Применение подводных роботов в Арктике

Морские подводные роботы западной разработки находятся в высокой степени технической готовности и эксплуатационной надежности к использованию по прямому назначению. Это позволило им успешно участвовать в операциях по подъему АПЛ «Курск» в Баренцевом море, оказывать своевременную  помощь в подъеме АС – 28 на Дальнем Востоке, в поиске «черных ящиков» потерпевшего катастрофу воздушного пассажирского лайнера над Черным морем и других.

Современные морские подводные роботы промышленного  назначения оснащаются:

— манипуляторами и другим специальным оборудованием для тяжелых  подводных работ (бульдозерными ножами,  ковшами, бурильными фрезами и т.п.);

— телевизионными системами высокого разрешения (преимущественно ТВ – системой стереовидения);

— стационарными и/или навесными системами подводного освещения с изменяемой интенсивностью свечения.

Управление рабочими системами  подводных роботов может осуществляться через обособленные закрытые каналы связи,  которые соединяются со специализированными компьютерными системами с центрами обработки  и операторами, что позволяет им функционировать как в автономном, так и полуавтономном контролируемом режиме в реальном масштабе времени  единого информационного рабочего пространства.

В качестве источника энергии используются устойчивые к перегрузкам по наружному давлению литиевые полимерные АБ многоразового действия. Следует особо отметить, что применяемые при создании  подводных роботов промышленного назначения технологии  по существу  являются двойными и широко используются для разработок боевых подводных роботов,  прежде всего исходя из интересов оборонных ведомств.

Фактически на Западе идет параллельный процесс — создания подводных машин  для промышленного освоения морского дна и  боевых подводных роботов для защиты своих промыслов и силового захвата чужих.

Широкое применение подводных роботов различного назначения в составе глобальных национальных систем информационного обеспечения и управления является неотъемлемой частью современных зарубежных концепций ведения агрессивных военных операций и промышленного освоения захваченных территорий на   море.

Уже в краткосрочной перспективе  до 2020 года,  планируется существенно повысить надежность контроля за воздушной, подводной, надводной и наземной обстановкой в прибрежной и удаленных зонах океанских (морских), а также значительно расширить зону проекции возможностей промысловой деятельности нефтегазовых  и других добывающих компаний.

Кроме ставших традиционными конструкциями, несколько лет в Нэенте (Массачусетс, США), проводятся опыты с механическими моделями морских членистоногих биологических прототипов.

Проекты  «крабообразных» роботов ALUV (Autonomous Legger Underwater  Vehicle – автономные шагающие подводные  аппараты) в настоящее время разрабатываются:

— фирмой iRobot (Boston).  Наиболее известный  робот «Ariel –II». Способности этого робота  к действиям под водой,  были продемонстрированы в различных условиях  на побережье Revere Station (шт. Массачусетс) и на  полигоне Coastal System Station (Florida)  в заливе Monterey. Испытания подтвердили хорошую устойчивость  роботов на береговых склонах и способность локализовать металлические объекты;

— компанией Nekton Research LLC .  Робот «Ranger» имеет длину 0,91 м диаметр 0,09 м, массу 5 кг. Максимальная продолжительность автономной работы 4 часа при скорости подводного хода до 4 уз;

— компанией Foster Miller Inc. Робот  «Sea Talon». Разработан на базе наземного робота «Talon», робот способен перемещаться на глубинах до   40 метров.

Заказчиком разработок боевых робокрабов и роболобстеров ALUV (Autonomous Legger Underwater  Vehicle) выступает министерство обороны США. Бюджет исследований в 2007 году достиг тридцати трех миллионов долларов. Рассматривается возможность увеличить его до ста миллионов.

Подводя итог краткому обзору состояния и перспектив развития подводных технологий ведущих морских мировых держав, можно вполне обоснованно говорить  о формировании на Западе в рамках национальных и транснациональных программ хорошо развитой мощной индустрии многоцелевых подводных роботов и их носителей. Это целенаправленная, хорошо обеспеченная необходимыми ресурсами (финансовыми, промышленными и кадрами) продуманная и расчетливая  государственная политика мировых конкурентов России.

Идея освоения подводного пространства подводными роботами различного назначения  имеет давнюю отечественную историю, она была принята к разработке в Советском Союзе еще в 30-е годы прошлого века (ОСТЕХБЮРО, В.И. Бекаури, 1936г.).

России принадлежит приоритет в первенстве введения термина «подводный робот» (В. Ястребов, 1977г). Наиболее известные действия отечественных пилотируемых и беспилотных подводных аппаратов: поиск и обследование затонувшего  в Саргассовом море     РПК СН К-219,   детальное обследование АПЛ К-8,  затонувшей в Северной Атлантике, обследование затонувшей АПЛ К-278 в Норвежском море, обследование потерпевшего катастрофу АПРК К-141 “Курск” в Баренцевом море,  экологические (гидрохимические) исследования озера Байкал, геологоразведочные работы в Тихом океане, геодезические исследования в Белом море,  специальные работы на заглубленных объектах в удаленных районах Мирового океана.

В 70 — 80-е годы минувшего века наступил расцвет отечественной робототехники, разработками подводных технологий пилотируемых и беспилотных аппаратов, занималось значительное число  НИИ и предприятий, ЦНИИ «Гидроприбор» (НПО «Уран»»), ИПМТ ДВО РАН, Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Научно-исследовательский институт специального машиностроения им. Н.Е.Баумана, ЦНИИ робототехники и технической кибернетики  и другие.  В ряде случаев отечественные образцы подводных аппаратов, либо превосходили по ряду параметров зарубежные аналоги,  либо,  по крайней мере, ни в чем им не уступали.

Типовая структура МПР ПН включает в себя:

— транспортный модуль:  силовой каркас,  движительно-рулевой комплекс (+ гусеничная платформа),  основная  и вспомогательная энергетические установки, блок аварийного   всплытия-затопления;

— модуль управления: бортовой компьютер, блоки связи, навигации, светосигнальные средства обозначения места, аварийный радиомаяк;

— модуль  технического зрения: датчики параметров водной  среды, супервизорная ТВ аппаратура, осветительная аппаратура. г\а аппаратура …;

— модуль полезных нагрузок:  для размещения рабочих технических средств (манипуляторы, режущие инструменты).

Определились следующие классы  морских подводных  роботов:

Микро — и мини  (5  – 50 кг)  — предназначены для выполнения обзорно-поисковых работ в районе промысла на глубинах 100 — 150м;

Легкие (50  –  500 кг) — предназначены для решения поисковых, инспекционных и осмотровых задач трубопроводов, подводной части буровых платформ, проведения измерений параметров среды на глубинах  до 3000 м, радиус действия 100 – 1000 м от  судна-обеспечителя, скорость подводного хода 1  – 2,5 уз;

Средние и тяжелые  (вес до 6 000 кг) – для решения широкого круга подводно-технических, инженерно-строительных и ремонтных механических работ на трубопроводах, подводной части буровых платформ, кабельных трассах, включая и участив в проведении спасательных операций;

Сверхтяжелые  – от 6 тонн. Вес некоторых из них уже достиг массы свыше  100 тонн. Подводные роботы этого класса  на гусеничном ходу,  предназначены  для проведения тяжелых механических работ на морском дне: прокладки трасс трубопроводов, укладки кабельных трасс, прямой добычи полезных ископаемых.

Однако с начала 90-х годов, развитие отечественных подводных технологий практически остановилось. Жестокий удар по состоянию НИОКР нанес финансово-экономический кризис 1998 года.

Это происходило в тот период, когда резко обострилась борьба за право владения и освоения залежей полезных ископаемых на континентальном шельфе. На Западе разработки в области морских технологий и создания подводных роботов нового поколения были не только значительно активизированы, но и кардинально расширены. При этом ставший уже традиционным научно-исследовательский акцент был смещен в практическую область – непосредственного освоения промыслового и боевого пространства в океанских глубинах.

Подводя итог последнего десятилетия наступившего века можно утверждать, что,  несмотря на негативное влияние целого ряда  факторов,  связанных с социально-политической и идеологической трансформацией нашего общества,  благодаря научному энтузиазму, высокой гражданской позиции и государственной ответственности целого ряда крупных ученых, конструкторов и инженеров,  России удалось сохранить накопленный научно-производственный потенциал,   который,  без сомнения, и в новых экономических условиях может стать надежной базой для ликвидации  возникшего отставания от ведущих морских держав Запада.

Примером такой плодотворной работы является  дальневосточный  ИПМТ ДВО РАН, сотрудниками которого за 40 лет деятельности были внедрены в практику более 14 типов подводных аппаратов,  предназначенных для работы в океане, подо льдом, на шельфе.

Кроме  глубоководных роботов был изготовлен целый    ряд аппаратов  предназначенных для действий на малых глубинах по обследованию  водоводов (туннелей)  – автономно-привязной «ТSL», телеуправляемый аппарат с манипулятором, буксируемые аппараты для больших и малых глубин.

Значительную работу в деле развития роботов специального назначения выполняет Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Институт предлагает семейство миниатюрных обзорных роботов т. «Гном». Аппарат прошел успешные испытания и доказал  пригодность к практической работе

Существенный вклад в область создания телеуправляемых аппаратов вносят московский Научно-исследовательский институт специального машиностроения им. Н.Е.Баумана,  ЦНИИ робототехники и технической кибернетики,  ОАО «ТЕТИС-комплексные системы» и другие.

Фундаментальные наработки в области создания морских подводных роботов промышленного назначения имел в своей истории и ОАО «Концерн «Морское подводное оружие  – Гидроприбор».

Некоторые образцы подводных роботов ОАО «Концерн «Морское подводное оружие – Гидроприбор»: «Катран – 2», АС  –  ЭКО, «Инспектор»,  «Л-2»,  «Рапан»,  «Янтарь»,  «Скаут»,  «Кетмень».

Однако в целом отечественные разработки до сих пор все еще носят опытный характер, и  в большинстве случаев – единичны по исполнению, бортовая электронная  элементная база,  как правило,  иностранного производства. А как показали ранее упомянутые катастрофические события,   для разрешения последствий чрезвычайных ситуаций на море потребовалось не только привлечение зарубежных подводных аппаратов,  но и их закупка для повседневного обеспечения текущих неотложных нужд.  Сравнительный анализ современного состояния отечественной и зарубежной робототехники показывает, что это сравнение явно не в нашу пользу. Имея несомненный приоритет в идеях и неплохие  научно-технические заделы, российские разработчики роковым образом всякий раз теряли ранее занятые тяжелым трудом позиции.

Тем не менее следует признать, что  отечественные научные  исследования, опытно-конструкторские работы  в области подводных технологий в различных организациях, учреждениях и научно-производственных объединениях оборонно-промышленного комплекса  Министерства обороны и другими министерствами и ведомствами  Российской Федерации, к сожалению, до настоящего времени ведутся недостаточно целеустремленно, слабо координируются. Многие  ключевые проблемы финансирования, кадрового и научно-производственного развития до сих пор остаются нерешенными. По этой причине выделяемые ресурсы  совершенно не отвечают масштабу предстоящих задач «Единой государственной стратегии изучения и освоения нефтегазового потенциала континентального шельфа РФ» и «Программы  геологоразведочных работ».

В Арктике использование Россией подводных роботов будет целесообразно для проведения разведки и изучения районов будущего строительства, а также для выполнения тяжелых и сложных подводных работ по подготовке площадок для строительства, по прокладке трасс трубопроводов, ремонта различных повреждений. Помимо этого, роботы позволяют осуществлять различные геологоразведочные работы и подледные работы. Их можно использовать для прокладки кабелей, труб на арктическом дне, для осуществления работ военного назначения, в том числе ведения противолодочной разведки.

В ходе внедрения в отрасль подводного роботостроения самых передовых решений и разработок из области микропроцессорной техники появилась возможность создавать автономные устройства, которые можно с одинаковой эффективностью использовать с подводных и надводных носителей, которые могут погружаться на глубину до 6 тысяч и более метров. В настоящее время западными инженерами создано уже более 7,5 тысяч образцов различных роботов, которые активно применяются в разнообразных программах по освоению Мирового океана. При этом современные задачи, которые ставятся перед такими устройствами, становятся все более сложными, что расширяет и требования, предъявляемые к такой технике. По мере расширения их использования в морях и океанах будут пересматриваться направления и перспективы их дальнейшего развития.

Митько Арсений Валерьевич, Вице-президент, Председатель Совета молодых учёных Севера Арктической общественной академии наук, кандидат технических наук

 

Читайте также:

Добавить комментарий