Добро пожаловать на Lesta Games Wiki!
Варианты
/
/
Беспилотный подводный аппарат

Беспилотный подводный аппарат

Перейти к: навигация, поиск
Версия 20:45, 11 августа 2022
→ Боевые НПА‎
← Предыдущая правка
Текущая версия на 15:30, 21 августа 2022
Применение необитаемых подводных аппаратов‎
 
не показано 37 промежуточных версии этого же участника
Строка 1:Строка 1:
?{{Пишу|[[Участник:Serenus:ru|Serenus:ru]] ([[Обсуждение участника:Serenus:ru|обсуждение]])}}+[[Файл:Клавесин-2р-пм.jpeg|300px|thumb|справа|Автономный [[Navy:Военно-морской флот Российской Федерации|российский]] беспилотный подводный аппарат «Клавесин-2Р-ПМ».]]
?--[[Участник:Serenus:ru|Serenus:ru]] ([[Обсуждение участника:Serenus:ru|обсуждение]]) 21:34, 2 августа 2022 (UTC)+[[Файл:Canyon Offshore Limited.jpeg|300px|thumb|справа|Телеуправляемый донный водоструйный траншеекопатель ''T1200'' (США).]]
? +[[Файл:Глайдер2222.jpeg|300px|thumb|справа|Автономный беспилотный подводный глайдер «Морская тень» (Россия).]]
?[[Файл:Клавесин-2р-пм.jpeg|400px|thumb|справа|Автономный беспилотный подводный аппарат «Клавесин-2Р-ПМ» (Россия).]]+
?[[Файл:Canyon Offshore Limited.jpeg|400px|thumb|справа|Телеуправляемый донный водоструйный траншеекопатель ''T1200'' (США).]]+
?[[Файл:Глайдер2222.jpeg|400px|thumb|справа|Автономный беспилотный подводный глайдер «Морская тень» (Россия).]]+
 {{AnnoWiki {{AnnoWiki
 |pic =  |pic =
Строка 11:Строка 8:
 <noinclude> <noinclude>
 == Классификация == == Классификация ==
?{{Main|Navy:Подводный_аппарат#Классификация|l1=Подводный_аппарат. Классификация}}+{{Main|Navy:Подводный_аппарат#Классификация|l1=Подводный аппарат. Классификация}}
 Современные НПА представляют собой отдельную группу робототехнических устройств, выполняющих определенные задачи, а также обладающие определенными техническими характеристиками и функциональными свойствами. При всем разнообразии беспилотных подводных аппаратов (по целевому назначению, массогабаритным характеристикам, конструктивному облику, типу энергосиловой установки и т.д.) общепризнанной классификации в этом классе подводных аппаратов еще не сложилось. Современные НПА представляют собой отдельную группу робототехнических устройств, выполняющих определенные задачи, а также обладающие определенными техническими характеристиками и функциональными свойствами. При всем разнообразии беспилотных подводных аппаратов (по целевому назначению, массогабаритным характеристикам, конструктивному облику, типу энергосиловой установки и т.д.) общепризнанной классификации в этом классе подводных аппаратов еще не сложилось.
  
 +[[Файл:Max rover.jpeg|300px|thumbnail|Погружение ТНПА «рабочей» категории ''Max Rover'', для определения характеристик сейсмогенных разломов у берегов Греции, 2015 год.]]
 +[[Файл:Cutlet222.jpeg|300px|thumbnail|АНПА ''Pluto Plus'' на борту [[Navy:Тральщик|тральщика]] ''KNM Hinnøy'', 2012 год.]]
 Надо отметить, что деление НПА по признаку автономности сформировалось в процессе эволюции этого вида техники, и под автономностью понимается, прежде всего, энергетическая независимость аппарата от судна-носителя. Надо отметить, что деление НПА по признаку автономности сформировалось в процессе эволюции этого вида техники, и под автономностью понимается, прежде всего, энергетическая независимость аппарата от судна-носителя.
  
Строка 20:Строка 19:
 Подводные аппараты обычно подразделяются на категории в зависимости от их размера, веса, возможностей или мощности. Подводные аппараты обычно подразделяются на категории в зависимости от их размера, веса, возможностей или мощности.
  
 +=== Классификация ТНПА ===
 +[[Файл:SAUV.jpeg|300px|thumb|справа|Спроектированный в Университете Южной Флориды АНПА ''Tavros02'', работающий на солнечной энергии (англ. ''SAUV''), предназначен для мониторинга [[Navy:Акватория|акватории]] мирового океана.]]
 В отношении ТНПА используются следующие категории:  В отношении ТНПА используются следующие категории:
?* Аппараты «микро» с массой менее 5 кг. Эти аппараты часто используются в качестве альтернативы [[Navy:Водолаз|водолазу]], особенно в местах, куда человек не в состоянии проникнуть, - например, в канализацию, трубопровод или небольшую полость;+{| class="wiki_table" style="text-align:left"
?* Аппараты «мини» с массой от 5 до 30 кг. Такие аппараты один человек может транспортировать на небольшой лодке<ref>Иногда ТНПА категорий «микро» и «мини» называют «глазное яблоко» (англ. ''Eyeball''). Как правило, такие ТНПА предназначены для выполнения обзорно-поисковых работ, и часто не имеют манипуляторов.</ref>;+!colspan="3"|Классификация ТНПА в соответствии с массой
?* Аппараты общего назначения предназначены для решения поисковых, инспекционных и осмотровых задач, выполнения легких механических работ в толще воды и проведения измерений параметров водной среды. Их типовые характеристики: максимальная рабочая глубина - до 3000 м (в большинстве проектов – до 1000 м); радиус действия (максимальное удаление от судна-носителя) – 100–150 м (в редких случаях до 1000 м); скорость подводного хода – 1–2,5 узла, масса – от 20 до 350 кг.+|-
?* Аппараты «рабочей» категории предназначены для решения широкого круга подводно-технических работ (аварийно-спасательных, поисковых, инженерно-строительных и ремонтных). Эти ТНПА имеют массу от 30 до 6000 кг, и оснащены достаточно сложным навесным оборудованием.+! Название !! Масса аппарата<br />(кг) !! Описание
?* Донные ТНПА – это аппараты на гусеничном ходу, предназначенные для тяжелых механических работ (таких как прокладка трубопровода или кабеля) на морском дне.+|-
 +| «Микро» || < 5 || Эти аппараты часто используются в качестве альтернативы [[Navy:Водолаз|водолазу]], особенно в местах, куда человек не в состоянии проникнуть, - например, в канализации, трубопроводе или помещении небольшого объема
 +|-
 +| «Мини» || 5 - 30 || Такие аппараты один человек может транспортировать на небольшой [[Navy:Лодка|лодке]]<ref>Иногда ТНПА категорий «микро» и «мини» называют «глазное яблоко» (англ. ''Eyeball''). Как правило, такие ТНПА предназначены для выполнения обзорно-поисковых работ, и часто не имеют манипуляторов.</ref>
 +|-
 +| Общего<br />назначения || 20 - 350 || Предназначены для решения поисковых, инспекционных и осмотровых задач, выполнения легких механических работ в толще воды и проведения измерений параметров водной среды. Их типовые характеристики: максимальная рабочая глубина - до 3000 м (в большинстве проектов – до 1000 м); радиус действия (максимальное удаление от судна-носителя) – 100–150 м (в редких случаях до 1000 м); скорость подводного хода – {{comment|1–2,5 узла|1,9-4,6 км/ч}}
 +|-
 +| «Рабочая»<br />категория || 30 - 6000 || Аппараты «рабочей» категории предназначены для решения широкого круга подводно-технических работ (аварийно-спасательных, поисковых, инженерно-строительных и ремонтных), и оснащены достаточно сложным навесным оборудованием
 +|-
 +| Донные || до 12 000 || Аппараты на гусеничном ходу, предназначенные для тяжелых механических работ (таких как прокладка трубопровода или кабеля) на морском дне
 +|-
 +|}
 +<br />
 +ТНПА могут связаны тросом (и кабелем) с судном-носителем или платформой, или они могут работать из специального «гаража», который опускается с судна или платформы<ref>Метод размещения ТНПА в специальном погружаемом «гараже» обычно используется при работах на большой глубине.</ref>.
  
?Подводные вездеходы могут находиться в "свободном плавании", когда они работают на нейтральной плавучести на тросе с корабля-носителя или платформы, или они могут быть "гаражными", когда они работают из погружного "гаража" или "крыши" на тросе, прикрепленном к тяжелому гаражу, который опускается с корабля или платформы. Оба метода имеют свои плюсы и минусы; [требуется пояснение] однако очень глубокие работы обычно выполняются в гараже.+=== Классификация АНПА ===
 +[[Файл:bio.jpeg|300px|thumbnail|Бионический AUV ''Poggy'', использующий для движения и управления два независимых гибких хвоста, которые придают аппарату уникальные возможности мобильности, октябрь 2019.]]
  
?Наиболее общими и существенными классификаци-+[[Файл:Maintenance-operation-on-an-underwater-structure-by-a-work-class-RO-Released-by.jpeg|300px|thumbnail|Операция по техническому обслуживанию подводного сооружения с помощью ТНПА рабочего класса ''Oceaneering''.]]
?онными признаками для АНПА (включая полуавтоном-+
?ные НПА) являются целевое назначение, массогабаритные+
?характеристики и конструктивный облик, включая тип дви-+
?жителя и системы энергообеспечения.+
?Основное целевое назначение проекта АНПА может+
?быть военным, гражданским, двойным и эксперимен-+
?тальным. Надо отметить, что модульный принцип пост-+
?роения современных аппаратов привел к стиранию гра-+
?ней между их целевым назначением. Практически все+
?современные разработки конструкций АНПА являются+
?многоцелевыми.+
?По массе АНПА подразделяются на микро (АПМА),+
?мини, малые, средние и большие+
  
 +[[Файл:Cutlet.jpeg|300px|thumbnail|ТНПА ''Cutlet'', использовавшийся начиная с 1970-х г.г. в [[Navy:ВМС Великобритании|Королевском флоте]] для подъёма учебных [[Navy:Морская мина|мин]] и [[Navy:Торпеда|торпед]].]]
 +Наиболее общими и существенными классификационными признаками для АНПА (включая полуавтономные НПА) являются целевое назначение, массогабаритные характеристики и конструктивный облик, включая тип движителя и системы энергообеспечения.
  
?Достоинства неавтономных НПА по сравнению с АНПА:+Целевое назначение АНПА может быть военным, гражданским, двойным или экспериментальным. Надо отметить, что модульный принцип построения современных аппаратов привел к стиранию граней между их целевым назначением. Практически все современные разработки конструкций АНПА являются многоцелевыми.
?•• большая продолжительность непрерывной работы (энер-+ 
?госнабжение этих аппаратов осуществляется либо с бор-+В соответствии с массой АНПА принято делить на следующие категории:
?та обеспечивающего судна, либо при помощи берегово-+* «Микро»-аппараты, с массой до 20 кг. Данная категория составляет 20–25% от общего числа известных проектов АНПА. Большая часть моделей «микро» создается с использованием бионических принципов и носит экспериментальный характер. Типовые технические характеристики этой категории аппаратов: дальность плавания не более {{comment|1–2 морских миль|1,9-3,7 км}}, предельная рабочая глубина менее 150 м; скорость хода – {{comment|1,5–2 узла|2,8-3,7 км/ч}};
?го оборудования);+* «Мини»-аппараты, с массой 20 - 100 кг. Категория мини-АНПА составляет 15–20% от общего числа проектов. Диапазон дальности плавания весьма широк – от 0,5 до 4000 морских миль;
?•• возможность выполнения сложных и тяжелых механических+* Малые АНПА от 100 до 350 кг;
?работ в толще воды и на донной поверхности;+* Средние АНПА с массой от 350 до 2000 кг;
?•• относительно низкая стоимость постройки и эксплуатации+* Большие АНПА, представленные аппаратами массой свыше 2000 кг.
?(существенно меньшая сложность конструкции по сравнению+ 
?с АНПА одного и того же класса);+=== Сравнение ТНПА и АНПА ===
?•• относительно высокая надежность конструкции (практически+Достоинства неавтономных НПА по сравнению с автономными:
?нет риска невозвращения аппарата).+* большая продолжительность непрерывной работы (энергоснабжение этих аппаратов осуществляется либо с [[Navy:Борт|борта]] обеспечивающего судна, либо при помощи берегового оборудования);
?Наряду с достоинствами, неавтономные НПА обладают и ря-+* возможность выполнения сложных и тяжелых механических работ в толще воды и на донной поверхности;
?дом недостатков, основные из которых:+* относительно низкая стоимость постройки и эксплуатации (существенно меньшая сложность конструкции по сравнению с АНПА одного и того же класса);
?•• полная зависимость аппарата от обеспечивающего судна или+* относительно высокая надежность конструкции (практически нет риска невозвращения аппарата).
?берегового надводного оборудования;+ 
?•• радиус действия аппарата ограничен длиной кабеля-связки;+Наряду с достоинствами, неавтономные НПА обладают и рядом недостатков, основными из которых являются следующие:
?•• на борту обеспечивающего судна необходимо устройство управ-+* полная зависимость аппарата от обеспечивающего судна или берегового надводного оборудования;
?ления натяжением кабеля-связки (во время волнения моря);+* радиус действия аппарата ограничен длиной кабеля-связки;
?•• сложность управления аппаратом в условиях сильных тече-+* на борту обеспечивающего судна необходимо устройство управления натяжением кабеля-связки (во время волнения моря);
?ний, завалов и узкостей.+* сложность управления аппаратом в условиях сильных течений, опасности обрушения берега или окружающих конструкций, а также [[Navy:Узкость|узкостей]].
?Эти недостатки, а также достижения в области энергетики,+ 
?электроники и информационных технологий послужили мощным+Эти недостатки, а также достижения в области энергетики, электроники и информационных технологий послужили мощным стимулом к стремительному развитию АНПА.
?стимулом к стремительному развитию НПА автономного класса.+ 
 +Беспилотные системы с каждым годом всё активнее «завоёвывают» пространство в воздухе, на поверхности земли и воды, под водой и в космосе. Причинами быстрого развития и широкого применения беспилотной роботизированной техники можно назвать следующие факторы:
 +* При выполнении любой задачи c помощью беспилотных систем полностью обеспечивается такое важное требование как безопасность жизни человека — ему просто нет необходимости присутствовать лично в зонах повышенной опасности;
 +* Так как нет необходимости организовывать рабочее место для человека, уменьшаются габаритные размеры аппарата и его энергозатраты, что позволяет максимально миниатюризировать все беспилотные системы;
 +* Благодаря небольшим размерам, беспилотные системы можно изготавливать и модернизировать практически, в любой лаборатории, мастерской, в университетах и т. д., то есть, не нужно строить большие специализированные заводы;
 +* При эксплуатации появляется возможность использовать тактику «стаи», когда десятки, сотни и даже тысячи маленьких аппаратов совместно выполняют единую задачу. Это намного эффективнее, быстрее и дешевле, чем использование для тех же целей одного большого дорогостоящего аппарата.
  
 == История == == История ==
 {{Main|Navy:Подводный аппарат#История|l1=Подводный аппарат. История}} {{Main|Navy:Подводный аппарат#История|l1=Подводный аппарат. История}}
 +[[Файл:Spurv11.jpeg|300px|thumbnail|Сотрудники Лаборатории прикладной физики Вашингтонского университета готовят к погружению АНПА ''SPURV'', 1960-е годы.]]
 +[[Файл:Скат.jpeg|300px|thumbnail|АНПА «Скат-гео» был создан в СССР в 1976 году на основе АНПА «Скат» - первого в стране экспериментального АНПА с программным управлением и гидроакустической навигацией, и использовался для решения исследовательских задач на шельфе.]]
 +[[Файл:Argo.png|300px|thumbnail|ТНПА ''Argo'' в процессе погружения к обломкам [[Navy:RMS_Titanic_(1912)|''RMS Titanic'']], 1980-е годы.]]
 +[[Navy:ВМС США|ВМС США]] профинансировали большую часть ранних разработок в области ТНПА в 1960-х годах. Первым проектам было присвоено название «Подводный спасательный аппарат с кабельным управлением» (англ. ''Cable-Controlled Underwater Recovery Vehicle'' или ''CURV''). Появление первых ТНПА создало возможности для проведения глубоководных спасательных операций и извлечения предметов со дна океана. Первые ТНПА использовались при поиске термоядерной бомбы, потерянной в Средиземном море после катастрофы бомбардировщика ''B-52G'' в 1966 году.
  
?В 1970-х и 80-х годах Королевский военно-морской флот использовал дистанционно управляемый подводный аппарат "Cutlet" для извлечения учебных торпед и мин. RCA (Шум) обслуживала систему "Cutlet 02", базирующуюся на полигонах БУТЕК, в то время как система "03" базировалась на базе подводных лодок на Клайде и обслуживалась персоналом RN.+Опираясь на созданную технологическую базу, морская нефтегазовая промышленность создала ТНПА рабочего класса для оказания помощи в разработке морских нефтяных месторождений.
  
?ВМС США профинансировали большую часть ранних разработок технологии ROV в 1960-х годах в то, что тогда было названо "Подводным спасательным аппаратом с кабельным управлением" (CURV). Это создало возможность для проведения глубоководных спасательных операций и извлечения предметов со дна океана, таких как ядерная бомба, потерянная в Средиземном море после катастрофы Паломареса B-52 в 1966 году. Опираясь на эту технологическую базу, морская нефтегазовая промышленность создала ROV рабочего класса для оказания помощи в разработке морских нефтяных месторождений. Спустя более десяти лет после их первого появления, ROV стали незаменимыми в 1980-х годах, когда большая часть новых морских разработок вышла за пределы досягаемости людей-дайверов. В середине 1980-х годов индустрия морских беспилотных летательных аппаратов страдала от серьезной стагнации в технологическом развитии, частично вызванной падением цен на нефть и глобальным экономическим спадом. С тех пор технологическое развитие в индустрии беспилотных летательных аппаратов ускорилось, и сегодня беспилотные летательные аппараты выполняют множество задач во многих областях. Их задачи варьируются от простого осмотра подводных сооружений, трубопроводов и платформ до соединения трубопроводов и размещения подводных коллекторов. Они широко используются как при первоначальном строительстве подводного сооружения, так и при последующем ремонте и обслуживании.[2]+Первый АНПА был разработан в Лаборатории прикладной физики Вашингтонского университета еще в 1957 году. «Подводный исследовательский аппарат специального назначения» (англ. ''Self-Propelled Underwater Research Vehicle'' или ''SPURV'') использовался для изучения свойств водной среды, исследований в области акустики и возможности обнаружения следа от [[Navy:Подводная лодка|подводной лодки]].
  
?Подводные аппараты использовались для обнаружения многих исторических кораблекрушений, в том числе Титаника, Бисмарка, Йорктауна и Центральной Америки. В некоторых случаях, таких как "Титаник" и "Центральная Америка", подводные аппараты использовались для извлечения материалов с морского дна и доставки их на поверхность.[3]+В [[Navy:Военно-Морской Флот СССР|СССР]] начиная с 1960-х годов создавали и отрабатывали технологии дистанционно управляемых подводных аппаратов, которые могли использоваться при глубоководных работах, для разведки морского дна или в спасательных операциях. На этом этапе были созданы системы управления подобных аппаратов, манипуляторы, телевизионная аппаратура, а также отработаны различные методы [[Navy:Навигация|навигации]]. Первыми советскими подводными роботами стали аппараты «Манта», «Скат», «Макс-2» и комплекс «Лортодромия», который применялся для обследования затонувших подводных лодок [[Navy:К-8 (1959)|К-8]], [[Navy:К-219 (1971)|К-219]] и [[Navy:К-278 «Комсомолец» (1983)|«Комсомолец»]].
  
?В то время как в нефтегазовой промышленности используется большинство беспилотных летательных аппаратов, другие области применения включают науку, военные и спасательные работы. Военные используют ROV для таких задач, как разминирование и инспекция. Использование в научных целях обсуждается ниже.+Спустя более десяти лет после появления первых ТНПА, в 1980-х годах, они стали незаменимыми, когда большая часть новых морских разработок вышла за пределы досягаемости людей-дайверов. В середине 1980-х годов индустрия морских беспилотных аппаратов страдала от серьезной стагнации в технологическом развитии, частично вызванной падением цен на нефть и глобальным экономическим спадом. С тех пор технологическое развитие в индустрии беспилотных аппаратов ускорилось, и сегодня беспилотные аппараты выполняют множество задач во многих областях. Их задачи варьируются от простого осмотра подводных сооружений, трубопроводов и платформ до соединения трубопроводов и размещения подводных коллекторов. Они широко используются как при первоначальном строительстве подводного сооружения, так и при последующем ремонте и обслуживании.
  
?Первый AUV был разработан в Лаборатории прикладной физики Вашингтонского университета еще в 1957 году Стэном Мерфи, Бобом Франсуа и позже Терри Эвартом. "Подводный исследовательский аппарат специального назначения", или SPURV, использовался для изучения диффузии, акустической передачи и подводных следов.+В 1985 году франко-американская экспедиция под руководством Жан-Луи Мишеля (фр. ''Jean-Louis Michel'') и Роберта Балларда (англ. ''Robert Ballard'') при помощи НПА «Арго» (англ. ''Argo'') обнаружила корпус [[Navy:RMS_Titanic_(1912)|''RMS Titanic'']].
  
?Другие ранние AUV были разработаны в Массачусетском технологическом институте в 1970-х годах. Один из них выставлен в Морской галерее Харта в Массачусетском технологическом институте. В то же время в Советском Союзе также были разработаны автономные подводные аппараты[1] (хотя об этом стало известно гораздо позже).+Подводные аппараты также использовались для обнаружения других исторических кораблекрушений, в том числе [[Navy:Bismarck_(1939)|''Bismarck'']] и [[Navy:USS_Yorktown_(1936)|''USS Yorktown'']].
  
 == Особенности конструкции == == Особенности конструкции ==
 {{Main|Navy:Подводный аппарат#Особенности конструкции|l1=Подводный аппарат. Особенности конструкции}} {{Main|Navy:Подводный аппарат#Особенности конструкции|l1=Подводный аппарат. Особенности конструкции}}
 +[[Файл:Мт2010.png|300px|thumbnail|Расположение основных систем многоцелевого российского АНПА «МТ-2010 Пилигрим»: 1 - антенны [[Navy:Сонар|ЭЛС]], 2 - электромагнит [[Navy:Балласт|балласта]] погружения, 3 - вертикальный подруливающий движитель, 4 - компенсатор давления, 5 - блок управления, 6 - датчик глубины, 7 - антенна, 8 - цифровая фотокамера, 9 - антенны [[Navy:Гидроакустический_лаг|допплеровского лага]], 10 - контейнер системы управления, 11 - контейнер информационно-измерительного комплекса, 12 - антенна [[Navy:Гидрологический профилограф|профилографа]], 13 - электромагнит аварийного балласта, 14 - антенна [[Navy:Сонар|гидролокатора]] бокового обзора высокой частоты, 15 - антенна гидролокатора бокового обзора низкой частоты, 16 - светильник импульсный, 17 - контейнер АКБ, 18 - антенна навигационной системы, 19 - блок управления двигателем, 20 - СНС, 21 - антенна радиомодема, 22 - маршевый двигатель, 23 - контейнер радиомодема, 24 - измеритель параметров среды, 25 - внешние разъемы.]]
 +[[Файл:Bio9.png|300px|thumbnail|Биомиметическая архитектура АНПА бионической категории: ''RoboTuna'' (вверху слева) и ''RoboPike'' (вверху справа). Ниже представлены схемы гибкого хоста.]]
 +Агрегаты ТНПА рабочего класса монтируются на алюминиевом шасси, чтобы обеспечить необходимую плавучесть для выполнения различных задач. Сложность конструкции алюминиевой рамы варьируется в зависимости от производителя аппарата. Синтактическая пена часто используется в качестве плавучего материала. В нижней части системы может быть установлена подставка для размещения различных датчиков или инструментов. Благодаря размещению легких компонентов сверху, а тяжелых - снизу, аппарат как правило имеет большое расстояние между центром [[Navy:Плавучесть|плавучести]] и центром тяжести: это обеспечивает устойчивость для выполнения работ под водой. Двигатели размещены между центром плавучести и центром тяжести для поддержания устойчивости при маневрах. Различные конфигурации двигателей и алгоритмы управления могут быть использованы для обеспечения надлежащего управления положением и ориентацией во время операций, особенно в условиях сильного течения.
  
?Вездеходы рабочего класса построены с большим плавучим блоком на алюминиевом шасси, чтобы обеспечить необходимую плавучесть для выполнения различных задач. Сложность конструкции алюминиевой рамы варьируется в зависимости от конструкции производителя. Синтактическая пена часто используется в качестве плавучего материала. В нижней части системы может быть установлена подставка для инструментов для размещения различных датчиков или пакетов инструментов. Благодаря размещению легких компонентов сверху, а тяжелых - снизу, общая система имеет большое расстояние между центром плавучести и центр тяжести: это обеспечивает устойчивость и жесткость для выполнения работ под водой. Двигатели размещены между центром плавучести и центром тяжести для поддержания устойчивости робота при маневрах. Различные конфигурации двигателей и алгоритмы управления могут быть использованы для обеспечения надлежащего управления положением и ориентацией во время операций, особенно в условиях сильного течения. Двигатели обычно имеют сбалансированную векторную конфигурацию, обеспечивающую максимально точное управление.+Электрические компоненты могут находиться в маслонаполненных водонепроницаемых отсеках или отсеках под давлением в одну атмосферу, чтобы защитить их от коррозии в морской воде и разрушения под действием экстремального давления на глубине. ТНПА оснащается камерами, фонарями и манипуляторами для выполнения основных работ. Дополнительные датчики и инструменты могут быть установлены по мере необходимости для выполнения конкретных задач.
  
?Электрические компоненты могут находиться в маслонаполненных водонепроницаемых отсеках или отсеках с температурой в одну атмосферу, чтобы защитить их от коррозии в морской воде и разрушения под действием экстремального давления, оказываемого на ROV при работе на глубине. ROV будет оснащен камерами, фонарями и манипуляторами для выполнения основных работ. Дополнительные датчики и инструменты могут быть установлены по мере необходимости для выполнения конкретных задач. Обычно встречаются подводные аппараты с двумя роботизированными манипуляторами; у каждого манипулятора может быть своя захватывающая челюсть. Камеры также могут быть защищены для защиты от столкновений. ROV может быть оснащен гидролокатором иЛидарное оборудование.[7]+АНПА по конструкции корпуса принято делить на следующие категории:
 +* с классическими гидродинамическими формами (цилиндрической, торпедообразной, каплеобразной, сигарообразной, плоской и комбинированной);
 +* планерной формы с системой движения, основанной на изменении собственной (остаточной) плавучести аппарата;
 +* с плоской верхней частью корпуса (солнечные АНПА аппараты с фотоэлектронными преобразователями для подзарядки аккумуляторных батарей);
 +* с бионическими формами (плавающего и ползущего типа) или созданные с использованием бионических принципов (например, аппараты с плавниковыми движителями).
  
?Большинство ROV рабочего класса построены так, как описано выше; однако это не единственный стиль в методе построения ROV. Небольшие вездеходы могут иметь самые разные конструкции, каждая из которых соответствует своей предполагаемой задаче. Большие ROV обычно развертываются и управляются с судов, поэтому ROV могут иметь посадочные салазки для подъема на палубу.+Большинство современных АНПА имеют модульную конструкцию, позволяющую легко модернизировать аппарат под конкретную задачу.
? +
?------------------------+
?По форме корпуса АНПА (по облику конструкции) сфор-+
?мировались следующие устойчивые типы (рис.14):+
?•• с классическими гидродинамическими формами (ци-+
?линдрической, торпедообразной, каплеобразной, сига-+
?рообразной, плоской и комбинированной);+
?•• планерной формы с системой движения, основанной+
?на изменении собственной (остаточной) плавучести ап-+
?парата;+
?•• с плоской верхней частью корпуса (солнечные АНПА –+
?аппараты с фотоэлектронными преобразователями для+
?подзарядки аккумуляторных батарей);+
?•• с бионическими формами (плавающего и ползущего+
?типа) или созданные с использованием бионических+
?принципов (например, аппараты с плавниковыми дви-+
?жителями).+
  
 +В базовый состав модулей входят следующие системы:
 +* Носовой модуль содержит систему технического зрения, в состав которой могут входить обзорные [[Navy:Сонар|гидролокаторы]], фото/видеокамеры, средства поиска и устройства обработки «зрительной» информации, а также [[Navy:Navy:Гидроакустика|гидроакустические системы]];
 +* Батарейный модуль включает системы энергообеспечения;
 +* Модуль управления и связи включает элементы, осуществляющие контрольные функции, приёмо-передающую аппаратуру, а также бортовой автономный инерциальный навигационный комплекс с доплеровским измерителем скорости и приёмником спутниковой навигации;
 +* Модуль движителя и следящей системы снабжён системой управления движением или [[Navy:Navy:Автопилот|автопилота]], движительно-рулевым и гидроакустическим навигационным комплексом;
 +* Дополнительные модули могут быть оснащены информационно-измерительной системой, акустическим профилографом, геофизическими приборами и т. д.
 == Применение необитаемых подводных аппаратов == == Применение необитаемых подводных аппаратов ==
 === Боевые НПА === === Боевые НПА ===
?Подводные аппараты использовались несколькими военно-морскими флотами на протяжении десятилетий, в основном для поиска мин и подрыва мин.+[[Файл:SLQ-483.jpeg|300px|thumbnail|ТНПА ''AN/SLQ-48'' во время учений по обнаружению и обезвреживанию [[Navy:Морская мина|мин]] в Западной части Тихого океана, Южно-Китайское море, 12 июня 2006 г.]]
 +По мере роста возможностей НПА все шире используются военно-морскими силами и береговой охраной по всему миру для выполнения задач обезвреживания взрывоопасных предметов, метеорологии, охраны [[Navy:Акватория|акватории]] портов, противоминных контрмер и разведки. Они также широко используются полицейскими управлениями и поисково-спасательными группами.
  
 +На вооружении [[Navy:ВМС США|ВМC США]] состоит ТНПА для обезвреживания мин (англ. ''Mine Neutralization Vehicle'' или ''MNV'') ''AN/SLQ-48''. Он может работать на дистанции {{comment|1000 ярдов|910 м}} от корабля на глубине {{comment|2000 футов|610 м}}. В комплект оборудования аппарата входит следующее:
 +* Инструмент для поднятия на поверхность или обезвреживания взрывоопасных предметов;
 +* Фугасная бомба весом {{comment|75 фунтов|34 кг}} на полимерной основе ''PBXN-103'', предназначенная для обезвреживания донных мин<ref>Заряды детонируют по акустическому сигналу с корабля.</ref>;
 +* Манипулятор для захвата мин и поплавок с комбинацией бомб для нейтрализации мин под водой.
  
?Аппарат для обезвреживания мин AN/SLQ-48+АНПА ВМС США ''AN/BLQ-11'' предназначен для скрытого противодействия минированию и может запускаться с определенных типов подводных лодок.
?В октябре 2008 года ВМС США начали совершенствовать свои системы спасения с местным пилотированием, основанные на DSRV Mystic и вспомогательном корабле, с помощью модульной системы SRDRS, основанной на привязном пилотируемом ROV, называемом спасательным модулем под давлением (PRM). Это последовало за годами испытаний и учений с подводными лодками из флотов нескольких стран.[12] Он также использует беспилотный Sibitzky ROV для съемки подводных лодок с ограниченными возможностями и подготовки подводной лодки к PRM.+
  
?ВМС США также используют ROV под названием AN/SLQ-48 Mine Neutralization Vehicle (MNV) для ведения минной войны. Он может удаляться на 1000 ярдов (910 м) от корабля благодаря соединительному кабелю и может достигать глубины 2000 футов (610 м). Пакеты миссий, доступные для MNV, известны как MP1, MP2 и MP3.[13]+[[Файл:UUVRON.jpeg|300px|thumb|справа|Военнослужащие «1-й Эскадрильи Беспилотных Подводных Аппаратов» (англ. ''UUVRON 1'') [[Navy:ВМС США|ВМC США]] выполняют техническое обслуживание ''AUV Bluefin-12D'' на [[Navy:Борт|борту]] [[Navy:ВМС Норвегии|норвежского]] [[Navy:Судно|судна]] поддержки ''Skandi Patagonia'' во время операции по поиску и спасению [[Navy:Подводная лодка|подводной лодки]] [[Navy:ВМС Аргентины|ВМС Аргентины]] ''A.R.A. San Juan (S 42)'', 25 ноября 2017 года. ]]
 +В ВМС США в 2017 году был сформирован первый отряд подводных дронов. Подразделение «1-й Эскадрильи Беспилотных Подводных Аппаратов» (англ. ''Unmanned Undersea Vehicle Squadron One'' или ''UUVRON 1'') достигнет полной боеготовности в начале 2020-х г.г. Личный состав ''UUVRON 1'' насчитывает более 100 военнослужащих.
  
?MP1 представляет собой кабельный резак для поднятия на поверхность пришвартованной мины для извлечения или обезвреживания взрывоопасных боеприпасов (EOD).+В [[Navy:Военно-морской флот Российской Федерации|ВМС России]] по состоянию на 2016 год уже несколько лет стоит на вооружении комплекс НПА «Клавесин-1Р», который используется в исследовательских и разведывательных целях, а также для картографирования и поиска затонувших объектов. Беспилотный роботизированный комплекс «Фугу», построенный на основе автономных необитаемых глайдеров, предназначен для передачи сигналов боевого управления стратегическим и ракетным атомным подводным лодкам, а также для сбора информации об условиях мореплавания в районах боевого патрулирования.
?MP2 представляет собой фугасную бомбу весом 75 фунтов (34 кг) на полимерной основе PBXN-103, предназначенную для обезвреживания донных / наземных мин.+=== Научно-исследовательские НПА ===
?MP3 представляет собой тросовый захват для швартовки мин и поплавок с комбинацией бомб MP2 для нейтрализации швартовных мин под водой.+Подводные аппараты также широко используются научным сообществом для изучения океана. Ряд глубоководных животных и растений были обнаружены или изучены в их естественной среде обитания с помощью НПА. В качестве примера можно привести медузу ''Stellamedusa ventana'' и глубоководных рыб семейства «Галозавровых» (лат. ''Halosauridae'').
?Заряды детонируют по акустическому сигналу с корабля.+
  
?Автономный беспилотный подводный аппарат AN / BLQ-11 (UUV) предназначен для скрытого противоминного противодействия и может запускаться с определенных подводных лодок.[14]+Поскольку высокое качество изображения является ключевым компонентом большинства глубоководных научных исследований, исследовательские НПА, как правило, оснащаются системами освещения с высокой производительностью и камерами высокого разрешения. В зависимости от проводимых исследований, научный НПА будет оснащен различными устройствами для отбора проб и датчиками.
  
?ROV ВМС США находятся только на противоминных кораблях класса Avenger. После затопления USS Guardian (MCM-5) и вывода из эксплуатации USS Avenger (MCM-1) и USS Defender (MCM-2) в прибрежных водах Бахрейна остаются только 11 американских тральщиков (USS Sentry (MCM-3), USS Devastator (MCM-6),USS Gladiator (MCM-11) и USS Dextrous (MCM-13)), Япония (USS Patriot (MCM-7), USS Pioneer (MCM-9), USS Warrior (MCM-10) и USS Chief (MCM-14)) и Калифорния (USS Champion (MCM-4), USS Scout (MCM-8) и USS Ardent (MCM-12)).[15]+АНПА иногда используются как буксирные транспортные средства для доставки индивидуальных комплектов датчиков в определенные места.
  
?19 августа 2011 года роботизированная подводная лодка производства Boeing, получившая название Echo Ranger, проходила испытания на предмет возможного использования военными США для слежения за вражескими водами, патрулирования местных гаваней на предмет угроз национальной безопасности и прочесывания дна океана для выявления экологических опасностей.[16] Норвежский военно-морской флот проинспектировал корабль "Хельге Ингстад" норвежским военным.Подводный беспилотник Blueye Pioneer.[17] 
? 
?По мере роста их возможностей небольшие вездеходы также все чаще используются военно-морскими силами, береговой охраной и портовыми властями по всему миру, включая береговую охрану США и ВМС США, Королевский военно-морской флот Нидерландов, Норвежский военно-морской флот, Королевский военно-морской флот и Саудовскую пограничную охрану. Они также широко используются полицейскими управлениями и поисково-спасательными группами. Полезен для различных задач подводного осмотра, таких как обезвреживание взрывоопасных предметов (EOD), метеорология, охрана портов, противоминные контрмеры (MCM) и морская разведка, наблюдение, разведка (ISR).[18] 
? 
?=== Научно-исследовательские НПА === 
 === Другие варианты применения НПА === === Другие варианты применения НПА ===
 ==== Нефте-газовая добывающая отрасль ==== ==== Нефте-газовая добывающая отрасль ====
?Нефтегазовая промышленность использует автономные подводные аппараты для составления подробных карт морского дна перед началом строительства подводной инфраструктуры; трубопроводы и подводные сооружения могут быть проложены наиболее экономичным способом с минимальным ущербом для окружающей среды. AUV позволяет геодезическим компаниям проводить точные исследования в районах, где традиционные батиметрические исследования были бы менее эффективными или слишком дорогостоящими. Кроме того, теперь возможны исследования труб после укладки, которые включают в себя инспекцию трубопровода. Использование автономных подводных аппаратов для осмотра трубопроводов и осмотра подводных искусственных сооружений становится все более распространенным явлением.+[[Файл:AUV ABYSS.jpeg|300px|thumb|справа|Научно-исследовательский АНПА ''ABYSS'' также используется для поиска обломков потерпевших крушение самолетов.]]
 +Нефтегазовая промышленность использует автономные подводные аппараты для составления подробных карт морского дна перед началом строительства подводной инфраструктуры. Как результат, трубопроводы и подводные сооружения могут быть проложены наиболее экономичным способом с минимальным ущербом для окружающей среды. НПА также применяют для инспекции труб после укладки. Использование автономных подводных аппаратов для осмотра трубопроводов и осмотра подводных искусственных сооружений становится все более распространенным явлением.
  
 ==== Расследование причин авиакатастроф ==== ==== Расследование причин авиакатастроф ====
 +Автономные подводные аппараты применяются для поиска обломков пропавших самолетов. Например АНПА ''ABYSS'' участвовал в поиске обломков рейса 447 авиакомпании ''Air France'' в 2009 году. АНПА ''Bluefin-21'' использовался для поиска рейса 370 авиакомпании ''Malaysia Airlines'' в 2014 году.
 +
 ==== Медиа и киноиндустрия ==== ==== Медиа и киноиндустрия ====
 +НПА стали особенно популярны среди документалистов из-за их способности проникать в глубокие, опасные и ограниченные районы, недоступные для дайверов. НПА использовались при съемках нескольких документальных фильмов, в том числе «Люди-акулы» (англ. ''Shark Men'') и «Темные тайны Лузитании» (англ. ''The Dark Secrets of the Lusitania'').
 +
 +Из-за их широкого использования военными, правоохранительными органами и службами береговой охраны, НПА также фигурируют во многих художественных криминальных драмах.
 +
 ==== Хобби ==== ==== Хобби ====
 +В связи с возросшим интересом к океану со стороны многих людей, и доступностью некогда дорогого и некоммерческого оборудования, НПА стали популярным хобби. Это хобби включает в себя строительство небольших НПА, корпус которых обычно изготавливается из ПВХ-труб и часто могут погружаться на сравнительно небольшую глубину. Проводятся специальные соревнования, во время которых участники, чаще всего школы и другие организации, соревнуются друг с другом в серии заданий, используя созданные ими НПА.
  
 == Примечания == == Примечания ==
Строка 147:Строка 163:
 ==См. также== ==См. также==
 *[[Navy:Подводная_лодка|Подводная лодка]] *[[Navy:Подводная_лодка|Подводная лодка]]
?*[[Navy:Донный_аппарат|Донный аппарат]] +*[[Navy:Подводный_аппарат|Подводный аппарат]]
?*[[Navy:Дрейфующий_подводный_аппарат|Дрейфующий подводный аппарат]]+
?*[[Navy:Глубоководный_аппарат|Глубоководный аппарат]]+
?*[[Navy:Автономный_обитаемый_подводный_аппарат|Автономный обитаемый подводный аппарат]]+
?*[[Navy:Батисфера|Батисфера]]+
?*[[Navy:Мезоскаф|Мезоскаф]]+
?*[[Navy:Батискаф|Батискаф]]+
  
 +== Литература и источники информации ==
 +===Литература===
 +* {{Книга
 +|автор = В. В. Заслонов, Н. А. Кравченко
 +|заглавие = Развитие глубоководной роботизированной техники. История вопроса
 +|оригинал =
 +|часть =
 +|том =
 +|ответственный=
 +|издание = Молодой ученый № 7 2016 г.
 +|место =
 +|издательство =
 +|год =
 +|страницы = 85-88
 +|страниц =
 +|pages =
 +|allpages =
 +|серия =
 +|ссылка =
 +|тираж =
 +|isbn =
 +}}
 === Ссылки === === Ссылки ===
 *[https://en.wikipedia.org/wiki/Remotely_operated_underwater_vehicle ''Remotely operated underwater vehicle'']{{ref-en}} *[https://en.wikipedia.org/wiki/Remotely_operated_underwater_vehicle ''Remotely operated underwater vehicle'']{{ref-en}}
Строка 160:Строка 192:
 *[https://ru.wikipedia.org/wiki/Автономный_необитаемый_подводный_аппарат Автономный необитаемый подводный аппарат] *[https://ru.wikipedia.org/wiki/Автономный_необитаемый_подводный_аппарат Автономный необитаемый подводный аппарат]
 *[https://ru.wikipedia.org/wiki/Телеуправляемый_необитаемый_подводный_аппарат Телеуправляемый необитаемый подводный аппарат] *[https://ru.wikipedia.org/wiki/Телеуправляемый_необитаемый_подводный_аппарат Телеуправляемый необитаемый подводный аппарат]
? +*[https://news.usni.org/2020/09/09/usv-uuv-squadrons-testing-out-concepts-ahead-of-delivery-of-their-vehicles#more-79838 ''USV, UUV Squadrons Testing Out Concepts Ahead of Delivery of Their Vehicles'']{{ref-en}}
?https://www.demetra5.kiev.ua/ru/catalog/dya .+*[https://evologics.de/blog/news-2/post/introducing-seamount-poggy-a-novel-bionic-auv-from-evologics-57 ''Introducing SEAMOUNT “Poggy” - a novel bionic AUV from EvoLogics'']{{ref-en}}
? +
 *[https://is.gd/gqfurL Подводные военные роботы] *[https://is.gd/gqfurL Подводные военные роботы]
 *[https://is.gd/SpLVYN Витязь-Д - комплекс для глубоководных подводных исследований] *[https://is.gd/SpLVYN Витязь-Д - комплекс для глубоководных подводных исследований]
? +*[https://en.wikipedia.org/wiki/Scorpio_ROV Scorpio_ROV]
?https://dfnc.ru/katalog-vooruzhenij/navy/podvodnye-lodki/klavesin-2r-pm/+*[https://en.wikipedia.org/wiki/Underwater_glider Underwater_glider]
? +
? +
 *[https://is.gd/MDOQ1i Беспилотные подводные аппараты] *[https://is.gd/MDOQ1i Беспилотные подводные аппараты]
 +* [https://dfnc.ru/katalog-vooruzhenij/navy/podvodnye-lodki/klavesin-2r-pm/ Автономный необитаемый подводный аппарат "Клавесин-2Р-ПМ"]
 +* [https://ru.wikipedia.org/wiki/Посейдон_(подводный_аппарат) Подводный аппарат Посейдон]
 +*[https://oceanexplorer.noaa.gov/facts/auv.html ''What is an AUV?'']{{ref-en}}
  
?https://ru.wikipedia.org/wiki/Посейдон_(подводный_аппарат) 
? 
?https://oceanexplorer.noaa.gov/facts/auv.html 
? 
?https://www.ecagroup.com/en/find-your-eca-solutions/auv 
? 
?https://maritimeforum.net/data/articles/inspekciya-truboprovoda-s-ispolzovaniem-auv-autonomous-underwater-vehicles.html 
? 
?https://www.mbari.org/at-sea/vehicles/autonomous-underwater-vehicles/ 
  
 [[Категория:Словарь морских терминов]]</noinclude> [[Категория:Словарь морских терминов]]</noinclude>

Текущая версия на 15:30, 21 августа 2022

Автономный российский беспилотный подводный аппарат «Клавесин-2Р-ПМ».
Телеуправляемый донный водоструйный траншеекопатель T1200 (США).
Автономный беспилотный подводный глайдер «Морская тень» (Россия).
Беспилотный (необитаемый) подводный аппарат или НПА (англ. Unmanned Underwater Vehicle или UUV) — это подводный аппарат, который не приспособлен для размещения на нем экипажа. Такой аппарат может удаленно управляется оператором с борта судна-носителя, или может быть полностью автономным роботизированным комплексом.

Классификация

Основная статья: Подводный аппарат. Классификация

Современные НПА представляют собой отдельную группу робототехнических устройств, выполняющих определенные задачи, а также обладающие определенными техническими характеристиками и функциональными свойствами. При всем разнообразии беспилотных подводных аппаратов (по целевому назначению, массогабаритным характеристикам, конструктивному облику, типу энергосиловой установки и т.д.) общепризнанной классификации в этом классе подводных аппаратов еще не сложилось.

Погружение ТНПА «рабочей» категории Max Rover, для определения характеристик сейсмогенных разломов у берегов Греции, 2015 год.
АНПА Pluto Plus на борту тральщика KNM Hinnøy, 2012 год.

Надо отметить, что деление НПА по признаку автономности сформировалось в процессе эволюции этого вида техники, и под автономностью понимается, прежде всего, энергетическая независимость аппарата от судна-носителя.

Принято делить НПА на «телеуправляемые необитаемые подводные аппараты» (сокр. ТНПА, англ. Remote Operated Vehicle или ROV) и «автономные необитаемые подводные аппараты» (сокр. АНПА, англ. Autonomous Underwater Vehicle или AUV).

Подводные аппараты обычно подразделяются на категории в зависимости от их размера, веса, возможностей или мощности.

Классификация ТНПА

Спроектированный в Университете Южной Флориды АНПА Tavros02, работающий на солнечной энергии (англ. SAUV), предназначен для мониторинга акватории мирового океана.

В отношении ТНПА используются следующие категории:

Классификация ТНПА в соответствии с массой
Название Масса аппарата
(кг) 		Описание
«Микро» < 5 Эти аппараты часто используются в качестве альтернативы водолазу, особенно в местах, куда человек не в состоянии проникнуть, - например, в канализации, трубопроводе или помещении небольшого объема
«Мини» 5 - 30 Такие аппараты один человек может транспортировать на небольшой лодке[1]
Общего
назначения 		20 - 350 Предназначены для решения поисковых, инспекционных и осмотровых задач, выполнения легких механических работ в толще воды и проведения измерений параметров водной среды. Их типовые характеристики: максимальная рабочая глубина - до 3000 м (в большинстве проектов – до 1000 м); радиус действия (максимальное удаление от судна-носителя) – 100–150 м (в редких случаях до 1000 м); скорость подводного хода – 1–2,5 узла
«Рабочая»
категория 		30 - 6000 Аппараты «рабочей» категории предназначены для решения широкого круга подводно-технических работ (аварийно-спасательных, поисковых, инженерно-строительных и ремонтных), и оснащены достаточно сложным навесным оборудованием
Донные до 12 000 Аппараты на гусеничном ходу, предназначенные для тяжелых механических работ (таких как прокладка трубопровода или кабеля) на морском дне


ТНПА могут связаны тросом (и кабелем) с судном-носителем или платформой, или они могут работать из специального «гаража», который опускается с судна или платформы[2].

Классификация АНПА

Бионический AUV Poggy, использующий для движения и управления два независимых гибких хвоста, которые придают аппарату уникальные возможности мобильности, октябрь 2019.
Операция по техническому обслуживанию подводного сооружения с помощью ТНПА рабочего класса Oceaneering.
ТНПА Cutlet, использовавшийся начиная с 1970-х г.г. в Королевском флоте для подъёма учебных мин и торпед.

Наиболее общими и существенными классификационными признаками для АНПА (включая полуавтономные НПА) являются целевое назначение, массогабаритные характеристики и конструктивный облик, включая тип движителя и системы энергообеспечения.

Целевое назначение АНПА может быть военным, гражданским, двойным или экспериментальным. Надо отметить, что модульный принцип построения современных аппаратов привел к стиранию граней между их целевым назначением. Практически все современные разработки конструкций АНПА являются многоцелевыми.

В соответствии с массой АНПА принято делить на следующие категории:

  • «Микро»-аппараты, с массой до 20 кг. Данная категория составляет 20–25% от общего числа известных проектов АНПА. Большая часть моделей «микро» создается с использованием бионических принципов и носит экспериментальный характер. Типовые технические характеристики этой категории аппаратов: дальность плавания не более 1–2 морских миль, предельная рабочая глубина менее 150 м; скорость хода – 1,5–2 узла;
  • «Мини»-аппараты, с массой 20 - 100 кг. Категория мини-АНПА составляет 15–20% от общего числа проектов. Диапазон дальности плавания весьма широк – от 0,5 до 4000 морских миль;
  • Малые АНПА от 100 до 350 кг;
  • Средние АНПА с массой от 350 до 2000 кг;
  • Большие АНПА, представленные аппаратами массой свыше 2000 кг.

Сравнение ТНПА и АНПА

Достоинства неавтономных НПА по сравнению с автономными:

  • большая продолжительность непрерывной работы (энергоснабжение этих аппаратов осуществляется либо с борта обеспечивающего судна, либо при помощи берегового оборудования);
  • возможность выполнения сложных и тяжелых механических работ в толще воды и на донной поверхности;
  • относительно низкая стоимость постройки и эксплуатации (существенно меньшая сложность конструкции по сравнению с АНПА одного и того же класса);
  • относительно высокая надежность конструкции (практически нет риска невозвращения аппарата).

Наряду с достоинствами, неавтономные НПА обладают и рядом недостатков, основными из которых являются следующие:

  • полная зависимость аппарата от обеспечивающего судна или берегового надводного оборудования;
  • радиус действия аппарата ограничен длиной кабеля-связки;
  • на борту обеспечивающего судна необходимо устройство управления натяжением кабеля-связки (во время волнения моря);
  • сложность управления аппаратом в условиях сильных течений, опасности обрушения берега или окружающих конструкций, а также узкостей.

Эти недостатки, а также достижения в области энергетики, электроники и информационных технологий послужили мощным стимулом к стремительному развитию АНПА.

Беспилотные системы с каждым годом всё активнее «завоёвывают» пространство в воздухе, на поверхности земли и воды, под водой и в космосе. Причинами быстрого развития и широкого применения беспилотной роботизированной техники можно назвать следующие факторы:

  • При выполнении любой задачи c помощью беспилотных систем полностью обеспечивается такое важное требование как безопасность жизни человека — ему просто нет необходимости присутствовать лично в зонах повышенной опасности;
  • Так как нет необходимости организовывать рабочее место для человека, уменьшаются габаритные размеры аппарата и его энергозатраты, что позволяет максимально миниатюризировать все беспилотные системы;
  • Благодаря небольшим размерам, беспилотные системы можно изготавливать и модернизировать практически, в любой лаборатории, мастерской, в университетах и т. д., то есть, не нужно строить большие специализированные заводы;
  • При эксплуатации появляется возможность использовать тактику «стаи», когда десятки, сотни и даже тысячи маленьких аппаратов совместно выполняют единую задачу. Это намного эффективнее, быстрее и дешевле, чем использование для тех же целей одного большого дорогостоящего аппарата.

История

Основная статья: Подводный аппарат. История
Сотрудники Лаборатории прикладной физики Вашингтонского университета готовят к погружению АНПА SPURV, 1960-е годы.
АНПА «Скат-гео» был создан в СССР в 1976 году на основе АНПА «Скат» - первого в стране экспериментального АНПА с программным управлением и гидроакустической навигацией, и использовался для решения исследовательских задач на шельфе.
ТНПА Argo в процессе погружения к обломкам RMS Titanic, 1980-е годы.

ВМС США профинансировали большую часть ранних разработок в области ТНПА в 1960-х годах. Первым проектам было присвоено название «Подводный спасательный аппарат с кабельным управлением» (англ. Cable-Controlled Underwater Recovery Vehicle или CURV). Появление первых ТНПА создало возможности для проведения глубоководных спасательных операций и извлечения предметов со дна океана. Первые ТНПА использовались при поиске термоядерной бомбы, потерянной в Средиземном море после катастрофы бомбардировщика B-52G в 1966 году.

Опираясь на созданную технологическую базу, морская нефтегазовая промышленность создала ТНПА рабочего класса для оказания помощи в разработке морских нефтяных месторождений.

Первый АНПА был разработан в Лаборатории прикладной физики Вашингтонского университета еще в 1957 году. «Подводный исследовательский аппарат специального назначения» (англ. Self-Propelled Underwater Research Vehicle или SPURV) использовался для изучения свойств водной среды, исследований в области акустики и возможности обнаружения следа от подводной лодки.

В СССР начиная с 1960-х годов создавали и отрабатывали технологии дистанционно управляемых подводных аппаратов, которые могли использоваться при глубоководных работах, для разведки морского дна или в спасательных операциях. На этом этапе были созданы системы управления подобных аппаратов, манипуляторы, телевизионная аппаратура, а также отработаны различные методы навигации. Первыми советскими подводными роботами стали аппараты «Манта», «Скат», «Макс-2» и комплекс «Лортодромия», который применялся для обследования затонувших подводных лодок К-8, К-219 и «Комсомолец».

Спустя более десяти лет после появления первых ТНПА, в 1980-х годах, они стали незаменимыми, когда большая часть новых морских разработок вышла за пределы досягаемости людей-дайверов. В середине 1980-х годов индустрия морских беспилотных аппаратов страдала от серьезной стагнации в технологическом развитии, частично вызванной падением цен на нефть и глобальным экономическим спадом. С тех пор технологическое развитие в индустрии беспилотных аппаратов ускорилось, и сегодня беспилотные аппараты выполняют множество задач во многих областях. Их задачи варьируются от простого осмотра подводных сооружений, трубопроводов и платформ до соединения трубопроводов и размещения подводных коллекторов. Они широко используются как при первоначальном строительстве подводного сооружения, так и при последующем ремонте и обслуживании.

В 1985 году франко-американская экспедиция под руководством Жан-Луи Мишеля (фр. Jean-Louis Michel) и Роберта Балларда (англ. Robert Ballard) при помощи НПА «Арго» (англ. Argo) обнаружила корпус RMS Titanic.

Подводные аппараты также использовались для обнаружения других исторических кораблекрушений, в том числе Bismarck и USS Yorktown.

Особенности конструкции

Основная статья: Подводный аппарат. Особенности конструкции
Расположение основных систем многоцелевого российского АНПА «МТ-2010 Пилигрим»: 1 - антенны ЭЛС, 2 - электромагнит балласта погружения, 3 - вертикальный подруливающий движитель, 4 - компенсатор давления, 5 - блок управления, 6 - датчик глубины, 7 - антенна, 8 - цифровая фотокамера, 9 - антенны допплеровского лага, 10 - контейнер системы управления, 11 - контейнер информационно-измерительного комплекса, 12 - антенна профилографа, 13 - электромагнит аварийного балласта, 14 - антенна гидролокатора бокового обзора высокой частоты, 15 - антенна гидролокатора бокового обзора низкой частоты, 16 - светильник импульсный, 17 - контейнер АКБ, 18 - антенна навигационной системы, 19 - блок управления двигателем, 20 - СНС, 21 - антенна радиомодема, 22 - маршевый двигатель, 23 - контейнер радиомодема, 24 - измеритель параметров среды, 25 - внешние разъемы.
Биомиметическая архитектура АНПА бионической категории: RoboTuna (вверху слева) и RoboPike (вверху справа). Ниже представлены схемы гибкого хоста.

Агрегаты ТНПА рабочего класса монтируются на алюминиевом шасси, чтобы обеспечить необходимую плавучесть для выполнения различных задач. Сложность конструкции алюминиевой рамы варьируется в зависимости от производителя аппарата. Синтактическая пена часто используется в качестве плавучего материала. В нижней части системы может быть установлена подставка для размещения различных датчиков или инструментов. Благодаря размещению легких компонентов сверху, а тяжелых - снизу, аппарат как правило имеет большое расстояние между центром плавучести и центром тяжести: это обеспечивает устойчивость для выполнения работ под водой. Двигатели размещены между центром плавучести и центром тяжести для поддержания устойчивости при маневрах. Различные конфигурации двигателей и алгоритмы управления могут быть использованы для обеспечения надлежащего управления положением и ориентацией во время операций, особенно в условиях сильного течения.

Электрические компоненты могут находиться в маслонаполненных водонепроницаемых отсеках или отсеках под давлением в одну атмосферу, чтобы защитить их от коррозии в морской воде и разрушения под действием экстремального давления на глубине. ТНПА оснащается камерами, фонарями и манипуляторами для выполнения основных работ. Дополнительные датчики и инструменты могут быть установлены по мере необходимости для выполнения конкретных задач.

АНПА по конструкции корпуса принято делить на следующие категории:

  • с классическими гидродинамическими формами (цилиндрической, торпедообразной, каплеобразной, сигарообразной, плоской и комбинированной);
  • планерной формы с системой движения, основанной на изменении собственной (остаточной) плавучести аппарата;
  • с плоской верхней частью корпуса (солнечные АНПА аппараты с фотоэлектронными преобразователями для подзарядки аккумуляторных батарей);
  • с бионическими формами (плавающего и ползущего типа) или созданные с использованием бионических принципов (например, аппараты с плавниковыми движителями).

Большинство современных АНПА имеют модульную конструкцию, позволяющую легко модернизировать аппарат под конкретную задачу.

В базовый состав модулей входят следующие системы:

  • Носовой модуль содержит систему технического зрения, в состав которой могут входить обзорные гидролокаторы, фото/видеокамеры, средства поиска и устройства обработки «зрительной» информации, а также гидроакустические системы;
  • Батарейный модуль включает системы энергообеспечения;
  • Модуль управления и связи включает элементы, осуществляющие контрольные функции, приёмо-передающую аппаратуру, а также бортовой автономный инерциальный навигационный комплекс с доплеровским измерителем скорости и приёмником спутниковой навигации;
  • Модуль движителя и следящей системы снабжён системой управления движением или автопилота, движительно-рулевым и гидроакустическим навигационным комплексом;
  • Дополнительные модули могут быть оснащены информационно-измерительной системой, акустическим профилографом, геофизическими приборами и т. д.

Применение необитаемых подводных аппаратов

Боевые НПА

ТНПА AN/SLQ-48 во время учений по обнаружению и обезвреживанию мин в Западной части Тихого океана, Южно-Китайское море, 12 июня 2006 г.

По мере роста возможностей НПА все шире используются военно-морскими силами и береговой охраной по всему миру для выполнения задач обезвреживания взрывоопасных предметов, метеорологии, охраны акватории портов, противоминных контрмер и разведки. Они также широко используются полицейскими управлениями и поисково-спасательными группами.

На вооружении ВМC США состоит ТНПА для обезвреживания мин (англ. Mine Neutralization Vehicle или MNV) AN/SLQ-48. Он может работать на дистанции 1000 ярдов от корабля на глубине 2000 футов. В комплект оборудования аппарата входит следующее:

  • Инструмент для поднятия на поверхность или обезвреживания взрывоопасных предметов;
  • Фугасная бомба весом 75 фунтов на полимерной основе PBXN-103, предназначенная для обезвреживания донных мин[3];
  • Манипулятор для захвата мин и поплавок с комбинацией бомб для нейтрализации мин под водой.

АНПА ВМС США AN/BLQ-11 предназначен для скрытого противодействия минированию и может запускаться с определенных типов подводных лодок.

Военнослужащие «1-й Эскадрильи Беспилотных Подводных Аппаратов» (англ. UUVRON 1) ВМC США выполняют техническое обслуживание AUV Bluefin-12D на борту норвежского судна поддержки Skandi Patagonia во время операции по поиску и спасению подводной лодки ВМС Аргентины A.R.A. San Juan (S 42), 25 ноября 2017 года.

В ВМС США в 2017 году был сформирован первый отряд подводных дронов. Подразделение «1-й Эскадрильи Беспилотных Подводных Аппаратов» (англ. Unmanned Undersea Vehicle Squadron One или UUVRON 1) достигнет полной боеготовности в начале 2020-х г.г. Личный состав UUVRON 1 насчитывает более 100 военнослужащих.

В ВМС России по состоянию на 2016 год уже несколько лет стоит на вооружении комплекс НПА «Клавесин-1Р», который используется в исследовательских и разведывательных целях, а также для картографирования и поиска затонувших объектов. Беспилотный роботизированный комплекс «Фугу», построенный на основе автономных необитаемых глайдеров, предназначен для передачи сигналов боевого управления стратегическим и ракетным атомным подводным лодкам, а также для сбора информации об условиях мореплавания в районах боевого патрулирования.

Научно-исследовательские НПА

Подводные аппараты также широко используются научным сообществом для изучения океана. Ряд глубоководных животных и растений были обнаружены или изучены в их естественной среде обитания с помощью НПА. В качестве примера можно привести медузу Stellamedusa ventana и глубоководных рыб семейства «Галозавровых» (лат. Halosauridae).

Поскольку высокое качество изображения является ключевым компонентом большинства глубоководных научных исследований, исследовательские НПА, как правило, оснащаются системами освещения с высокой производительностью и камерами высокого разрешения. В зависимости от проводимых исследований, научный НПА будет оснащен различными устройствами для отбора проб и датчиками.

АНПА иногда используются как буксирные транспортные средства для доставки индивидуальных комплектов датчиков в определенные места.

Другие варианты применения НПА

Нефте-газовая добывающая отрасль

Научно-исследовательский АНПА ABYSS также используется для поиска обломков потерпевших крушение самолетов.

Нефтегазовая промышленность использует автономные подводные аппараты для составления подробных карт морского дна перед началом строительства подводной инфраструктуры. Как результат, трубопроводы и подводные сооружения могут быть проложены наиболее экономичным способом с минимальным ущербом для окружающей среды. НПА также применяют для инспекции труб после укладки. Использование автономных подводных аппаратов для осмотра трубопроводов и осмотра подводных искусственных сооружений становится все более распространенным явлением.

Расследование причин авиакатастроф

Автономные подводные аппараты применяются для поиска обломков пропавших самолетов. Например АНПА ABYSS участвовал в поиске обломков рейса 447 авиакомпании Air France в 2009 году. АНПА Bluefin-21 использовался для поиска рейса 370 авиакомпании Malaysia Airlines в 2014 году.

Медиа и киноиндустрия

НПА стали особенно популярны среди документалистов из-за их способности проникать в глубокие, опасные и ограниченные районы, недоступные для дайверов. НПА использовались при съемках нескольких документальных фильмов, в том числе «Люди-акулы» (англ. Shark Men) и «Темные тайны Лузитании» (англ. The Dark Secrets of the Lusitania).

Из-за их широкого использования военными, правоохранительными органами и службами береговой охраны, НПА также фигурируют во многих художественных криминальных драмах.

Хобби

В связи с возросшим интересом к океану со стороны многих людей, и доступностью некогда дорогого и некоммерческого оборудования, НПА стали популярным хобби. Это хобби включает в себя строительство небольших НПА, корпус которых обычно изготавливается из ПВХ-труб и часто могут погружаться на сравнительно небольшую глубину. Проводятся специальные соревнования, во время которых участники, чаще всего школы и другие организации, соревнуются друг с другом в серии заданий, используя созданные ими НПА.

Примечания

  1. ↑ Иногда ТНПА категорий «микро» и «мини» называют «глазное яблоко» (англ. Eyeball). Как правило, такие ТНПА предназначены для выполнения обзорно-поисковых работ, и часто не имеют манипуляторов.
  2. ↑ Метод размещения ТНПА в специальном погружаемом «гараже» обычно используется при работах на большой глубине.
  3. ↑ Заряды детонируют по акустическому сигналу с корабля.

См. также

Литература и источники информации

Литература

  • В. В. Заслонов, Н. А. Кравченко Развитие глубоководной роботизированной техники. История вопроса. — Молодой ученый № 7 2016 г.. — С. 85-88.

Ссылки

Источник — «http://wiki.lesta.ru/ru/index.php?title=Navy:Беспилотный_подводный_аппарат&oldid=751377»
Категория: