Прошедший в конце июня Международный военно-морской салон дал множество интересных новостей. Среди них были сообщения о разработках российских специалистов в области строительства глубоководных аппаратов. Сайт телеканала «Звезда» собрал пять самых интересных исследовательских и спасательных глубоководных аппаратов, которые используются Военно-морским флотом РФ.Глубоководный аппарат «Русь» и его модернизированная версия «Консул»
Первым глубоководным аппаратом третьего поколения, построенным в России, стал аппарат «Русь». Ему долгое время принадлежал рекорд по погружению среди российских аппаратов. Он смог опуститься на 6180 метров.Аппарат принадлежит ВМФ РФ и предназначен для проведения исследований и подводных работ. Он может выполнять подводные технические работы с помощью манипуляторного устройства, обследовать подводные сооружения и объекты, доставлять на грунт или поднимать на поверхность предметы массой до 200 кг.Кроме того, он может перемещаться не только вертикально, но и горизонтально со скоростью до 3 узлов.На его борту находятся: гидроакустический комплекс с антенными устройствами, специализированный манипуляторный комплекс, забортная телекамера в прочном боксе, станция звукоподводной связи. Аппарат оборудован надежной системой безопасности. Впервые в мире предусмотрен отстрел нижней части аппарата при его аварийном прилипании к илу или грунту дна.Российские специалисты разработали модернизированную версию аппарата, который получил название «Консул» от слов «конкреции сульфида». Хоть аппарат и схож с батискафом проекта «Русь» по основным характеристикам, но предназначен для проведения геолого-геофизических исследований морского шельфа. «Консул» 14 мая 2011 года смог опуститься на глубину 6270 м.Батискафы «Мир-1» и «Мир-2»
Два российских научно-исследовательских глубоководных обитаемых аппарата внесли огромный вклад в исследование мирового океана и озера Байкал. Батискафы могут погружаться до 6 км.В настоящее время аппарат «Мир-1» находится в качестве экспоната в калининградском Музее Мирового океана, а «Мир-2» базируется на борту научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш». 
«Миры» использовались во время экспедиции к затонувшей атомной подлодке «Комсомолец». Тогда аппараты 70 раз опускались на глубину 1700 м. В 2000 году опускались к АПЛ «Курск», чтобы установить причину гибели субмарины.С применением ГОА «Мир-1» и «Мир-2» в период 1987 по 1991 год проведено 35 экспедиций в Атлантический, Тихий и Индийский океаны, а 2 августа 2007 года впервые в мире было достигнуто дно Северного Ледовитого океана на Северном полюсе, где был размещён Российский флаг и капсула с посланием будущим поколениям.АС-30
Военно-морской флот России использует глубоководные аппараты проекта 1855 шифр «Приз».Одним из самых современных аппаратов этой серии считается аппарат АС-30. Недавно он прошел модернизацию, в ходе которой на нем полностью было заменено морально устаревшее специальное оборудование на системы цифрового поколения.В отличие от «Миров» этот в задачу аппарата не входят научные и океанографические исследования, он предназначен для спасения экипажей с аварийных подводных лодок путем стыковки к аварийным выходам подлодок.
Эксперты считают аппараты этого проекта самыми эффективными аппаратами спасения в российском флоте.Аппарат был оснащен телекамерами, манипуляторами способными перерезать металлические тросы диаметром до 10 мм, вести подводные сварочные работы, закручивать и выкручивать гайки. Он обладает специальным устройство для стыковки с комингс-площадкой подводной лодки, через которую подводники покидают аварийную субмарину.АС-34
Еще один аппарат этой серии АС-34 находится в строю ВМФ РФ. Он располагается на борту спасательного судна «Георгий Титов». Модернизация, которую недавно прошел АС-34, позволила продлить срок службы батискафа до 2032 года.
Корпус спасательного судна выполнен из титана. И хотя рабочая глубина СГА 500 метров, но при необходимости аппарат может опускаться и на глубину 1000 метров и эвакуировать подводников с аварийной лодки при повышенной задымленности, и с повышенным давлением. Второй отсек АС-34 используется как барокамера. Данный аппарат может принять на борт до 20 подводников.Обычно экипаж батискафа - три человека. Запас кислорода для работы трех человек рассчитан на 120 часов. На ситуацию со спасенными людьми - на 10 часов.Бестер-1
Еще одним новейшим глубоководным спасательным аппаратом является АС-40 «Бестер-1». В прошлом году он заступил на боевое дежурство во Владивостоке. Уникальный батискаф, превосходящий зарубежные аналоги, способен с глубины более 700 метров «сухим» путем эвакуировать экипаж терпящей бедствие подводной лодки.Он находится на борту головного спасательного судна Тихоокеанского флота «Игорь Белоусов», не имеющего ограничений по мореходности.
Отличительной особенностью «Бестера» является также то, что он быстро может стать мобильным. По словам экспертов, аппарат может использоваться не только с борта «Игоря Белоусова», но и с других спасательных судов, после того как будет оперативно переброшен грузовым самолетом на любой из флотов.
Не секрет, что львиная доля всех инновационных разработок современности просочилась в обиход из военной промышленности. Область освоения глубин в этом плане не стала исключением: по понятным экономически выгодным причинам, гражданские и научно-исследовательские подводные аппараты создавались по образу и подобию военных судов, чья конфигурация, в прямом смысле слова, прошла проверку боем. Однако новая мирная ипостась внесла свои коррективы в модели субмарин, а развитие частного производства и вовсе вывело планировку подводных аппаратов в принципиально новую плоскость.
ЕДИНСТВЕННАЯ В СВОЕМ РОДЕ «СЕВЕРЯНКА»
Отечественным первопроходцем среди научных подводных судов стала субмарина «Северянка» - первая боевая подлодка, принявшая на борт не орудия, а исследовательскую аппаратуру. В 1958 году «Северянка» впервые покинула Мурманский порт под мирным синим флагом с семью белыми звездами - международным опознавательным знаком исследовательского судна. На тот момент советский научно-исследовательский флот насчитывал десятки судов, но именно скромная «Северянка» - до поры лишь одна из 215 подлодок проекта 613 - стала первым серьезным инструментом изучения подводного мира, позволившим пролить свет понимания на многие загадки глубин.
Рядовая дизель-электрическая подлодка, выпущенная в 1953 году в рамках самой массовой советской серии подводных судов, в своем военном прошлом известная под обозначением С-148, в 1957 году была переоборудована и спустя год передана в пользование Всесоюзному научно-исследовательскому институту морского рыбного хозяйства и океанографии. Объективных причин и необходимых данных для проектирования специального исследовательского судна на тот момент не было - мощный бронированный корпус, впечатляющие возможности вертикального перемещения в толще воды и способность к длительному автономному функционированию сделали военную подлодку практически идеальной плавучей научной станцией. Несмотря на спартанские условия, заложенные военными конструкторами, С-148 позволила разместить на своем борту всю необходимую аппаратуру для наблюдения за косяками промысловых рыб, изучения глубин, океанического шельфа и сбора проб вод и грунта. Ученым не помешали даже тесные каюты и иллюминаторы размером с блюдца. Для размещения всей высокотехнологичной начинки был использован бывший торпедный отсек, а люки запуска были переоборудованы для сбора данных - оснащены гидроакустической установкой, устройствами для отбора проб, фото- и видеоаппаратурой.
За годы службы мирным целям «Северянка» совершила 10 экспедиций в Атлантический океан и Баренцево море, пройдя в общей сложности 25 тысяч миль. Но главная ее заслуга в том, что неприметная серийная субмарина в те годы стала первой и единственной в своем роде подлодкой, позволившей начать изучение толщи океанских вод. Ее опыт дал старт проектированию более совершенных исследовательских глубоководных судов.
ГЛУБОКОВОДНЫЙ «ЛОШАРИК»
По некоторым оценкам, на сегодня изучено не более 5% площади Мирового океана. Образно говоря, мы всего лишь зажали пальцами нос и нырнули на мелководье, насколько хватает дыхания. В этом нет ничего удивительного, ведь с увеличением глубины условия среды стремятся к экстремальным. На глубине давление воды возрастает на 1 атмосферу каждые 10 м. А значит, при погружении на 200 м (предельная глубина погружения подлодок проекта 613) водяной столб давит на каждый квадратный сантиметр обшивки с силой, сопоставимой с давлением 20-килограммовой гири. А это примерно 200 тонн на квадратный метр. Данные, полученные на практике, и технические расчеты показали, что субмарины «традиционной» формы имеют весьма ограниченную глубину погружения, поэтому для полноценного исследования глубин потребовалась разработка аппаратов новой конструкции. Так в 1948 году, благодаря стараниям швейцарского физика-изобретателя Огюста Пиккара, началась эра батискафов.
Именно батискафы с их устойчивым к высокому давлению строением корпуса, системой балластов и технологией сжатия воздуха позволили погрузиться на настоящую глубину. Непревзойденным рекордсменом среди пилотируемых подводных аппаратов по праву считается батискаф «Триест», на котором в 1960 году сын изобретателя аппарата Жак Пиккар и американец Дон Уолш достигли дна Марианской впадины, погрузившись на умопомрачительную глубину - 11022 м.
Лидерами среди действующих аппаратов по праву считаются: российские «Мир» и «Консул» с предельной глубиной погружения до 6500 м, китайский «Цзяолун», чья максимальная глубина погружения составляет 6796 м, японский «Шинкай», также покоривший отметку 6,5 км, американский «Алвин», стабильно работающий на глубине до 4500 м, а также российский глубоководный атомоход АС-31 с трогательным названием «Лошарик», способный погружаться на глубину до 6000 м.
ИГРУШКИ ДЛЯ СОЛИДНЫХ ГОСПОД
Сейчас, когда использование всевозможных субмарин существенно отдалилось от военных целей, художники от инженерной мысли могут позволить себе спустить фантазию с поводка казенной милитаристической эргономики и начать творить в свое удовольствие.
Так, конструктор Грэм Хоукс из компании «Океанические технологии Хоукса» решил отойти от стандартной для подводных лодок обтекаемой цилиндрической формы и придал своим моделям «самолетоподобные» черты. Инновационной конструкцией отличились, к примеру, Super Falcon и «Нимфа», спроектированные для частных нужд. Оснащенный винтом, приводимым в движение электрической батареей, Falcon имеет по паре боковых крыльев и закрылков, а также два пассажирских отсека, напоминающих кабины истребителя с панорамным обзором. Правда, при баснословной стоимости в 1,5 миллиона долларов Super Falcon не стремится оправдывать свое «соколиное» название и развивает под водой скорость всего каких-то 3,5 км/ч.
Модель «Нимфа» отличается сходными характеристиками. Однако вместо двоих пассажиров, которых может принять на борт Falcon, она способна осчастливить незабываемым подводным погружением уже троих акванавтов. «Нимфа» была спроектирована специально для владельца корпорации Virgin Group и одноименных авиалиний - миллиардера Ричарда Брэнсона, прославившегося своей трепетной любовью к экстремальному туризму. При этом Брэнсон вовсе не планирует холить свое приобретение в уединении. Напротив, эксцентричный предприниматель предлагает любому желающему арендовать «Нимфу», правда на условиях, доступных далеко не каждому из «любых желающих». Ради возможности поплавать на персональной субмарине нужно будет приехать на остров Некер в Карибском море и выложить символическую плату в размере 25 тысяч долларов.
Другим революционером в области проектирования гражданских подлодок принципиально новых форм стала компания Innespace, выпустившая на рынок персональный гидроцикл-субмарину, получивший название Seabreacher X. Для неискушенного пользователя Seabreacher X отличается, в первую очередь, агрессивным дизайном, вдохновленным силуэтами акульего тела. Дайвинговый гидроцикл напоминает самую настоящую, как бы парадоксально это ни звучало, акулу в стальном скафандре. Помимо чисто внешней привлекательности, безусловно подкупающей потребителя, мини-подлодка может разгоняться в толще воды до 40 км/ч, а по поверхности передвигаться со скоростью, почти вдвое превосходящей подводный показатель. При этом Seabreacher X способен выпрыгивать из воды на высоту до 4 метров. Видеокамера, транслирующая в реальном времени пейзажи подводного мира, встроенная бортовая аудио- и видеосистема, GPS-навигатор и масса других высокотехнологичных «примочек» сделали детище Innespace объектом вожделения многочисленных любителей острых ощущений. При этом на сегодня выпущено всего лишь 10 акулоподобных субмарин-гидроциклов.
Вооруженные силы (ВС) государств мира все больше интегрируют беспилотные системы различного назначения в свои арсеналы. Для военно-морских сил рассматриваются три категории такого оборудования: необитаемые подводные аппараты, далее НПА (Unmanned Underwater Vehicles, UUV ); необитаемые надводные аппараты, или суда (Unmanned Surface Vessels — USV ) и беспилотные летательные аппараты (Unmanned Aerial Vehicles, UAV ).
В отношении перечисленных беспилотных систем наблюдаются различные тенденции:
- Развитие в сторону большей автономии: первые беспилотные системы обычно были дистанционно управляемыми (Remotely Operated Vehicle, ROV ). За ними последовали системы, способные самостоятельно выполнять детально запрограммированную задачу, такую как проход по конкретному маршруту мониторинга. В будущем армии мира стремятся получить полностью автономные системы, способные самостоятельно выполнять целевые задания и в ходе их выполнения ориентироваться на непредвиденные события.
- Тренд в направлении координирования миссий между несколькими беспилотными системами равного или иного вида, а также скоординированное использование пилотируемых и беспилотных систем (Manned-Unmann Teaming ).
- Тенденция увеличения продолжительности выполнения операций: более эффективные двигатели и аккумуляторные системы увеличивают дальность и длительность работы.
- Конструирование более крупных систем с большей и универсальной полезной нагрузкой, дальностью и продолжительностью работы.
- Разработка модульной полезной нагрузки для выполнения различных задач необитаемыми подводными аппаратами (НПА) одного типа.
Увеличение производительности беспилотных систем зависит от достижений в различных технологических областях. Наиболее важными, прежде всего, являются: приводные и энергетические системы, навигационное оборудование, датчики различного назначения, системы связи и искусственного интеллекта. На этих направлениях сосредоточены основные усилия исследователей.
Необитаемые подводные аппараты от ATLAS Elektronik
«Типичную» картину последних достижений в секторе необитаемых подводных аппаратов передают прикладные системы производства компании «ATLAS Elektronik GmbH» (г. Бремен, Германия): «Морская лиса» (SeaFox ), «Морской кот» (SeaCat ) и «Морская выдра» (SeaOtter ).
Эмблема компании ATLAS Elektronik
Модель «SeaFox»
Дистанционно-управляемый НПА «SeaFox» состоит на вооружении ВМС Германии и десяти других стран. Дрон поставляется в трех конфигурациях.
НПА «SeaFox»
Вариант «С», оснащенный взрывным комплектом, используется для уничтожения мин (при этом сам аппарат также уничтожается). Вариант «I» используется для поиска и идентификации мин, а также подводного мониторинга кораблей и портовых сооружений. После установки комплекта «Кобра» (Cobra ), вариант «I» может применяться для уничтожения мин и других взрывных устройств. При этом, комплект подрыва «Кобра» устанавливается на мину и дистанционно подрывается после отхода НПА. Вариант «Т» разработан для учебных целей, но может использоваться и для подводного мониторинга.
Оборудование для борьбы со взрывными устройствами «Кобра»
Необитаемые подводные аппараты «SeaFox» состоят на вооружении кораблей, катеров и вертолетов. Дистанционное управление НПА осуществляется по оптоволоконному кабелю. Аппарат имеет длину 1,31 м, вес 43 кг. Эксплуатационная глубина погружения дрона достигает 300 м. Максимальная дальность до судна управления – 22 км. Продолжительность применения – около 100 минут.
НПА «SeaCat»
Модель «SeaCat» имеет большую производительность. Она в два раза длиннее и в три раза тяжелее «SeaFox». Продолжительность ее работы до 20 часов. Аппарат способен погружаться на глубину до 600 м. «SeaCat» является гибридной системой. НПА может управляться дистанционно или действовать автономно.
Носовая часть аппарата сконструирована для использования различных модулей полезной нагрузки. В том числе: видео камеры, гидролокатора, магнитометра, а также модуля химического анализа воды или акустического датчика, проникающего через морское дно. НПА оснащен гидролокатором для сканирования по сторонам (Side Scan Sonar ) и может дополнительно тянуть сонар на буксире. Благодаря такой модульности, «SeaCat» применяется для обследования морского дна, тактической гидрографии, а также разведки и мониторинг более крупных районов.
НПА «SeaCat»
Аппаратура GPS и инерциальная навигационная система обеспечивают автономное применение НПА. Однако, при таком варианте использования собранные аппаратом данные могут быть получены только после его возвращения на корабль.
Возможности коммуникации между кораблем-носителем и НПА пока остаются ограниченными. Обмен данными через WiFi осуществляется в обоих направлениях. При этом, удаление от корабля управления не должно превышать 400м. Акустическая связь под водой, в зависимости от условий окружающей среды, имеет максимальную дальность до двух километров. При эксплуатации на такой дистанции необитаемые подводные аппараты этого типа пригодны для полностью независимой работы.
«Морская выдра» — универсальное решение
Самый новый и самый большой НПА от компании «ATLAS Elektronik» – универсальный аппарат «SeaOtter Mk II». Это автономный НПА, выполняющий задачи разведки и наблюдения (включая разведку подводных лодок), обнаружения подводных угроз, сбора гидрографических данных и уничтожения мин. Кроме того, возможна скрытная поддержка сил специального назначения и проведение спасательных операций.
«Морская выдра» имеет длину 3,65 м и водоизмещение 1200 кг. Продолжительность работы аппарата достигает 24 часов, а общий вес полезной нагрузки – 160 кг.
НПА «SeaOtter Mk II»
В сравнении с » SeaCat» оборудование НПА включает гидролокатор высокого разрешения с синтетической апертурой (SAS — Synthetic Aperture Sonar ). Сонар обеспечивает обнаружение и идентификацию движущихся и неподвижных объектов. Антенна НПА позволяет осуществлять навигацию по GPS и устанавливать радио- и WiFi-связь с кораблем-носителем вблизи от поверхности воды. В дополнение к GPS, дрон использует автономную инерционную навигацию и электромагнитную систему доплеровского контроля скорости. В автономном режиме работы питание электропривода производится литиевыми полимерными батареями. Для их зарядки требуется четыре часа, но возможна замена для экономии времени.
Необитаемые подводные аппараты производства «ATLAS Elektronik» по своим возможностям являются типичными для НПА, используемых в настоящее время. Эти беспилотные подводные системы предназначены для выполнения основных задач: разведка и уничтожение мин; сбор данных о морском дне, состоянии воды и течениях; скрытая разведка и наблюдение (например, до высадки морского десанта или поддержки специальных сил); обеспечение безопасности своих портов и судов.
Необитаемые подводные аппараты в новых областях
В настоящее время внедряются или изучаются новые сферы применения для НПА. Во-первых, уничтожение подводных лодок (ПЛ), или противолодочная война (ASW — Anti-Submarine Warfare ).
Центр морских исследований и экспериментов НАТО (Centre for Maritime Research and Experimentation, CMRE ) с 2011 г. целенаправленно разрабатывает соответствующую концепцию и технологии. Уже в настоящее время, используемый центром действующий автономный НПА «OEX Explorer » способен захватывать и отслеживать движущиеся объекты. Положение НПА и цели через акустические подводные сигналы передаются в центр управления. CMRE тестировал свой НПА (и другие беспилотные системы) в рамках ежегодных противолодочных учений «Dynamic Mongoose «.
Одним из направлений исследований остается разработка надежных каналов связи. Она должна гарантировать скоординированное использование на больших расстояниях нескольких автономных беспилотных систем, а также группу обитаемых и необитаемых аппаратов. Важным промежуточным шагом считается согласование стандарта НАТО для цифровой подводной связи (JANUS — STANAG 4748 ). Стандарт призван гарантировать совместимость различных национальных подходов. Кроме того, в настоящее время остается проблема разработки алгоритмов, обеспечивающих надежную классификацию обнаруженных целей.
Рассматривается возможность для обитаемых ПЛ в будущем нести на своем борту необитаемые подводные аппараты и с их помощью выслеживать подводные лодки противника.
Sp-force-hide { display: none;}.sp-form { display: block; background: rgba(235, 233, 217, 1); padding: 5px; width: 630px; max-width: 100%; border-radius: 0px; -moz-border-radius: 0px; -webkit-border-radius: 0px; border-color: #dddddd; border-style: solid; border-width: 1px; font-family: Arial, "Helvetica Neue", sans-serif; background-repeat: no-repeat; background-position: center; background-size: auto;}.sp-form input { display: inline-block; opacity: 1; visibility: visible;}.sp-form .sp-form-fields-wrapper { margin: 0 auto; width: 620px;}.sp-form .sp-form-control { background: #ffffff; border-color: #cccccc; border-style: solid; border-width: 1px; font-size: 15px; padding-left: 8.75px; padding-right: 8.75px; border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; height: 35px; width: 100%;}.sp-form .sp-field label { color: #444444; font-size: 13px; font-style: normal; font-weight: bold;}.sp-form .sp-button { border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; background-color: #0089bf; color: #ffffff; width: auto; font-weight: 700; font-style: normal; font-family: Arial, sans-serif; box-shadow: none; -moz-box-shadow: none; -webkit-box-shadow: none; background: linear-gradient(to top, #005d82 , #00b5fc);}.sp-form .sp-button-container { text-align: left;}
Как правило, обитаемые ПЛ используют пассивную гидроакустическую станцию (ГАС). Активные же ГАС имеют гораздо большую дальность действия, но позволяют определять местоположение передатчик, чем обнаруживают ПЛ. Оснащенные активным гидролокатором НПА смогут перемещаться на достаточном расстоянии от своего пилотируемого корабля-носителя. Такая тактика значительно увеличит возможности по обнаружению ПЛ противника. Помимо этого, НПА могли бы отвлекать на себя подводные лодки противника и способствовать их поражению кораблем-носителем «из засады».
Агентство перспективных оборонных исследований США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA ) в июле 2017 г. подписало контракт с компанией «BAE Systems» на разработку для НПА соответствующей компактной активной ГАС большой дальности.
Больше и тяжелее
Ведение противолодочной войны средствами НПА в прибрежных водах или в открытом море требует значительного увеличения дальности и продолжительности их работы. По этой причине США с 2015 г. ведут разработку беспилотных систем с большим водоизмещением (Large Displacement UUV, LDUUV ). Необитаемые подводные аппараты этого типа должны иметь возможность нести дополнительные аккумуляторы и быть более устойчивыми. Подобные модели получили обозначение НПА класса III. Сообщается, что они имеют модульную конструкцию и диаметр около 48 дюймов (122 сантиметра).
Проект «Змеиная голова»
В апреле 2017 г. ВМС США объявили о планах уже в 2019 г. начать тестирование прототипа тяжелого НПА «Snakehead» («Змеиная голова»). Разработка программного обеспечения, систем управления и связи намечалось проводить параллельно с развитием транспортного средства. Руководство обеими направлениями работ осуществляют ВМС.
НПА такого масштаба уже используются для гражданских целей. В частности, в 2003 г. управляемый дрон «Echo Ranger» от компании «Боинг» достиг глубины погружения 3000 м и находился там 28 часов.
НПА Echo Ranger производства компании «Боинг»
Согласно замыслу, «Змеиная голова» сможет управляться с боевого корабля прибрежной морской зоны (тип LCS), ПЛ типов «Вирджиния» (SSN ) и «Огайо» (SSGN ). Другой вариант применения – самостоятельных выход НПА из порта.
Предполагаемый спектр возможностей должен постепенно расширяться. Наряду с общей разведкой и наблюдением он будет включать борьбу с ПЛ и другими подводными целями, наступательные и оборонительные действия по разминированию, а также ведение РЭБ. Выводы из тестирования «Snakehead» послужат разработке будущих классов НПА.
Необитаемые подводные аппараты класса «Касатка»
В категории «сверх большой НПА» (Extra Large UUV, XLUUV ) ВМС США хотят запустить производство беспилотников еще больших размеров. Аппарат получил обозначение «Касатка» (Orca ). Согласно замыслу, НПА сможет стартовать от пирса и выполнять месячное автономное патрулирование. Предполагаемая дальность действия – около 2000 морских миль.
Ряд задач в значительной степени соответствует оперативному спектру более легкой категории LDUUV. Дополнительно рассматриваются: поддержка сил специальных операций и наступательные действия против наземных целей. Потенциальная полезная нагрузка включает в себя мины, торпеды, а также ракеты для поражения морских и наземных целей.
Задачи по разработке XLUUV намечалось распределить в 2017 г. в этом отношении хорошие перспективы для контракта имел «Боинг», который по собственной инициативе представил соответствующий прототип уже в 2016г. Необитаемая подводная лодка под названием «Echo Voyager» имеет длину 16 м и водоизмещение 50 т. Аппарат достигает глубины 3400 м и может оставаться в море в течение шести месяцев, покрывая 7 500 морских миль. Однако, НПА «Echo Voyager» требует всплытия каждые три дня для загрузки батарей.
Параллельно с программой XLUUV, под руководством DARPA, реализуется проект «Гидра» (Hydra). В рамках проекта ведется разработка большого НПА, который действовал бы, как корабль-матка для НПА и беспилотных летательных аппаратов меньшего размера. «Гидра» должна скрытно проникать в водоем, который запрещен для прохода обитаемых кораблей и запускать там разведывательные беспилотники. Сообщается, что компании «Боинг» и «Huntington Ingalls» должны представить совместные прототипы к 2019 г.
Проекты НПА за пределами НАТО
Разработка высокопроизводительной технологии НПА не является привилегией стран НАТО. Япония с 2014 г. развивает новую технологию привода для больших НПА. Ее топливные элементы должны увеличить дальность действия и продолжительность работы перспективных систем ВМС США.
ВМС Индии в настоящее время также используют разработанный в стране автономный подводный аппарат AUV-150. Он имеет длину 4,8 м и достигает глубины 150 м. В прибрежных водах НПА используется для разведки и наблюдения, а также для поиска мин.
Студенты индийского технологического института в г. Мумбаи в свободное время с 2011 г. разрабатывают названный в честь морского бога Матсья (Matsya) НПА с передовыми характеристиками по производительности. Если AUV-150 строго придерживается запрограммированных задач, то «Матсья» получит более высокую степень автономии.
Круг задач в интересах ВМС Индии планируется расширить. Как ожидается, НПА «Матсья», наряду с ведением визуальной и акустической разведки, сможет устанавливать и извлекать объекты с помощью манипулятора, а также поражать торпедами ПЛ противника. Однако, на конец 2017 г. студенты проверяли свои концепции и системы на опытном НПА длиной всего один метр. Тестирование реалистичного прототипа ожидается на рубеже 2021 г.
Сотрудники университета Тяньцзиня (Китай) в 2014 г. испытывали подводный планер «Хайян» (Haiyan). Автономный НПА мог работать в течение 30 дней, покрывая около 2600 морских миль. Официально «Хайян» разрабатывается для гражданских исследовательских целей. Вместе с тем, он пригоден для сбора гидрографических данных до глубины 1090 м в интересах ВМС. Государственные китайские СМИ также сообщили о возможной модернизации НПА «Хайян» для поиска мин и подводных лодок.
Необитаемый подводный аппарат «Хайян»
Российское ЦКБ «Рубин» в 2015 г. представило новый НПА «Клавесин-2Р». Объявленная глубина погружения составляет 6000 м. НПА может уходить от корабля-носителя на расстояние до 50 км. Отмечается, что ЦКБ «Рубин», который проектирует в основном обитаемые военные ПЛ, работает над дроном «Витязь» с глубиной погружения 11 тыс. м.
НПА Клавесин-2Р производства ЦКБ «Рубин»
Уже в 2015г. поступали сообщения о русском НПА с ядерной двигательной установкой и ядерным вооружением. Обозначенный спецслужбами США, как «Каньон» (Kanyon), дрон должен доставляться в открытое море пилотируемыми подводными лодками. Далее он способен развивать скорость 56 узлов и имеет дальность действия около 6 200 морских миль. Вероятной целью этого НПА, по оценкам западных экспертов, могло быть уничтожение военно-морских портов США в преддверии войны. Однако, по тем же оценкам, сообщение несет в себе признаки российской кампании дезинформации.
По материалам журнала «MarineForum»
Первые подводные аппараты (ПА) были построены в чисто научных целях. Последующие их конструкции разрабатываются в основном для производства различных инженерно-технических работ. Весьма разнообразны задачи, решаемые с помощью подводных обитаемых аппаратов, начиная с монтажа глубоководных конструкций, прокладки кабелей и трубопроводов и кончая наблюдением за их эксплуатацией и ремонтными работами.
В связи с большим разнообразием подводные аппараты можно классифицировать, например, в зависимости от глубины погружения, на три группы.
К первой группе относятся наиболее многочисленные аппараты для работ на континентальном шельфе с глубиной погружения до 1000 м.
Ко второй - аппараты, рассчитанные на глубину 2000-4000 м и используемые в пределах материкового склона. Третья группа аппаратов, предназначенная для максимальных глубин, представлена лишь несколькими образцами.
Для подводного строительства представляет особый интерес первая группа обитаемых подводных аппаратов, предназначенных для выполнения подводно-технических работ на сравнительно небольших глубинах (-300-900 м).
Основными критериями сравнительной оценки подводных обитаемых аппаратов являются: рабочая глубина погружения, численность экипажа, параметры системы жизнеобеспечения, количество манипуляторов, транспортабельность.
В табл. 6.5 приведены основные характеристики некоторых современных обитаемых подводных аппаратов.
Аппарат PC-1202 с блочной конструкцией корпуса, снабженной водолазным отсеком и опорами регулируемой длины, используется для осмотра дна, размещения зарядов взрывчатых веществ, отбора кернов и образцов грунта, обеспечения работы электроинструментов и видеосвязи.
Конструкция ПА ’’Бивер MK-IV” отличается большой надежностью и предусматривает аварийный сброс манипуляторов, батарей, якорей и др., а также возможность перемещения вдоль всех осей координат. Манипуляторы, гидролокатор бокового обзора, иллюминатор диаметром 1 м обеспечивают фотодокументирование, осмотр дна, замывание в грунт кабелей и стыковку с подводными объектами. Для транспортирования ПА ’’Бивер MK-IV” используют самолет С-141.
Основные характеристики обитаемых подводных
| Тип,страна | Рабочая глубина, м | Экипаж, ПА, чел. | Экипаж судна обеспечения, чел. | Система жизнеобес печения, чел.-ч | |
| „Бивер MK-IV”, | 800 | 3 | 12 | 144 | |
| США | | | | | |
| „Джонсон - Си Линк”, США | 300 | 4 | 4 | Данные отсутству ют | |
| РС-1202, США | 900 | 4 | 4 | 52 | |
| „Бэта” и „Гам | 300 | 2 | 2 | 144 | |
| ма”, США | | | | | |
| „Пайсиз-VU”, | 900 | со 1 lt;N | 6 | 336 | |
| Канада | | | | | |
Аппарат ’’Джонсон - Си Линк” служит для водолазных работ, а также для фото- и видеорегистрации. Он оборудован устройством для стыковки водолазного отсека с палубной декомпрессионной камерой судна обеспечения.
Однотипные аппараты ’’Бэта” и ’’Гамма” используются для наблюдения и поиска под водой, замывания в грунт кабелей, размещения зарядов взрывчатых веществ и подъема тяжелого оборудования со дна.
Канадский ПА ’’Пайсиз -VII” применяют для контроля за состоянием трубопроводов, замывания в грунт кабелей и аварийно-спасательных работ. Аппарат транспортируется самолетом С-130 ’’Геркулес”.
Подводные аппараты широко используются для подводного строительства; однако для них требуются обеспечивающие суда. Поэтому применение подводных аппаратов в значительной степени зависит от гидрометеорологических условий.
Установлено, что коэффициент использования автономных подводных систем в Северном море в три раза выше по сравнению с системами, имеющими надводный носитель. Одни и те же работы автономными подводными системами выполняются в 10-15 раз быстрее. Так, в ФРГ разработана обитаемая глубоводная система DSWS для производства различных подводных работ. Система состоит из подводного носителя аппаратуры и устройств UWAG, обеспечивающего буя, передающего устройства и двух сменных капсул - буровой и водолазной (рис. 6.18). Система DSWS предназначена для подводного обследования; прокладки кабелей и трубопроводов; отбора проб грунта; измерения рельефа дна; бурения скважин глубиной до 200 м; монтажа, технического обслуживания и ремонта подводных сооружений; транспортирования и установки тяжелых
аппаратов
Таблица 6.5
подводных конструкций; глубоководных погружений четырех-пяти водолазов на глубину до 500 м.
Энергоснабжение обитаемого носителя осуществляется от двух дизель-генераторов, установленных на обеспечивающем буе, выполненном в виде судна. С помощью силового и трансляционного кабелей дости-
Рис. 6.18. Обитаемая глубоководная система для производства подводных работ.
1 - обеспечивающий буй; 2 - силовой и трансляционный кабели; 3 - подводный носитель.
гается бесперебойная подача тока напряжением 3,3 кВ на носитель при волнении моря. Кабельная лебедка с тяговым усилием 3000 даН и скоростью намотки кабеля 0,5 м/с приводится от электродвигателя постоянного тока мощностью 30 кВт.
Для обеспечения маневренности носителя буй следует за ним на заданной дистанции и одновременно служит носителем знака ограждения для оповещения проходящих судов о проведении подводных работ.
Рабочая глубина погружения, м 600
Водоизмещение, т:
надводное 225
подводное 290
Скорость, уз 5
Подводная автономность, ч 336
Длина, м 22,2
Ширина, м 8,3
Высота, м 10,9
Мощность ходовых электродвигателей, кВт 4x30
Мощность электродвигателей подруливающего устройства, кВт 2x18,5
Полезная грузоподъемность, т 25
Грузоподъемность с дополнительной плавучестью, т 50
Экипаж, чел 6-8
Количество водолазов, чел 2-4
Корпус носителя состоит из трех сфер, соединенных между собой прочными наклонными шахтами. В верхней сфере диаметром 4 м расположен пост управления, а между носовой и кормовой сферами находится рабочая шахта размером 5,5х3,6x5 м. Для подводно-технических работ в шахте имеется грузовая траверса, лебедки, телевизионные камеры, поворотные прожекторы, манипуляторы, контейнеры с инструментами.
Носитель доставляет к рабочему месту водолазную капсулу, обеспечивающую работу водолазов в течение 800 мин на глубине 300 м, и буровую капсулу массой 22 т, выполненную в виде цилиндра диаметром 3 и длиной 5,6 м с коническим днищем и стыковочным устройством в верхней части. С помощью буровой капсулы с набором буровых штанг можно пробурить скважину глубиной 200 м, диаметром 120,6 иЛи 152,4 мм и взять керн за три-восемь дней.
Буровая установка снабжена независимым гидравлическим приводом и обслуживается двумя-тремя операторами.
В конструкции рассмотренных аппаратов наблюдается четкая взаимосвязь наибольшей глубины погружения, скорости, автономности, полезной нагрузки, объема и массы подводного аппарата.
Глубина погружения определяет избыточное давление на ПА, а следовательно, конструкцию всех устройств и массу аппарата в целом. Массовое водоизмещение аппарата на плаву W складывается из массы капсулы WK, полезной нагрузки Wn, а также массы экипажа, механизмов и систем обеспечения работы механизма Wp:
W = WK + Wn +Wp.
В результате анализа имеющихся данных была выведена формула для установления взаимосвязи между основными конструктивными параметрами ПА :
где W - массовое водоизмещение аппарата на плаву, фунты; R - радиус действия аппарата, мили; Wn - полезная нагрузка, фунты; Н-глубина погружения, футы.
Зависимость между глубиной погружения и различными техническими характеристиками современных ПА иллюстрируется графиками и диаграммами на рис. 6.19 и 6.20.
Развитие подводных нефтяных и газовых промыслов, строительство глубоководных портов, прокладка подводных кабелей и трубопроводов требуют создания высокопроизводительных подводных аппаратов, работающих по принципу наземных строительных машин .
Японская фирма ’’Коматцу” , входящая в финансируемую правительством Группу подводных исследований, разработала подводный бульдозер для глубин до 60 м, управление которым осуществляется
либо водолазом, либо по кабелю с обеспечивающего судна. В основу конструкции подводного бульдозера положен береговой бульдозер Д155А, широко используемый в ряде стран. Вместо установленного на бульдозере Д155А дизеля на подводном бульдозере смонтирован герметичный электродвигатель, связанный кабелем с обеспечивающим судном. Площадь, обслуживаемая бульдозером, составляет 100 м2. Более подробно конструкции подводных бульдозеров, в том числе и управляемых по радио, рассмотрены в § 6.5. .
В Хьюстоне (США) переоборудован обычный гусеничный экскаватор с ковшом емкостью 0,58 м3 для рытья подводной траншеи по трассе морского выпуска сточных вод. С экскаватора демонтированы дизель, гидравлический насос, электрооборудование и кабина. Ввиду отсутствия в районе работ необходимого обеспечивающего судна двигатель и насос установили на берегу, а на экскаваторе закрепили силовой и другие кабели длиной 135 м. Для повышения устойчивости экскаватора со снятым оборудованием в качестве контргруза использовали свайный молот массой 1 т.
Перед началом работ был проложен направляющий трос, вдоль которого экскаватор прошел до места предполагаемой установки оголовка выпуска. После этого экскаватор начал рыть траншею со стороны моря к берегу. Глубина траншеи изменялась от 1 до 1,5 м, а ширина от 1,8 м на дне до 7,2 м в верхней части.
Переоборудование экскаватора было выполнено в течение трех дней с затратами около 2 тыс. долл, а затраты на устройство кабельной линии составили около 5 тыс. долл. Подводная траншея была отрыта за 2,5 дня. После окончания работ экскаватор был дооборудован и снова использован на сухопутных земляных работах.
Для механизации подводных буровых работ в Великобритании использовали гусеничную буровую установку с пневматическим приводом. Установка типа ”Инджесол-Ронд” оборудована удлиненным в пять раз, по сравнению с обычным воздушным шлангом, специальными уплотнительными устройствами и возвышением для управления установкой. Для подачи воздуха к буру под давлением 84 МПа используется шланг длиной 54,9 м. В зависимости от рабочей глубины давление воздуха снижается до 56-63 МПа.
Буровая установка опускается под воду краном, установленным на барже. Бурильщики, обученные водолазному делу, осуществляют эксплуатацию буровой установки. Во избежание быстрого износа буровую установку после окончания дневных работ поднимают из воды, смазывают бур и проверяют систему привода и управления.
Таким образом, за несколько десятилетий человек перешел от робкого прощупывания глубин Мирового океана к его планомерному исследованию и освоению при помощи подводных аппаратов и их разновидности - подводных строительных машин.
Системы и элементы глубоководной техники подводных исследований
Подводные аппараты для исследования океана их назначение и разновидности
Итак, подводные аппараты, делятся на две основные группы: обитаемые и необитаемые. Необитаемые, в свою очередь делятся на 2 вида: телеуправляемые и автономные.
Подводные необитаемые аппараты.
Автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА)- это подводный робот чем-то напоминающий торпеду или подводную лодку, перемещающийся под водой с целью сбора информации о рельефе дна, о строении верхнего слоя осадков, о наличии на дне предметов и препятствий. Питание аппарата осуществляется от аккумуляторов или другого типа батарей. Некоторые разновидности АНПА способны погружаться до глубины 6000 м. АНПА используются для площадных съёмок, для мониторинга подводных объектов, например трубопроводов, поиска и обезвреживания подводных мин.
Рисунок 1 - Робот "Подводный инспектор", созданный при участии Инженерной школы ДВФУ, может работать как под водой, так и на земле
Рисунок 2 - в работе морской автономный робототехнический комплекс: включает малогабаритные автономные необитаемые подводный и водный аппараты /АНПА и АНВА/ (фото "ИПМТ")
Телеуправляемый подводный аппарат (ТНПА) - это подводный аппарат, часто называемый роботом, который управляется оператором или группой операторов (пилот, навигатор и др.) с борта судна. Аппарат связан с судном сложным кабелем, через который на аппарат поступают сигналы управления и электропитание, а обратно передаются показания датчиков и видео сигналы. ТНПА используются для осмотровых работ, для спасательных операций, для извлечения крупных предметов со дна, для работ по обеспечиванию объектов нефтегазового комплекса (поддержка бурения, осмотр трасс газопроводов, осмотр структур на наличие поломок, выполнение операций с вентилями и задвижками), для операций по разминированию, для научных приложений, для поддержки водолазных работ, для работ по поддержанию рыбных ферм, для археологических изысканий, для осмотра городских коммуникаций, для осмотра судов на наличие контрабандных товаров, прикреплённых снаружи к борту и др. Круг решаемых задач постоянно расширяется и парк аппаратов стремительно растёт. Работа аппаратом намного дешевле дорогостоящих водолазных работ несмотря на то, что первоначальные вложения достаточно велики, хотя работа аппаратом не может заменить весь спектр водолазных работ.В этой нише работают как маленькие аппараты класса «Гном» (весом ок. 40кг.), так и большие машины, весом до нескольких тонн, которые могут варить трубы, а также выполнять другие серьезные работы под водой.
Рисунок 3 - Телеуправляемый подводный аппарат ГНОМ Стандарт – Дайвекс
Рисунок 4 - Телеуправляемый подводный аппарат COMANCHE
Подводные обитаемые аппараты
По конструктивным особенностям в отдельные группы можно выделить аппараты следующих категорий:
Батиска́ф автономный (самоходный) подводный аппарат для океанографических и других исследований на больших глубинах. Основное отличие батискафа от «классических» подводных лодок состоит в том, что батискаф имеет лёгкий корпус, представляющий собой поплавок, заполненный для создания положительной плавучести бензином или иным мало сжимаемым веществом легче воды, несущий под собой прочный корпус, как правило изготовленный в виде полой сферы - гондолы (аналог батисферы), в которой в условиях нормального атмосферного давления находятся аппаратура, пульты управления и экипаж. Движется батискаф с помощью гребных винтов, приводимых в движение электромоторами.
Рисунок 5 - Батискаф "Мир" готовится к погружению.
Батипла́н или подводный самолёт (от др.-гр. βαθύς - «глубокий» и лат. planum - «плоскость») - неавтономный подводный аппарат, который использует для погружения гидродинамическую силу «подводных крыльев» вместо балластных цистерн. Батипланы используются для наблюдения под водой за работой тралов, подводных кино-фотосъёмок, для наблюдений за поведением рыбы в косяке в естественных условиях и в зоне действия рыболовного орудия и для других подводных исследований.
По способу погружения батиплан классифицируется как подводный аппарат с динамическим принципом погружения. Батипланы транспортируются на специально оборудованных судах, а в рабочем положении буксируются ими. Батипланы способны погружаться на глубину до 100-200 метров. Экипаж составляет 1-2 человека.
По принципу действия батиплан является «подводным планёром» с постоянной избыточной плавучестью; спущенный с судна он плавает на поверхности воды, а при буксировке под действием гидродинамических сил погружается и может быть удержан рулями на заданной глубине. Находящийся в прочном герметичном корпусе пилот-наблюдатель может управлять батипланом при помощи рулевого устройства.
. 
Рисунок 6 - Батиплан "Тетис". Музей океанографии в Калининграде.
Аппараты с отсеком для выхода водолазов в воду - оснащены гипербарическим отсеком для транспортировки водолазов
Рисунок 7
Спасательные аппараты - оснащены пассажирским отсеком, стыковочным устройством и шлюзовой камерой для спасения экипажей подводных лодок.
Спасательные глубоководные аппараты типа «Приз» (проект 1855) - тип подводных аппаратов, использующихся Военно-морским флотом России.
В прессе СГА типа «Приз» часто называют батискафами, что не является верным.
Глубина погружения аппаратов «Приз» гораздо меньше любого из существовавших батискафов. Их компоновка аналогична компоновке подводных лодок (аккумуляторы находятся в прочном корпусе, там же находится двигательная установка, а вал выходит через прочный корпус).
В отличие от батискафов, аппараты «Приз» предназначены не для выполнения научных и океанографических исследований, а, прежде всего, для спасения экипажей аварийных подводных лодок с больших глубин: они могут непосредственно стыковаться к аварийным выходам подлодок. Материал корпуса, титан, позволил обеспечить работу аппаратов на глубинах до 1 000 м. Радиоэлектронное оборудование, входящее в комплект навигационного комплекса «Приза» позволяет самостоятельно определять своё подводное местонахождение и обнаруживать субмарину.
Рисунок 8 - Глубоководный спасательный аппарат типа «Приз»
Многоместные туристические подводные лодки - служат для подводных экскурсий, имеют пассажирский салон и дополнительные иллюминаторы.
Загрузка...
