Технологии

10.02.2020

Павел Потапейко
Беларусь

Павел Потапейко

Кандидат исторических наук, переводчик, публицист

БЕСПИЛОТНИКИ В МОРЕ (Часть 2)

БЕСПИЛОТНИКИ В МОРЕ (Часть 2)
  • Участники дискуссии:

    4
    4
  • Последняя реплика:

    больше месяца назад

 
Продолжение. Смотри  Часть 1

Подводная Китайская стена

Китай настроен догнать и перегнать Америку. В 2015 принята новая военная доктрина, предусматривающая строительство флота подводных автономных аппаратов различных форм, размеров и назначения, которые будут взаимодействовать как друг с другом, так и с военными судами. В 2016 объявлено, что подводные и надводные беспилотники должны стать одним из ключевых элементов морской обороны Поднебесной. И краеугольным камнем создающейся новой Великой стены – на сей раз подводной.

Помимо водных беспилотников, Великая Подводная стена будет оснащена многочисленными подводными сенсорами, схожими с теми, которые Соединенные Штаты использовали в свое время для обнаружения советских подлодок. Но преследуются не только оборонные цели – они будут помогать предупреждению о цунами и прочих океанских сюрпризах, вести мониторинг океана.

В 2013 компания из Поднебесной China South Rail приобрела британскую SMD и нарабатывает авторитет в вопросах экспертизы робототехники для глубоководных исследований. И сама разрабатывает и выпускает такую технику и сопутствующее оборудование, занимая всё большую долю рынка. Шэньянский институт автоматизации Китайской академии наук выпустил ряд моделей водных беспилотников – например, Qianlong-1. В 2017 китайцы представили группу морских беспилотников, действующую как скоординированное подразделение.



Основные тренды на Западе

По словам разработчиков, если более крупные водные беспилотники служат дольше и могут взять на борт больше сенсоров, то малые имеют другие достоинства – скажем, большую проходимость, облегченные системы запуска и возобновления работы.

Западные компании-производители водных дронов, конечно же, опираются на государственное финансирование и заказы – в том числе такие титаны сектора, как Kongsberg и Bluefin.

Водные беспилотники делятся на три вида, исходя из целей: научные, коммерческие (например, для исследований и добычи нефти и газа) и военные. А дизайн и оснащение в целом схожи. Они движутся по более-менее строго запрограммированному маршруту на скорости до 4 узлов (порядка 7 км/ч). Обычно внешне напоминают традиционную торпеду, что продиктовано целым рядом факторов, от удобства в движении и транспортировке до гидродинамики и возможности оперативной замены деталей. Но возможны и другие варианты дизайна, диктуемые необходимостью совмещения разных функций согласно желанию заказчика.

На сегодняшний день заказчики предпочитают телеметрическое управление, стремясь надёжнее контролировать работу подводного дрона. Однако это не всегда эффективно – в ряде случаев полная автономия предпочтительнее. Например, Канада использует подлёдные беспилотники для изучения дна своей зоны Северного Ледовитого океана, где дистанционное управление затруднено, если вообще возможно. Всё чаще используют и подводные «глайдеры», самостоятельно оперирующие месяцами в океане, периодически направляя полученные данные на берег через спутник.
 
Сейчас идёт работа над водными беспилотниками нового поколения, имитирующими природу – их назвали «биомиметрическими» или «бионическими» (biomimetic/bionic vehicles). Подражание раковинам моллюсков, медузам, скатам и т.п. увеличивает их маневренность, усиление хода и другие свойства.
Примеры – находящиеся на экспериментальной стадии AquaJelly («Медуза») от немецкой компании Festo и BOSS Manta Ray («Босс — гигантский скат») от другого разработчика из Германии EvoLogics.



Водные беспилотники имеют навигаторы, компасы, измерители глубин и температуры, сонары бокового видения, магнитометры, термисторы, зонд проводимости и др. Продвинутые оснащены биосенсорами – например, флуориметрами (хлорофилловыми датчиками), датчиками мутности, уровня водорода, растворённого кислорода и т.д.

Есть важный нюанс: радиоволны не очень далеко проникают сквозь толщу вод, и на определённом этапе беспилотник теряет сигнал GPS. В силу этого при их погружении на глубину обычно используют метод счисления пути. Используется и система акустического позиционирования – ее вариант для передвижения по морскому дну называется LBL-навигация (long baseline navigation). При наличии вспомогательного судна применяют и SBL (short baseline, короткую линию), и USBL (ultra-short baseline, сверхкороткую). Местонахождение подводного беспилотника и другие параметры его работы помогает определять и система инерционной навигации. Есть и другие системы.

Большинство подводных беспилотников работают на подзаряжаемых батареях из лития, литиевых полимеров, сплава с никелем и т.д. Некоторые наиболее крупные используют и топливо, но это требует заправки, возникает проблема отходов. Наметился тренд сочетать батареи с суперконденсаторами.

Запад: где водные беспилотники на боевом посту?

На сегодня лидером в области водных беспилотников остаются Соединенные Штаты. Можно сказать, что, как и в случае сухопутных и воздушных дронов, мотором является пентагоновское агентство DARPA. Но отмечается заметный прогресс России и Китая. Все три державы создают в океане автоматизированные системы мониторинга, обнаружения и раннего информирования. Другое направление – установка законсервированных автоматизированных баз ударных подводных средств.

В США есть ряд программ создания и совершенствования водных дронов. Крупный проект Draco с 2006 ведёт компания General Dynamics Robotic Systems (GDRS). Он был задуман как мультиплатформа для ряда беспилотных средств, позволяющих выполнять различные задачи. К 2010 на базе Draco USV System разработано 4 типа беспилотных катеров: опускаемый и буксируемый гидролокатор, универсальный и ракетный катер.

США полным ходом готовятся развернуть систему Poseidon, подводный аналог GPS. Она позволит водным беспилотникам и субмаринам обмениваться информацией как между собой, так и с центрами управления. Испытания по плану начинаются в 2018 году.
 
Бюджет Пентагона на разработки в сфере морской робототехники на 2019 год должен составить $1,3 млрд., что превышает затраты на текущий год в США и расходы в РФ.
В мае 2016 года DARPA объявила о проведении испытаний подводной роботизированной капсулы, которая может брать на борт беспилотник, ракету и иное военное оборудование. Её длина – 4,5 м, а размещать планируется по всему Мировому океану. По радиосигналу она всплывает на поверхность и «высвобождает» свой груз. Также американцами было объявлено о планах создания сети подводных станций техобслуживания – «системы передового базирования для перезарядки, связи и обслуживания подводных беспилотных аппаратов».

Насыщенным стал 2017 год. В США сформировали первый отряд военных подводных роботов UUVRON1, начали испытания самой большой в мире беспилотной подлодки Boeing Echo Voyager в открытом море, а также универсального беспилотника SubMurres, способного плыть под водой и по её поверхности, взлетать с воды, садиться на воду и сушу. У него дизель и электродвигатели, электрогенератор, аккумуляторная батарея.



В мае 2018 года американский эксперт Джулиан Тёрнер опубликовал на ресурсе naval-technology.com статью «“Морской охотник”: что внутри у автономного судна-охотника на подлодки». Речь идёт о новой разработке DARPA – Sea Hunter («Морской охотник»), беспилотном судне, предназначенном для отслеживания субмарин и способном месяцами самостоятельно патрулировать морские просторы, причём существенно сокращая затраты по сравнению с ныне действующими аналогами.

Беспилотник, на который ушло $20 млн., вызвал энтузиазм в Пентагоне: «революционное значение для наших морских операций!» Он спущен на воду и прошёл первые тесты в 2016-м, а в 2017-м в целом завершил стадию испытаний. Разработки велись в рамках программы DARPA «Беспилотное судно для продолжительного слежения за подводными лодками» (ASW ACTUV).


 

«Морской охотник» – судно класса III, способное покрывать тысячи километров в открытом океане до 3 месяцев без единого человека на борту. Затраты составят $15-20 тыс. в день – а сегодня это $700 тысяч! По оценке разработчиков, это прорыв к принципиально новому классу океанских военных судов, отменяющий потребность в больших экипажах. И первый шаг в новой стратегии Пентагона для ВМФ – заменить, образно говоря, на шахматной доске ферзя большим количеством эффективных пешек.
 


Это крупнейший в мире беспилотный корабль – 132 фута (40 м) в длину, скорость до 27 узлов (50 км/ч). Тримаран – т.е. из трех параллельных корпусов, соединённых палубой и боковыми балками. Оснащён оборудованием и сенсорами для связи, разведки, мониторинга и распознания объектов (в первую очередь субмарин и мин).

Sea Hunter по итогам испытаний может поступить на вооружение ВМФ США уже до конца 2018 года. Его главная задача – обнаруживать и атаковать подлодки противника при помощи сонаров высокого разрешения, но решено добавить и противоминные функции. Также возможно и преследование надводных судов, и доставка боеголовок, торпед и иных боеприпасов и грузов на другие суда.

Технология субмарин делает их тихими и менее доступными для выявления сонаром. К тому же современные модели могут находиться под водой всё дольше. По этим и другим причинам командование американских ВМС считает их одной из основных угроз. А беспилотные суда не только смогут эффективно противостоять им, но и обеспечивать защиту вод, островов и береговых объектов круглосуточно.

Революционное значение беспилотных кораблей для ВМС подробно охарактеризовал в интервью 2016 года для агентства Рейтерс тогдашний замминистра обороны США Роберт Уорк. Впервые на вооружении будут океанские суда-роботы. И он хотел бы видеть американские беспилотные эскадры уже через 5 лет в двух местах земного шара – Персидском заливе и западной части Тихого океана (т.е. у берегов Китая. – прим. авт.). Однако такой флот останется под контролем человека, подчеркнул Р.Уорк.

Он отметил также (и на этом сделал акцент автор статьи, Дж.Тёрнер), что стимулом к быстрой разработке судна стал тот факт, что Китай, Россия и Северная Корея развернули модернизацию и укрепление своих военно-морских сил, прежде всего подлодок.

На тот момент ВМФ США уже заказал следующую модель – Sea Hunter II. Предварительная смета – $3,5 тыс. Первые испытания не исключены уже к концу 2018 года, сказал замминистра. А в феврале 2017 зам главы одного из отделов капитан Крис Суини в интервью телеканалу USNI News заявил, что рассматривается идея создания экспериментального подразделения, включающего «Морского охотника».

Израиль сосредоточился на беспилотных лёгких катерах. В 2007 была представлена модель Protector ведущей компании страны в области вооружений Rafael Advanced Defence Systems Ltd – беспилотный катер для патрулирования берегов Сирии и Ливана. В разработке помогла американская Lockheed Martin.



Он был тогда же запущен в производство – впервые в мире беспилотный боевой катер встал на вооружение. Уникальная на тот момент электрооптическая система наведения (для тяжёлого пулемёта). В планах было направить его в Персидский залив (к Ирану). Его приобрели ВМФ США и Сингапура. В том же году появился Elbit Silver Marlin длиной 10,7 м, весом 4 т, скоростью 83 км/ч и с полезной нагрузкой 2,5 т. Он рассчитан на сутки беспрерывной работы дальностью 500 км. Его лазеры могут обнаружить судно за 16 км, а самолёт за 15. Вооружён самонаводящимся пулемётом. Задачи «Серебряного марлина» – от охраны транспортных судов до разведки, от поисково-спасательных до противоминных операций.

Военные катера-беспилотники делают и в Швеции. Компания Kockums (один из крупнейших судостроителей мира) с 2002 вела работы над небольшой беспилотной лодкой Piraya всего 300 кг весом и 4 м длиной, у которой сугубо разведывательные задачи. Та же корпорация производит минный тральщик-дрон SAM-3 (SAM-1 начал разрабатываться аж в 1982-м), способный находить и обезвреживать морские мины.

С мирными задачами

Впрочем, среди последних разработок водных беспилотников есть и сугубо мирные варианты. В апреле 2016 года «Роллс-Ройс» заявил, что к 2020 на морские линии выйдут телеуправляемые полуавтономные суда. Он учредил консорциум для разработки технологий дистанционного управления ими.
 
По сути, создается морской аналог Uber, что способно кардинально изменить сектор морских грузоперевозок.

Примечательно, что хотя компания подчёркивает, что уже имеются фактически все необходимые технологии для беспилотного мореходства, всё же пока полностью автономные рейсы не предполагаются. Речь идёт о гибридных технологиях, совмещающих автономность и телеуправление. Это поможет быстрее усовершенствовать коммерческие возможности и обойти законодательные ограничения.

Капитан контролирует ход судна с берега, будучи готов взять дистанционный штурвал в случае сложных манёвров, но в целом оно будет двигаться через океан самостоятельно, при помощи программы-автопилота, радара, лазеров и прочих девайсов. Поначалу на борту будет команда, но когда подтвердится, что проблем не возникает, она сойдет на берег. Если что, её можно будет вернуть на борт вертолётом.

К проекту примкнула финская компания паромных перевозок Finferries, решившая испытать эту технологию на «коротких дистанциях» между островами Финляндии. Интерес выразила и ESL Shipping из Объединённых Арабских Эмиратов.

Беспилотные морские перевозки открывают немало возможностей. Сокращаются эксплуатационные и прочие издержки – скажем, не нужны системы отопления, освещения, вентиляции, водопровода и т.д., необходимые в случае наличия на борту экипажа. Разве какой-то минимум останется – для нужд ремонтников и сервисных бригад. Сократятся расходы на логистику и зарплаты. Это существенно удешевит перевозки и, соответственно, стоимость товаров. Кроме того, решится проблема нехватки кадров – ведь не все готовы выбрать профессию, связанную с долгими рейсами. Да и плюс для экологии – как и прочие дроны, такие суда должны ходить на электродвигателе (хотя не всегда).

В сентябре 2016 года голландская компания RanMarine начала испытания надводного автономного робота Waste Shark («Акула для отходов»), предназначенного для сбора пластикового и прочего схожего мусора из воды в акватории портов.



Летом 2017 года австралийская BHP Billiton, крупная горнодобывающая компания и один из ведущих перевозчиков ресурсов в мире (250 млн т руды в год), заявила, что намерена переходить к судам без экипажа. Двигатели будут на сжиженном газе. Вице-президент компании Рашпал Бхатти выразил мнение, что переход на беспилотные морские перевозки займёт 10 лет. Корпорация уже использует беспилотные грузовики на своих австралийских шахтах и успела оценить выгоды.

В том же году пошли сообщения о разработке таких судов и в Китае. В Евросоюзе запущен проект их создания с общим бюджетом $4,3 млн. В Японии планируется спустить на воду грузовые суда с ИИ к 2025 году. Этим заняты такие корпорации, как Nippon Yusen или Japan Marine United. В их планах сотни таких судов. Nippon Yusen разработала технологию оценки риска столкновений в море, чтобы избегать их. Но везде планируется поначалу сохранять на судах небольшую команду.

В связи с этим назрела потребность уточнить международное правовое регулирование в данной сфере. В июне 2017 года в Лондоне состоялась 98-я сессия Комитета по безопасности на море (Maritime Security Committee, MSC) Международной морской организации, где, помимо прочего, обсуждались вопросы безопасности в контексте беспилотных судов. Дело идёт к разработке новых норм международного права применительно к морским перевозкам. К этому подталкивают и страховые компании.

Осенью того же года в дело вступил и Google, уже давно ведущий испытания беспилотных автомобилей, о чем говорилось в одной из предыдущих публикаций. А теперь он договорился с Rolls Royce о совместном создании беспилотных судов.

 

Всё это позволило экспертам резюмировать: завершен период «теоретизирования», мир вплотную подступается к практическому внедрению беспилотного грузового водного транспорта. Если до того речь шла о прогнозах, то теперь – о реальных планах. И тема водных беспилотников уже не будет иметь преимущественно военный ракурс.
В авангарде планируют идти скандинавы. Весной 2017 года министр промышленности и предпринимательства Дании Бриан Миккельсен (убеждённый сторонник и лоббист беспилотного транспорта) внёс предложение законодательно разрешить беспилотные суда в водах страны. Появились комментарии: Дания хочет стать лидером в этой области. Доводы те же, что и в случае беспилотных авто: сократится количество аварий.

В Дании цитируют вице-президента «Роллс-Ройс» Оскара Левандера (которого эксперты признают одним из самых влиятельных лиц в мировом судостроении), сказанные на симпозиуме в Амстердаме в 2016 году:

«Вопрос стоит так: не если, а когда. Все технологии для автономных кораблей уже есть. Уже к концу десятилетия мы увидим судно с дистанционным контролем в коммерческом использовании».

По данным Европейского агентства по безопасности на море, за период с 2011 по 2016 человеческий фактор стал причиной 62% происшествий с судами, зарегистрированными в ЕС. А ведь там явно не худшие в мире навигационные системы, так что в глобальном масштабе цифры еще красноречивее. Ряд исследований данной проблемы заканчивается выводом: да, беспилотные суда «имеют потенциал» оказаться более безопасными. Причём никто не говорит о полном отсутствии команды или контроля с берега – без этого пока не обойтись. Датчане и другие прорабатывают разные степени автономности судов.

Тогда же, весной 2017 года, Норвегия известила мир, что приступает к строительству первого в мире автономного судна. Оно будет ходить на электродвигателе с аккумуляторами, что означает отсутствие вредных для окружающей среды продуктов. Планируется спустить его на воду, испытать и, если всё в порядке, ввести в эксплуатацию уже во второй половине 2018 года. Проект ведут компании Kongsberg и Yara.

В Норвегии пошли и дальше: нашли свою нишу в контексте беспилотного водного транспорта – паромы. В силу особенностей ландшафта этой страны водное сообщение между фьордами там имеет большее значение, чем сухопутное.

И вот в июне 2018 года появились сообщения, что Норвегия станет первой разработчицей беспилотного парома, что устранит потребность в возведении дорогостоящих мостов через фьорды, реки и каналы, соединяющих изолированные населенные пункты или районы городов. Уже идут испытания в г.Тронхейм (бывшая древняя столица страны, Нидарос) – паром перевозит пассажиров и их велосипеды за 60 секунд, пешком же им приходится ходить 15 минут. Мелочь, а приятно, да и комфортнее.

Он создан Норвежским университетом наук и технологий и уже прозван «автопаромом»: ходит на электричестве, снабжен сенсорами для того, чтобы не налетать на лодки. Всего там 4 разных сенсора, а также радар, лидар (лазерная оптика), оптическая и инфракрасная камеры. Пассажиры могут вызвать его, нажав на кнопку, словно лифт. Одно пока беспокоит разработчиков: всё же это по сути компьютер, и как любой компьютер, он может стать жертвой хакеров. Поэтому идёт доработка гарантий его кибербезопасности. Также нужно на 100% убедиться, что все девайсы работают слаженно, так что тесты ещё не завершены.

Автор, д-р Эгиль Эйде, и руководитель проекта, директор департамента электронных систем университета Мортен Брейвик, уверены, что это решение проблемы многих районов страны. И не только инфраструктурной, но и экологической: нет выхлопов. Пока это облегченный вариант парома – полная версия сможет брать на борт 12 и более пассажиров, а также их велосипеды и инвалидные кресла. Пока идёт высадка-посадка, паром заряжает батареи. Планируется установить сенсоры и на берегу для дополнительной поддержки. Ожидается, что он начнёт работу в штатном режиме со следующего года.

Разработчики уверены: если всё пойдёт по плану, рынок будет гарантирован. Ряд норвежских муниципалитетов уже выразили интерес. Ведь помимо прочего, стоимость парома выгодна: не нужно платить зарплату экипажу!

В январе 2018 года исследовательская группа CSIPO из Австралии объявила, что начинает с американским стартапом Saildrone пятилетнюю программу использования трёх водных беспилотников, созданных этим стартапом, в изучении Южного океана (воды Атлантического, Тихого и Индийского океанов, омывающие Антарктиду). Беспилотники питаются солнечной энергией и могут оставаться в океане до 12 месяцев, накапливая данные и передавая их учёным в режиме реального времени. У них имеются системы идентификации и предупреждения столкновений с судами, морские и атмосферные датчики, а также датчики углерода в океанских водах. Могут и автономно функционировать, и управляться по спутнику.

Но главное – способны проникать в такие места океана, которые до сих пор были недоступны.
 

И это также огромный прорыв: скажем, южная часть Тихого океана сегодня всё ещё изучена недостаточно. Например, до сих пор не раскрыта тайна зафиксированного локаторами судов чудовищного рёва, периодически раздающегося из пучин в этом районе и прозванного Bloop. Его децибелы во много раз превышают вокальные возможности самых зычных из известных морских обитателей, и в интернете не редки спекуляции на тему «зова Ктулху». А теперь появился шанс узнать этот секрет океанских глубин.
 

Подводя итог, сделаем ряд выводов

Львиная доля водных беспилотников – военного назначения. Им уделяют внимание, по понятным причинам, страны, имеющие выход к морю-океану. Лидер – США, но их решили догнать Россия и Китай, стремительно делающие успехи. Но ещё недавно было немало скепсиса. Однако буквально за несколько лет это направление стало активным, и всё заметнее коммерческие суда-беспилотники и другие мирные водные дроны – например, паромы. И в этой сфере мир тоже стоит перед революцией, как и в случае искусственного интеллекта, роботов, воздушных и наземных беспилотников.

 

Подписаться на RSS рассылку
Наверх
В начало дискуссии

Еще по теме

Павел Потапейко
Беларусь

Павел Потапейко

Кандидат исторических наук, переводчик, публицист

БЕСПИЛОТНИКИ В МОРЕ

Павел Потапейко
Беларусь

Павел Потапейко

Кандидат исторических наук, переводчик, публицист

На пороге технологической революции — 2

10 самых влиятельных технологий

Павел Потапейко
Беларусь

Павел Потапейко

Кандидат исторических наук, переводчик, публицист

На пороге технологической революции

Распечатанная еда и смартфон-переводчик

Владимир Алексеев
Латвия

Владимир Алексеев

Автор интернет-проекта «Этот день в истории»

Маленькая заметка по поводу

К 160-летию установления телеграфной связи между Европой и Америкой

Удастся ли столкнуть Турцию и Россию теперь в Карабахе?

А если вспомнить, как Грузия блокировала ж/дорогу в Армению, там топить было нечем, все деревья спилили.

Проект бюджета Латвии 2021 — как неслучайный рост налогов и нищеты. Почему они это делают

А вот с этим полностью согласен.

Поколение послушных

такие манеры уважения не заслуживают. вы же не сам с собою здесь, в клубе. и вы же не прыщавый подросток.

Украина в угоду США и ЕС поссорилась с Минском

Вот это - вряттли... Но - чтобы это понимать, надо хорошо изучить сам Первоисточник. Из него понятно - сейчас такое невозможно, так как Создатель сейчас не участвует в делах людей,

Латвия обещает IT-специалистам из Белоруссии «пряники», а о «кнутах» молчит

Да у меня фотография имеется: я стою с двумя караимками в национальном одеянии.Но есть нюанс. Они нарисованы на картоне:-)

Мы используем cookies-файлы, чтобы улучшить работу сайта и Ваше взаимодействие с ним. Если Вы продолжаете использовать этот сайт, вы даете IMHOCLUB разрешение на сбор и хранение cookies-файлов на вашем устройстве.