Беспилотный подводный аппарат
Версия 20:45, 11 августа 2022 | Текущая версия на 15:30, 21 августа 2022 | |||
не показано 37 промежуточных версии этого же участника | ||||
Строка 1: | Строка 1: | |||
? | + | [[Файл:Клавесин-2р-пм.jpeg|300px|thumb|справа|Автономный [[Navy:Военно-морской флот Российской Федерации|российский]] беспилотный подводный аппарат «Клавесин-2Р-ПМ».]] | ||
? | + | [[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| | + | ||
? | [[Файл:Canyon Offshore Limited.jpeg| | + | ||
? | [[Файл:Глайдер2222.jpeg| | + | ||
{{AnnoWiki | {{AnnoWiki | |||
|pic = | |pic = | |||
Строка 11: | Строка 8: | |||
<noinclude> | <noinclude> | |||
== Классификация == | == Классификация == | |||
? | {{Main|Navy:Подводный_аппарат#Классификация|l1= | + | {{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: | |||
? | + | {| class="wiki_table" style="text-align:left" | ||
? | + | !colspan="3"|Классификация ТНПА в соответствии с массой | ||
? | + | |- | ||
? | + | ! Название !! Масса аппарата<br />(кг) !! Описание | ||
? | + | |- | ||
+ | | «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>. | |||
? | + | === 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.]] | |||
? | + | [[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''.]] | ||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
+ | [[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 | + | 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 {{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}}; | ||
? | + | * «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; | ||
? | работ в толще воды и на донной поверхности; | + | * Средние АНПА с массой от 350 до 2000 кг; | |
? | + | * 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 === | |
? | + | 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 | + | * 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). | ||
? | берегового надводного оборудования; | + | ||
? | + | 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 [[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 | + | ||
+ | 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. | |||
? | + | 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 [[Navy:Подводная лодка|подводной лодки]]. | ||
? | + | 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»]]. | ||
? | + | 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 [[Navy:RMS_Titanic_(1912)|''RMS Titanic'']]. | ||
? | + | 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. | |||
? | + | 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 | + | 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 [[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 === | |||
? | + | [[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. | |||
? | + | АНПА ВМС США ''AN/BLQ-11'' предназначен для скрытого противодействия минированию и может запускаться с определенных типов подводных лодок. | ||
? | + | |||
? | + | [[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. | |||
? | + | 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. | ||
? | + | === 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 === | === 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 | + | [[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: | + | *[[Navy:Подводный_аппарат|Подводный аппарат]] | |
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
? | + | |||
+ | == 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:// | + | *[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:// | + | *[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}} | |||
? | ||||
? | ||||
? | ||||
? | ||||
? | ||||
? | ||||
? | ||||
? | ||||
? | ||||
[[Категория:Словарь морских терминов]]</noinclude> | [[Категория:Словарь морских терминов]]</noinclude> |
Текущая версия на 15:30, 21 августа 2022
Содержание
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.
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
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
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
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
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
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.
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
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
- ↑ 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.
- ↑ Метод размещения ТНПА в специальном погружаемом «гараже» обычно используется при работах на большой глубине.
- ↑ 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
- Remotely operated underwater vehicle(англ.)
- Autonomous underwater vehicle(англ.)
- Автономный необитаемый подводный аппарат
- Телеуправляемый необитаемый подводный аппарат
- USV, UUV Squadrons Testing Out Concepts Ahead of Delivery of Their Vehicles(англ.)
- Introducing SEAMOUNT “Poggy” - a novel bionic AUV from EvoLogics(англ.)
- Подводные военные роботы
- Витязь-Д - комплекс для глубоководных подводных исследований
- Scorpio_ROV
- Underwater_glider
- Беспилотные подводные аппараты
- Автономный необитаемый подводный аппарат "Клавесин-2Р-ПМ"
- Подводный аппарат Посейдон
- What is an AUV?(англ.)