosind elice ca elice. Proiectul este finanțat de Oficiul de Cercetare Navală din SUA.

Dar DARPA dezvoltă roboți hibrizi speciali care vor fi folosiți de armată ca cache-uri. Se presupune că astfel de dispozitive, a căror dezvoltare este în desfășurare din 2013, încărcate cu combustibil, muniție sau mici drone de recunoaștere, vor fi eliberate de pe navă și se vor scufunda în fund. Acolo vor trece în modul sleep, în care pot funcționa câțiva ani. Dacă este necesar, nava va putea trimite un semnal acustic de la suprafață spre fund, care va trezi robotul și acesta va ridica la suprafață, va înota până la navă, iar marinarii își vor putea ridica depozitul. din ea.

Instalațiile de depozitare subacvatice vor trebui să reziste la presiuni de peste 40 de megapascali, deoarece armata plănuiește să le instaleze la adâncimi mari, unde vor fi inaccesibile fie scafandrilor amatori, fie submarinelor unui potențial inamic. În special, adâncimea de instalare a instalațiilor de depozitare va ajunge la patru kilometri. Pentru comparație, submarinele strategice se pot scufunda la o adâncime de 400-500 de metri. Detaliile tehnice despre cache-urile roboților hibridi sunt clasificate. Armata SUA este de așteptat să primească primele astfel de dispozitive pentru testare în a doua jumătate a anului 2017.

Este imposibil să vorbim despre toți roboții marini care au fost deja dați în funcțiune și cei care sunt încă în curs de dezvoltare în cadrul unui singur material - fiecare clasă de astfel de dispozitive are deja cel puțin o duzină de nume diferite. Pe lângă roboții marini militari, vehiculele civile sunt, de asemenea, dezvoltate în mod activ, pe care dezvoltatorii intenționează să le folosească pentru o varietate de scopuri: de la transportul de pasageri și mărfuri la monitorizarea vremii și studierea uraganelor, de la cercetarea subacvatică și monitorizarea liniilor de comunicație până la eliminarea consecințelor. a dezastrelor provocate de om și salvarea pasagerilor navelor de urgență. Va fi întotdeauna de lucru pentru roboții pe mare.

Vasily Sychev

Roboți de luptă subacvatici și vehicule de livrare a armelor nucleare

Odată cu apariția aeronavelor de recunoaștere aeriană fără pilot, au început să se dezvolte sistemele de lovitură fără pilot. Dezvoltarea sistemelor subacvatice autonome de roboți, stații și torpile urmează aceeași cale.

Expertul militar Dmitri Litovkin a spus că Ministerul Apărării implementează în mod activ: „Roboții navali sunt introduși în trupe împreună cu roboți de sol și aer. Acum, sarcina principală a vehiculelor subacvatice este recunoașterea și transmiterea semnalelor pentru lovirea țintelor identificate.”

Biroul Central de Proiectare „Rubin” a dezvoltat un concept de design pentru complexul robotic „Surrogat” pentru Marina Rusă, relatează TASS. După cum a spus Igor Vilnit, directorul general al Biroului Central de Proiectare Rubin, lungimea bărcii „fără echipaj” este de 17 metri, iar deplasarea este de aproximativ 40 de tone. Dimensiunea relativ mare și capacitatea de a transporta antene remorcate în diverse scopuri vor face posibilă reproducerea realistă a câmpurilor fizice ale unui submarin, simulând astfel prezența unui UAV real. Noul dispozitiv oferă, de asemenea, funcții de cartografiere a terenului și de recunoaștere.

Noul dispozitiv va reduce costul exercițiilor pe care Marina le desfășoară cu submarine de luptă și, de asemenea, va face posibilă desfășurarea mai eficientă a activităților de dezinformare împotriva unui potențial inamic. Se presupune că dispozitivul va putea acoperi 600 de mile (1,1 mii de kilometri) la o viteză de 5 noduri (9 km/h). Designul modular al dronei vă va permite să-i schimbați funcționalitatea: „Surogat” va putea imita atât un submarin nenuclear, cât și un submarin nuclear. Viteza maximă a robotului ar trebui să depășească 24 de noduri (44 km/h), iar adâncimea maximă de scufundare va fi de 600 de metri. Marina intenționează să achiziționeze astfel de echipamente în cantități mari.

„Surogat” continuă linia de roboți, printre care produsul „Harpsichord” s-a dovedit bine.

Aparatul Harpsichord cu diferite modificări a fost în serviciul Marinei de mai bine de cinci ani și este folosit în scopuri de cercetare și recunoaștere, inclusiv topografie și cartografiere a fundului mării și căutarea obiectelor scufundate.

Acest complex arată ca o torpilă. Lungimea clavecinului-1R este de 5,8 metri, greutatea sa în aer este de 2,5 tone, iar adâncimea de scufundare este de 6 mii de metri. Bateriile robotului fac posibilă parcurgerea unei distanțe de până la 300 de kilometri fără a utiliza resurse suplimentare, iar cu utilizarea surselor de alimentare opționale, măriți această distanță de mai multe ori.

În lunile următoare vor fi finalizate testele robotului Harpsichord-2R-PM, care este mult mai puternic decât modelul anterior (lungime - 6,5 metri, greutate - 3,7 tone). Unul dintre obiectivele specifice ale produsului este de a asigura controlul apelor Oceanului Arctic, unde adâncimea medie este de 1,2 mii de metri.

Dronă robot „Juno”. Fotografie de la Spitalul Clinic Central „Rubin”

Modelul ușor al liniei Rubin Central Design Bureau este drona robot Juno cu o adâncime de scufundare de până la 1 mie de metri și o rază de acțiune de 50-60 de kilometri. „Juno” este destinat recunoașterii operaționale în zona de mare cea mai apropiată de navă, prin urmare este mult mai compact și mai ușor (lungime - 2,9 metri, greutate - 82 kg).

„Este extrem de important să monitorizăm starea fundului mării”

– spune Konstantin Sivkov Membru corespondent al Academiei Ruse de Științe Rachete și Artilerie. Potrivit acestuia, echipamentele hidroacustice sunt supuse interferențelor și nu reflectă întotdeauna cu exactitate modificările topografiei fundului mării. Acest lucru poate cauza probleme cu traficul navelor sau avarii. Sivkov este încrezător că sistemele marine autonome vor permite rezolvarea unei game largi de probleme. „În special în zonele care reprezintă o amenințare pentru forțele noastre, în zonele de apărare antisubmarină inamice”, a adăugat analistul.

Dacă Statele Unite sunt lider în domeniul vehiculelor aeriene fără pilot, atunci Rusia este lider în producția de drone subacvatice

Cel mai vulnerabil aspect al doctrinei militare americane moderne este apărarea de coastă. Spre deosebire de Rusia, Statele Unite sunt foarte vulnerabile tocmai dinspre ocean. Utilizarea subacvatică face posibilă crearea unor mijloace eficiente de a limita ambițiile exorbitante.

Conceptul general este acesta. Grupuri de drone robotizate „Surrogat”, „Shilo”, „Harpsichord” și „Juno”, lansate atât de pe nave Marinei, cât și de pe nave comerciale, tancuri, iahturi, bărci etc., vor uimi mințile membrilor NATO. Astfel de roboți pot funcționa fie autonom în mod silențios, fie în grup, rezolvând probleme în interacțiune, ca un singur complex cu un sistem centralizat de analiză și schimb de informații. Un stol de 5-15 astfel de roboți, care operează în apropierea bazelor navale ale unui potențial inamic, este capabil să dezorienteze sistemul de apărare, să paralizeze apărarea de coastă și să creeze condiții pentru utilizarea garantată a produselor.

Cu toții ne amintim recenta „scurgere” printr-un reportaj de televiziune la NTV și Channel One de informații despre „Sistemul multifuncțional Ocean „Status-6”. Filmat de o cameră de televiziune din spate, un participant la întâlnire în uniformă militară ținea în mână un document care conținea desene ale unui obiect care arată ca o torpilă sau un vehicul subacvatic autonom nelocuit.

Textul documentului era clar vizibil:

„Distrugerea unor importante facilități economice inamice din zona de coastă și cauzarea unor daune garantate inacceptabile asupra teritoriului țării prin crearea unor zone de contaminare radioactivă extinsă, improprii pentru desfășurarea activităților militare, economice și de altă natură în aceste zone pentru o lungă perioadă de timp.”

Întrebarea care îi îngrijorează pe analiștii NATO este: „Dacă rușii au deja un robot nelocuit care livrează o bombă nucleară?!”

Trebuie remarcat faptul că unele scheme de operare pentru roboții subacvatici au fost de mult testate în largul coastelor Europei. Aceasta se referă la dezvoltarea a trei birouri de proiectare - Rubin, Malachite și TsKB-16. Ei sunt cei care vor suporta întreaga sarcină de responsabilitate pentru crearea armelor subacvatice strategice de generația a cincea după 2020.

Anterior, Rubin a anunțat planuri de a crea o linie de vehicule subacvatice modulare. Proiectanții intenționează să dezvolte roboți în scopuri militare și civile de diferite clase (mici, medii și grei), care vor îndeplini sarcini sub apă și pe suprafața mării. Aceste evoluții sunt concentrate atât pe nevoile Ministerului Apărării, cât și pe cele ale companiilor miniere rusești care lucrează în regiunea arctică.

Explozie nucleară subacvatică în Golful Chernaya, Novaia Zemlya

Pentagonul și-a exprimat deja îngrijorarea cu privire la dezvoltarea rusă a dronelor subacvatice care pot transporta zeci de megatone de focoase.

Directorul general al Institutului Central de Cercetare „Kurs” Lev Klyachko a anunțat efectuarea unei astfel de cercetări. Potrivit publicației, experții americani au dat dezvoltării ruse numele de cod „Canyon”.

Acest proiect, potrivit The Washington Free Beacon, face parte din modernizarea forțelor nucleare strategice ale Rusiei. „Această dronă subacvatică va avea viteză mare și va putea călători pe distanțe lungi.” „Canyon”, conform publicației, datorită caracteristicilor sale, va putea ataca bazele cheie ale submarinelor americane.

Analistul naval Norman Polmar crede că Canionul s-ar putea baza pe torpila nucleară sovietică T-15, despre care a scris anterior una dintre cărțile sale. „Marina Rusă și predecesorul său, Marina Sovietică, au fost inovatori în domeniul sistemelor și armelor subacvatice”, a menționat Polmar.

Amplasarea sistemelor staționare de rachete subacvatice la adâncimi mari face ca portavioanele și escadrile întregi de nave să fie o țintă convenabilă, practic neprotejată.

Ce cerințe au marinele NATO pentru construcția de ambarcațiuni de nouă generație? Aceasta este o creștere a stealth-ului, o creștere a vitezei cu zgomot maxim scăzut, o îmbunătățire a comunicațiilor și controlului, precum și o creștere a adâncimii de imersare. Totul ca de obicei.

Dezvoltarea flotei de submarine rusești presupune abandonarea doctrinei tradiționale și echiparea Marinei cu roboți care exclud coliziunile directe cu navele inamice. Declarația comandantului șef al Marinei Ruse nu lasă nicio îndoială în acest sens.

„Suntem în mod clar conștienți și înțelegem că creșterea capacităților de luptă ale submarinelor nucleare și nenucleare multifuncționale se va realiza prin integrarea sistemelor robotice promițătoare în armele lor”, a spus amiralul Viktor Chirkov.

Vorbim despre construcția de submarine de nouă generație bazate pe platforme subacvatice modulare unificate. Biroul central de proiectare al ingineriei maritime (TsKB MT) Rubin, care este acum condus de Igor Vilnit, sprijină proiectele 955 Borey (designer general Serghei Sukhanov) și 677 Lada (designer general Yuri Kormilițin). În același timp, potrivit designerilor de UAV, termenul „submarine” poate deveni un lucru de istorie.

Se are în vedere crearea unor platforme de luptă multifuncționale capabile să se transforme în unele strategice și invers, pentru care va fi necesară doar instalarea modulului corespunzător („Status” sau „Status-T”, sisteme de rachete, module de tehnologie cuantică, complexe de recunoaștere autonome etc.). Sarcina pentru viitorul apropiat este de a crea o linie de roboți de luptă subacvatici bazată pe proiectele birourilor de proiectare Rubin și Malachite și de a stabili producția în masă a modulelor pe baza dezvoltării lui TsKB-16.

2018-03-02T19:29:21+05:00 Alex ZarubinApărarea Patrieiapărare, Rusia, SUA, arme nucleareRoboți de luptă subacvatici și vehicule de livrare a armelor nucleare Odată cu apariția aeronavelor de recunoaștere aeriene fără pilot, au început să se dezvolte sistemele de lovitură fără pilot. Dezvoltarea sistemelor subacvatice autonome de roboți, stații și torpile urmează aceeași cale. Expertul militar Dmitri Litovkin a spus că Ministerul Apărării introduce în mod activ sisteme robotizate de control fără pilot și sisteme de luptă: „Roboții navali sunt introduși în trupe împreună cu cei terestre și aerieni. Acum...Alex Zarubin Alex Zarubin [email protected] Autor în mijlocul Rusiei

S.A. Polovko, P.K. Shubin, V.I. Yudin Sankt Petersburg, Rusia

probleme conceptuale ale robotizării echipamentelor marine

S.A. Polovko, P.K. Shubin, V.I. Yudin

Sankt Petersburg, Rusia

a problemelor conceptuale robotizare inginerie marină

Sunt luate în considerare conceptele bazate științific ale necesității urgente de robotizare a tuturor lucrărilor legate de echipamentele marine, concepute pentru a îndepărta oamenii din zona de mare risc, pentru a crește funcționalitatea, eficiența și productivitatea echipamentelor marine, precum și pentru a rezolva conflictul strategic dintre complicarea și intensificarea proceselor de management și întreținere a echipamentelor și persoanei cu capacități limitate.

ECHIPAMENTE MARITINE. ROBOȚI. COMPLEXE ROBOTICE. ROBOTICA. PROGRAM DE GUVERNARE.

Articolul descrie conceptul de robotică bazată pe dovezi, necesitatea urgentă a tuturor lucrărilor legate de tehnologia marină, concepută pentru a aduce oameni din zone cu risc ridicat, pentru a îmbunătăți funcționalitatea, flexibilitatea și performanța aplicațiilor marine și pentru a permite conflictul strategic între complexitatea și intensificarea managementului. și întreținerea echipamentelor și a persoanelor cu dizabilități.

INGINERIE MARINĂ. ROBOT. SISTEME ROBOT. ROBOTIZAREA. PROGRAM DE STAT.

Ca aspecte fundamentale, conceptuale, ale robotizării bazate științific a echipamentelor marine (MT), este recomandabil să se ia în considerare, în primul rând, problemele care decurg direct din motivele necesității robotizării. Adică, motivele pentru care obiectele MT devin obiecte de implementare a roboților, complexelor robotice (RTC) și sistemelor. În continuare, RTK este înțeles ca totalitatea robotului și a panoului său de control, iar sistemul robotizat este totalitatea RTK și a obiectului său purtător.

Roboții, așa cum demonstrează experiența creării și utilizării lor, sunt introduși în primul rând în locuri în care munca umană și activitățile vieții sunt dificile, imposibile sau reprezintă o amenințare pentru viață și sănătate. De exemplu, acest lucru se întâmplă în zone de contaminare radioactivă sau chimică, în condiții de luptă, în timpul cercetărilor subacvatice sau spațiale, lucrărilor etc.

În ceea ce privește activitățile maritime, acestea sunt în primul rând:

explorarea în adâncime;

munca de scufundare la mare adancime; lucrări tehnice subacvatice; lucrări de salvare în caz de urgență; operațiuni de căutare și salvare în condiții hidrometeorologice nefavorabile (HMC);

extragerea materiilor prime si a mineralelor la raft.

În raport cu domeniul militar: apărarea împotriva minelor și antisabotaj;

recunoaștere, căutare și urmărire; participarea la ostilități și sprijinul acestora.

Astfel, aproape întreaga gamă de obiecte: de la MT subacvatic (echipament de scufundări, vehicule subacvatice cu echipaj - OPA, submarine - PLPL, echipamente pentru dezvoltarea zonei de raft a oceanului mondial), suprafață (nave, vase, bărci) până la aer. MT (avioane - aeronave) sunt obiecte de robotizare, adică sunt obiecte care sunt supuse implementării roboților, sistemelor și sistemelor robotizate pe acestea.

În plus, nu lucrezi doar afară

Instalație MT, peste bord, la adâncime (lucrări de scufundare), dar și lucru direct la instalația offshore. Evident, prioritatea robotizării ar trebui să fie direct legată de amploarea riscului pentru viața personalului (membrii echipajului). Cantitativ, amploarea riscului poate fi măsurată prin probabilitatea statistică sau prezisă (calculată) a morții unei persoane, în funcție de tipul de activitate din anul [an-1], așa cum se arată pe baza datelor statistice și a datelor din literatură.

Să luăm în considerare cele trei niveluri de risc prezentate în figură, în funcție de tipul de activitate și sursa riscului conform datelor. Cu cât riscul este mai mare, cu atât acest tip de activitate umană (și tipul de echipament corespunzător) este mai aproape de începutul cozii pentru robotizare. Aceasta se referă la crearea prioritară a zonelor robotizate atât în ​​afara, cât și în interiorul instalațiilor MT, zone de operare robotică, pentru a elimina oamenii din zona cu risc ridicat.

Fie p. să fie numărul de serie din coada pentru robotizarea unui (i-lea) obiect MT și t - în consecință, probabilitatea decesului membrilor echipajului i-lea obiect MT. Apoi, pentru a estima prioritatea robotizării, putem obține:

n1 =1+|(r); /(1L (1)

unde |(t.) este o funcție de treaptă a valorii riscului:

|(t.) = 0, cu g > GNUR =10-3 an-1;

|(t) = 1 pentru tNur > g > GPDU = 10-4 ani-1;

|(t) = 2 pentru tpdu > g, > gppu = 10-6 ani-1;

|(T) = 3, Г1< гппу.

Atunci când se evaluează gradul necesar de robotizare a i-lea obiect MT $1"), este necesar să se concentreze în primul rând pe gradul de reducere a numărului de personal din zona de activitate cu un risc crescut, care se presupune că să fie proporțională cu gradul de exces al lui t peste gpdl în următoarea formă:

5." = 1 - tPDU t(2)

O evaluare a ponderii personalului din numărul total inițial de personal (F) la i-a instalație de echipamente maritime rămase după implementarea RTC va avea următoarea formă:

№b = [(1 - otravă]. (3)

Gradul de robotizare, adică gradul de implementare a RTK cu scopul de a înlocui personalul unității /-a MT,

poate fi estimat ca procent sub următoarea formă:

5 . =(F - Nr.b)F-1- 100%.

Din (2) rezultă în mod evident că pentru t > rНУр ^ 5т > 90,0%. Adică, aproape tot personalul trebuie îndepărtat din această unitate (din această zonă) și înlocuit cu RTK.

Principiul înlocuirii muncii umane cu munca robotizată în zonele cu risc ridicat este, fără îndoială, dominant, ceea ce este confirmat de introducerea activă a roboților subacvatici - vehicule subacvatice nelocuite (UV-uri). Cu toate acestea, nu epuizează toate nevoile pentru implementarea RTK în afacerile maritime.

În continuare, ca importanță, este necesar să se recunoască principiile extinderii funcționalității echipamentelor marine, creșterea eficienței și productivității muncii prin introducerea roboților marini (MR), RTK și sistemelor. Astfel, la înlocuirea forței de muncă grele de scufundare, de exemplu, în cazul inspecției, inspecției sau reparației obiectelor sub apă (pe sol) cu un robot subacvatic, funcționalitatea se extinde, eficiența și productivitatea muncii crește. Utilizarea vehiculelor submarine autonome nelocuite (AUV) ca sateliți submarini extinde semnificativ capacitățile de luptă și crește stabilitatea de luptă a submarinelor. Dezvoltarea și utilizarea activă a ambarcațiunilor fără pilot (UC) și a navelor (BS), precum și a vehiculelor aeriene fără pilot (UAV) în străinătate, indică, de asemenea, promisiunea transportului robotizat. Într-adevăr, chiar și toate celelalte lucruri fiind egale, riscul de a pierde echipajul unei instalații MT atunci când se lucrează în GMU-uri complexe este eliminat. În general, putem vorbi despre eficiența (utilitatea) relativ mare a roboților marini (UV, BC, BS, UAV) la un cost relativ scăzut.

Următoarea problemă conceptuală în problema robotizării bazate științific a obiectelor marine este clasificarea roboticii marine, care nu numai că înregistrează starea actuală a lucrurilor și experiența în dezvoltarea și utilizarea roboților, dar ne permite și să prezicem principalele tendințe și direcții promițătoare pentru dezvoltarea ulterioară în rezolvarea problemelor de robotizare externă.

Cea mai rezonabilă abordare a clasificării roboticii marine subacvatice

prezentat în . Prin robotică marină înțelegem roboții înșiși, complexe și sisteme robotice. Diversitatea actelor juridice create în lume face dificilă clasificarea lor strictă. Cel mai adesea, greutatea, dimensiunile, autonomia, modul de mișcare, prezența flotabilității, adâncimea de lucru, modelul de desfășurare, scopul, caracteristicile funcționale și de proiectare, costul și unele altele sunt utilizate ca caracteristici de clasificare ale RTC-urilor marine (NOV).

Clasificare în funcție de caracteristicile de greutate și dimensiune:

microPA (PMA), masă (uscat)< 20 кг, дальность плавания менее 1-2 морских миль, оперативная (рабочая) глубина до 150 м;

mini-PA, greutate 20-100 kg, interval de croazieră de la 0,5 la 4000 mile marine, adâncime operațională până la 2000 m;

RV mic, greutate 100-500 kg. În prezent, PA din această clasă reprezintă 15-20% și sunt utilizate pe scară largă în rezolvarea diferitelor probleme la adâncimi de până la 1500 m;

NPA mediu, greutate mai mare de 500 kg, dar mai mică de 2000 kg;

RV-uri mari, greutate > 2000 kg. Clasificare în funcție de caracteristicile formei structurii de susținere:

forma clasica (cilindrica, conica si sferica);

bionic (tipuri plutitoare și târâtoare);

Sub apă (scufundare)

lucru _2 -^ 10

Serviciul Marinei PLPL -

Dezvoltarea raftului

Transport cu motor

Pescuit

Marinei

Dezastre naturale -

RISC INDIVIDUAL DE DECES (g pe an)

ZONA DE RISC INACCEPTABLE

ZONA DE RISC EXCESIV

ZONA DE RISC ACEPTABIL

Niveluri de risc de deces uman (probabilitate - g pe an) în funcție de tipul de activitate și sursa riscului,

precum și clasificarea acceptată a nivelurilor de risc: PPU - nivel de risc extrem de neglijabil; MPL - nivel maxim admis de risc;

NUR - nivel inacceptabil de risc

forma de planor (avion);

cu un panou solar pe partea superioară a corpului (forme plate);

UUV-uri târându-se pe o bază pe șenile.

Clasificarea RTK marine (NPA) în funcție de gradul de autonomie. Un AUV trebuie să îndeplinească trei condiții principale de autonomie: mecanică, energetică și informațională.

Autonomia mecanică presupune absența oricărei conexiuni mecanice sub forma unui cablu, cablu sau furtun care conectează UAV-ul cu nava purtătoare sau cu stația de fund sau baza de țărm.

Autonomia energetică presupune prezența la bordul UAV a unei surse de energie sub formă, de exemplu, de baterii, pile de combustie, un reactor nuclear, un motor cu ardere internă cu ciclu de funcționare închis etc.

Autonomia informațională a UUV presupune absența schimbului de informații între dispozitiv și nava purtătoare, sau stația de fund sau baza de coastă. În acest caz, UUV-ul trebuie să aibă și un sistem de navigație inerțial autonom.

Clasificarea RTK marine (NLA) conform principiului informației pentru generația corespunzătoare de NLA.

RTC VN (AUV) autonom marin de prima generație funcționează conform unui program rigid predeterminat, neschimbabil.

UUV-urile de prima generație controlate de la distanță (RC) sunt controlate în buclă deschisă. În aceste dispozitive cele mai simple, comenzile de control sunt trimise direct către complexul de propulsie fără utilizarea feedback-ului automat.

AUV-urile din a doua generație au un sistem extins de senzori.

A doua generație de DUNPA presupune prezența unui feedback automat asupra coordonatelor de stare ale obiectului de control: înălțimea deasupra fundului, adâncimea de scufundare, viteza, coordonatele unghiulare etc. Aceste coordonate următoare sunt comparate în pilot automat cu cele date, determinate de operatorul.

AUV-urile de a treia generație vor avea elemente de inteligență artificială: capacitatea de a lua independent decizii simple în cadrul sarcinii generale care le sunt atribuite; elemente ale vederii artificiale

cu capacitatea de a recunoaște automat imagini simple; oportunitatea de auto-învățare de bază cu adăugarea propriei baze de cunoștințe.

DUNPA-urile de a treia generație sunt controlate de operator în mod interactiv. Sistemul de control de supraveghere presupune deja o anumită ierarhie, constând dintr-un nivel superior, implementat în calculatorul navei de transport, și un nivel inferior, implementat la bordul modulului subacvatic.

În funcție de adâncimea de scufundare, sunt de obicei considerate următoarele: PTRU-uri de mică adâncime cu o adâncime de imersie de până la 100 m, RPTU-uri pentru lucru pe raft (300-600 m), dispozitive de adâncimi medii (până la 2000 m) și PTRU-uri de adâncimi mari și extreme (6000 m sau mai mult).

În funcție de tipul de sistem de propulsie, se pot distinge între UUV-uri cu un grup de cârmă tradițional, MRV-uri cu un sistem de propulsie bazat pe principii bionice și AUV-planoare cu un sistem de propulsie care utilizează modificări de trim și flotabilitate.

Sistemele robotice moderne sunt utilizate în aproape toate domeniile ingineriei subacvatice. Cu toate acestea, domeniul principal de aplicare a acestora a fost și rămâne militar. Marinele principalelor state industriale au inclus deja UAV-uri și UAV-uri militare, care pot deveni o componentă extrem de eficientă și ascunsă a sistemului de mijloace de război armat în teatrele de operațiuni militare oceanice și maritime. Datorită costului relativ scăzut, producția de NPA poate fi la scară largă, iar utilizarea lor poate fi la scară largă.

În ceea ce privește crearea de UAV, UAV și BS în scopuri militare, eforturile Statelor Unite sunt deosebit de orientative. De exemplu, AUV-urile sunt atașate fiecărui submarin multifuncțional și cu rachete. Fiecare grup tactic de nave de suprafață are două astfel de AUV-uri. Desfășurarea AUV-urilor cu submarine ar trebui să fie efectuată prin tuburi torpilă, silozuri de lansare de rachete sau din locuri special echipate pentru acestea în afara carcasei sub presiune a submarinului. Utilizarea UAV-urilor și a UAV-urilor în lupta împotriva pericolului minelor s-a dovedit extrem de promițătoare. Utilizarea lor a condus la crearea unui nou concept de „vânătoare de mine”, inclusiv detectarea, clasificarea, identificarea și neutralizarea (distrugerea) minelor. Anti-mina

Noile UUV, controlate de la distanță de pe o navă, fac posibilă desfășurarea operațiunilor de acțiune împotriva minelor cu o eficiență mai mare, precum și creșterea adâncimii zonelor de acțiune împotriva minei și reducerea timpului de identificare și distrugere. În planurile Pentagonului, accentul principal în viitoarele războaie centrate pe rețea este pe utilizarea pe scară largă a roboților de luptă, a vehiculelor aeriene fără pilot și a vehiculelor subacvatice nelocuite. Pentagonul se așteaptă să robotizeze o treime din toate mijloacele de luptă până în 2020, creând formațiuni robotice complet autonome și alte formațiuni.

Dezvoltarea sistemelor robotice marine interne și a complexelor cu scop special trebuie efectuată în conformitate cu Doctrina Maritimă a Federației Ruse pentru perioada până în 2020, ținând cont de rezultatele analizei tendințelor de dezvoltare a roboticii globale, ca precum și în legătură cu tranziția economiei ruse către o cale inovatoare de dezvoltare.

Acest lucru ia în considerare rezultatele implementării programului țintă federal „Oceanul Mondial”, analiza continuă a statului și tendințele de dezvoltare a activităților maritime în Federația Rusă și în întreaga lume, precum și cercetarea sistematică privind aspecte legate de asigurarea securității naționale a Federației Ruse în domeniul studiului, dezvoltării și utilizării Oceanului Mondial. Eficacitatea implementării rezultatelor obținute în Programul țintit federal este determinată de utilizarea pe scară largă a tehnologiilor cu dublă utilizare și a principiilor de proiectare modulară.

Scopul dezvoltării roboticii marine este de a crește eficiența utilizării sistemelor și armelor speciale ale Marinei, sisteme speciale ale departamentelor care exploatează resursele marine, extinde funcționalitatea acestora, asigură siguranța echipajelor de aeronave, NK, submarine. , vehicule subacvatice și efectuează lucrări speciale, tehnice subacvatice și de salvare

Atingerea scopului este asigurată de implementarea următoarelor principii de dezvoltare în ceea ce privește proiectarea, crearea și aplicarea roboticii marine:

unificare și construcție modulară;

miniaturizare și intelectualizare;

combinație de automat, automatizat

control baie și grup;

suport informatic pentru controlul sistemelor robotizate;

hibridizare pentru integrarea modulelor mecatronice eterogene ca parte a complexelor și sistemelor;

infrastructură de sprijin distribuită în combinație cu sistemele de suport informațional la bord pentru operațiunile maritime.

Principalele direcții de dezvoltare a roboticii navale ar trebui să ofere o soluție la o serie de probleme strategice de complicare și intensificare a echipamentelor militare asociate cu interacțiunea în sistemul „om-mașină”.

Direcția internă care vizează asigurarea robotizării compartimentelor etanșe saturate cu energie ale NK, PL și OPA. Acestea includ echipamente robotizate în compartiment (inclusiv echipamente mobile de monitorizare de dimensiuni mici), complexe și sisteme de avertizare cu privire la apariția situațiilor periculoase (de urgență) și luarea de măsuri pentru eliminarea acestora.

Direcție externă, pentru a asigura robotizarea scufundărilor și a operațiunilor maritime speciale, inclusiv monitorizarea stării obiectelor potențial periculoase, precum și a operațiunilor de salvare în caz de urgență. Acestea includ UAV-uri, UPS, MRS, AUV-uri, vehicule subacvatice fără pilot (UAV), complexe și sisteme robotice marine.

Principalele obiective ale dezvoltării roboticii marine sunt funcționale, tehnologice, de servicii și organizaționale.

Sarcini funcționale promițătoare ale roboticii marine în cadrul activităților la bord:

monitorizarea stării mecanismelor și sistemelor, parametrilor mediului intracompartimentar;

efectuarea anumitor lucrări periculoase și mai ales periculoase în interiorul și exteriorul compartimentelor și incintelor;

operațiuni tehnologice și de transport; asigurarea îndeplinirii funcțiilor echipajului în timpul operațiunii fără pilot a NK, submarinului sau aeronavei;

avertizarea situațiilor de urgență și luarea de măsuri pentru eliminarea acestora.

Sarcini funcționale promițătoare ale roboticii marine în cadrul funcționării pe suprafața unui obiect, deasupra apei, sub apă și pe fund:

monitorizarea și întreținerea NK, PL și OPA (inclusiv colectarea și transmiterea de informații cu privire la starea OPA);

efectuarea de operațiuni tehnologice și asigurarea cercetării științifice;

efectuarea de recunoașteri, supraveghere și desfășurarea anumitor operațiuni de luptă în mod independent;

deminare, lucru cu obiecte potențial periculoase;

lucrează ca parte a sistemelor de navigație și a sistemelor de monitorizare hidrologică și de mediu.

Principalele sarcini tehnologice promițătoare în domeniul creării roboticii marine:

crearea unui MRS autonom hibrid modular cu modificarea operațională a structurii proprii pentru diverse scopuri funcționale;

dezvoltarea de metode de control de grup al roboților și organizarea interacțiunii acestora;

realizarea de sisteme de telecontrol cu ​​vizualizare volumetrica, inclusiv in timp real;

gestionarea MRS folosind tehnologiile informaționale și de rețea, inclusiv autodiagnosticarea și autoînvățarea;

integrarea MRS în sistemele de nivel superior, inclusiv mijloacele de livrare în zona de aplicare a acestora și suport complet pentru funcționare;

organizarea unei interfețe om-mașină care asigură managementul automat, automatizat, de supraveghere și de grup al MR.

Principalele sarcini de service la operarea roboticii maritime sunt:

dezvoltarea infrastructurii terestre și la bord pentru testarea suportului și întreținerea navelor spațiale mici;

dezvoltarea de complexe și simulatoare de simulare situațională, echipamente speciale și accesorii pentru antrenament, întreținere și sprijinire a sistemelor la scară mică;

asigurarea menținabilității și a posibilității de reciclare a structurilor, dispozitivelor și sistemelor echipamentelor.

Ca parte a principalelor sarcini organizatorice și măsuri pentru crearea și implementarea roboticii marine, este recomandabil să se prevadă:

dezvoltarea unui program țintă cuprinzător (CTP) pentru dezvoltarea roboticii marine (robotizare MT);

crearea unui corp de lucru pentru fundamentarea și formularea unui PCC pentru robotizarea MT, inclusiv planificarea evenimentelor, formarea unei liste de sarcini competitive, examinarea, selecția proiectelor propuse și posibilele soluții;

realizarea măsurilor de sprijin organizatoric, de personal, de personal și material pentru testarea și operarea roboticii marine în flotă.

Ca indicatori și criterii pentru eficacitatea dezvoltării și implementării roboticii marine, este recomandabil să se ia în considerare următoarele principale:

1) gradul de înlocuire a personalului instalației;

2) eficienţa militaro-economică (criteriul eficienţei - cost);

3) grad de versatilitate (posibilitate de dublă utilizare);

4) gradul de standardizare și unificare (criteriul de proiectare și tehnologia);

5) gradul de conformitate cu scopul funcțional (criteriul de excelență tehnică, posibilitatea de modernizare, modificare, îmbunătățire și integrare în continuare în alte sisteme).

Principala condiție pentru dezvoltarea și implementarea RTK, a sistemelor și a elementelor acestora este soluționarea cu succes a problemelor economice și organizaționale, în primul rând sarcinile de dezvoltare și implementare a centrului de control robotic pentru inginerie mecanică și programe de achiziții federale ale RTK.

Unul dintre cele mai complexe și consumatoare de timp procese în dezvoltarea unui centru de proiectare digitală presupune întocmirea unei liste de lucrări și hărți tehnologice pentru implementarea acestora (catalogarea lucrărilor) pentru a rezolva problemele care necesită utilizarea instrumentelor robotizate. Fiecare operațiune standard efectuată de Marina și alte departamente interesate trebuie să fie prezentată sub forma unui algoritm sau a unui set de acțiuni sau scenarii standard. Din setul de scenarii rezultat, trebuie izolate cele în care este necesară utilizarea echipamentelor robotizate. Scenariile selectate (operațiuni individuale) trebuie consolidate într-un singur registru de lucru actualizat care implică utilizarea echipamentelor robotizate. Această listă ar trebui să aibă o structură ierarhică strictă, care să reflecte

gradul de importanță (prioritatea) acestor lucrări, informații despre frecvența sau repetabilitatea implementării lor, estimări de costuri pentru dezvoltarea și fabricarea echipamentelor robotizate pentru implementarea lor. Lista elaborată ar trebui să devină informația inițială pentru luarea ulterioară a deciziilor privind dezvoltarea instrumentelor necesare în cadrul PCC.

Renumita teză are o semnificație conceptuală: multe sarcini importante ale flotei pot fi rezolvate cu succes dacă ne concentrăm pe utilizarea în grup a roboților de dimensiuni mici, portabili, relativ ieftini, care interacționează, care nu necesită infrastructură dezvoltată.

structuri și personal de serviciu înalt calificat, în locul unui număr mai mic de mari, scumpi, care necesită transportatori speciali, și mai ales cu echipaj, subacvatici, de suprafață și aeronave.

Astfel, robotizarea echipamentelor marine este concepută pentru a îndepărta oamenii din zona cu risc ridicat, pentru a crește funcționalitatea, eficiența și productivitatea echipamentelor marine, precum și pentru a rezolva conflictul strategic dintre complicarea și intensificarea proceselor de control și întreținere a echipamentelor marine. echipamentului și capacitățile limitate ale oamenilor.

BIBLIOGRAFIE

1. Alexandrov, M.N. Siguranța umană pe mare [Text] / M.N. Alexandrov. -L.: Construcţii navale, 1983.

2. Shubin, P.K. Problema introducerii tehnologiilor fără pilot la obiectele offshore [Text] / P.K. Shubin // Robotică extremă. Mater. XIII științific și tehnic. conf. -SPb.: Editura Universității Tehnice de Stat din Sankt Petersburg, 2003. -P. 139-149.

3. Shubin, P.K. Îmbunătățirea siguranței instalațiilor navale consumatoare de energie folosind robotică. Probleme actuale de protecție și siguranță [Text] / P.K. Shubin // Robotică extremă. Tr. XIV Panto-rus științific-practic conf. -SPb.: NPO Materiale Speciale, 2011. -T. 5. -S. 127-138.

4. Ageev, M.D. Roboți subacvatici autonomi. Sisteme și tehnologii [Text] / M.D. Ageev, L.V. Kiselev, Yu.V. Matvienko [și alții]; Sub. ed. M.D. Ageeva. -M.: Nauka, 2005. -398 p.

5. Ageev, M.D. Vehicule subacvatice nelocuite în scop militar: Monografie [Text] / M.D. Ageev, L.A. Naumov, G.Yu. Illarionov [și alții]; Sub. ed.

M.D. Ageeva. -Vladivostok: Dalnauka, 2005. -168 p.

6. Alekseev, Yu.K. Stadiul tehnicii și perspectivele dezvoltării roboticii subacvatice. Partea 1 [Text] / Yu.K. Alekseev, E.V. Makarov, V.F. Filaretov // Mecha-tronika. -2002. -Nu 2. -S. 16-26.

7. Illarionov, G.Yu. Amenințare din adâncuri: secolul XXI [Text] / G.Yu. Illarionov, K.S. Sidenko, L.Yu. Bocharov. -Khabarovsk: KSUE „Imprimeria Regională Khabarovsk”, 2011. -304 p.

8. Baulin, V. Implementarea conceptului de „război centrat pe rețea” în Marina SUA [Text] / V. Baulin,

A. Kondratiev // Revista militară străină. -2009. -Nu 6. -S. 61-67.

9. Doctrina maritimă a Federației Ruse pentru perioada până în 2020 (aprobată de Președintele Federației Ruse V.V. Putin la 27 iulie 2001 Nr. Pr-1387).

10. Lopota, V.A. Despre modalitățile de rezolvare a unor probleme strategice ale echipamentelor militare [Text] /

B.A. Lopota, E.I. Yurevich // Probleme ale tehnologiei de apărare. Ser. 16. Mijloace tehnice de combatere a terorismului. -M., 2003. - Problema. 9-10. -CU. 7-9.

Citeste si pe tema:

1. Diploma in managementul vanzarilor
2. Păsări în mitologia slavă (Gamayun, Sirin etc.)
3. Robotică navală în scopuri militare
4. Prezentare despre studii sociale „umane”