فهرست اختصارات

معرفی.

1. سوالات اصطلاحات و طبقه بندی.

2. پیشینه تاریخی.

2.1. توسعه MRI در خارج از کشور

2.2. توسعه ام آر آی داخلی

3. ویژگی ها و چشم انداز فن آوری های کاربردی.

3.1. ارتباط و تعامل.

3.2. جهت یابی.

3.3. حرکت دهنده ها

4. استفاده از MRI ​​برای مقاصد نظامی.

5. کاربرد MRI در عملیات دریایی.

6. شبکه های حسگر بی سیم و کاربرد آنها در دریا.

7. جوامع روبات های تعاملی

8. رباتیک دریایی + واقعیت افزوده.

نتیجه.

ادبیات.

برنامه های کاربردی. پیوست 1. "کاتالوگ TNLA داخلی و خارجی". پیوست 2. «کاتالوگ AUVهای داخلی و خارجی».

فهرست اختصارات

AUV - وسیله نقلیه زیر آب بدون سرنشین مستقل

TNPA - وسیله نقلیه زیر آب بدون سرنشین کنترل از راه دور

INS - سیستم ناوبری اینرسی

HANS - سیستم ناوبری هیدروآکوستیک

HANS DB - پایه بلند HANS

HANS KB - پایه کوتاه HANS

HANS UKB - HANS با پایه فوق کوتاه

NPA - وسیله نقلیه زیر آب بدون سرنشین

PPA - آنتن گیرنده و فرستنده

OPA - وسیله نقلیه زیر آب سرنشین دار

AR (واقعیت افزوده) - واقعیت افزوده

AUV (وسیله نقلیه زیر آب خودکار) - وسیله نقلیه زیر آب خودمختار

ROV (وسیله نقلیه از راه دور) - وسیله نقلیه کنترل از راه دور (در حال حرکت)

SAUV (وسیله نقلیه زیر آب خودمختار خورشید) - AUV روی باتری خورشیدی

UUV (وسایل نقلیه زیر آب بدون سرنشین) - وسیله نقلیه زیر آب بدون سرنشین

USV (وسیله نقلیه سطحی بدون سرنشین) - وسیله نقلیه سطحی بدون سرنشین

UXV (وسایل نقلیه عمومی بدون سرنشین) - وسیله نقلیه بدون سرنشین از کلاس عمومی (هر)

معرفی

اگر در کودکی یک سوزن را در انبار کاه گم کرده باشید، در بهترین حالت تا زمان بازنشستگی آن را خواهید یافت. اما اگر ساکنان نزدیکترین لانه مورچه برای حل این مشکل بسیج شوند، سوزن را تا دو دقیقه دیگر برای شما می آورند. بیش از یک بار بررسی شد. اگر امکان توافق با مورچه ها وجود نداشت، می توان دانشجویان یک دانشگاه فنی را که علاقه مند به رباتیک هستند جذب کرد. آنها کاملاً قادر به ایجاد گروهی از دستگاه های مینیاتوری مجهز به حسگرهای مغناطیسی هستند که می توانند حرکت کنند و با یکدیگر تعامل داشته باشند. ایجاد ربات‌هایی که می‌توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند تا بتوانند به طور مؤثر مشکل را حل کنند، مسیر جدیدی در توسعه رباتیک به نام «ربات‌های گله» است که عذرخواهان آن نوید انقلابی در حل بسیاری از کارهای پرزحمت را می‌دهند. ربات های بسته بندی در فصل ماقبل آخر بررسی ما مورد بحث قرار خواهند گرفت. به هر حال ، اگر ربات های گله از توانایی حرکت محروم شوند ، به موضوع دیگری ، همچنین امیدوارکننده ، اما قبل از آنها در زمان ، علمی و عملی - به موضوع شبکه های حسگر بی سیم می رویم.

در حال حاضر نتایج عملی جالبی در این زمینه به دست آمده است. اصول ساخت و نمونه هایی از اجرای شبکه ها را در فصل ششم بررسی ارائه خواهیم کرد.

در این میان، وقت آن است که به یاد داشته باشیم که بررسی ما به کاربرد رباتیک به طور خاص در دریا اختصاص دارد، نه در زمین یا آسمان، یعنی. شما باید تصور کنید که یک سوزن را نه در انبار کاه، بلکه در مزرعه جلبک پیدا کنید، که به نظر می رسد کار پر زحمت تری باشد. در آب، Wi-Fi عملا کار نمی کند، انتشار امواج الکترومغناطیسی بسیار دشوار است، استفاده از یک کانال نوری دشوار است، به عنوان مثال. مسائل ارتباطی، تعامل، ناوبری، مشاهده، و غیره ویژگی های منحصر به فرد دریایی خود را پیدا می کنند. فصل سوم بررسی به ویژگی‌های اجرای ارتباطات، تعامل، ناوبری، پروانه‌ها، حسگرها و دستکاری‌کننده‌ها در روبات‌های دریایی اختصاص دارد.

سیستم های رباتیک مدرن تقریباً در تمام زمینه های مهندسی زیر آب استفاده می شوند. با این حال، حوزه های اصلی کاربرد آنها عبارتند از: نظامی، کار بر روی استخراج و حمل و نقل سوخت و مواد خام، عملیات جستجو و نجات و تحقیقات اقیانوس شناسی. ویژگی های استفاده از آنها در این زمینه ها و نمونه هایی از کاربرد آنها را می توان در 4 تا 5 فصل بررسی یافت. در این زمینه‌ها است که در سال‌های اخیر بیشترین پیشرفت‌ها از نظر بکارگیری فناوری‌های ارتباطی و ناوبری جدید برای وسایل نقلیه زیرآبی، تجهیز به حسگرها و دست‌کاری‌کننده‌های جدید و بهبود کارایی کنترل و نگهداری صورت گرفته است. پیوست شامل فهرستی از TNLA و AUV مدرن است.

پس چرا ربات هایی را در مزارع کشور نمی بینیم که در انبار کاه به دنبال سوزن می گردند؟ زیرا هیچکس چنین وظایفی را برای آنها تعیین نکرده است. ظاهرا سوزن ها دیگر گم نمی شوند. اما به طور جدی، تعیین وظایف، توسعه سناریوهایی برای استفاده از رباتیک در حل مشکلات عملی، از جمله در نظر گرفتن چشم اندازهای توسعه این مسیر، مهمترین وظیفه سازمانی است. جای تعجب نیست که در برنامه‌های پنتاگون برای سال‌های آینده، پروژه‌های توسعه مفاهیم استفاده از رباتیک در ارتش به همان اندازه اهمیت داده می‌شود که پروژه‌های توسعه خود ربات‌ها. علاوه بر این، آنها دارای اولویت هستند، زیرا می توانند انگیزه ایجاد کنند و جهت طراحی سیستم های رباتیک را تعیین کنند. ما پیشنهادات خود را در مورد این موضوع و سایر مشکلات توسعه رباتیک دریایی (MRI) در روسیه در نتیجه گیری این بررسی ارائه خواهیم کرد.

توسعه اعماق اقیانوس جهانی کاری است که کمتر از توسعه فضای بیرونی دشوار و خطرناک نیست. و حتی از نظر اهمیت اقتصادی و زیست محیطی اولویت بیشتری دارد. در حل این مشکل، رباتیک دریایی به گونه ای طراحی شده است که نه تنها نقش یک دستیار انسان، بلکه یک شرکت کننده تمام عیار را ایفا کند، زیرا نه تنها باید اعماق اقیانوس را برای انسان در دسترس تر و ایمن تر کند، بلکه بخش اعظم آن را نیز به عهده بگیرد. کار بر روی مطالعه و توسعه آنها.

1. سوالات اصطلاحات و طبقه بندی.

در زمینه رباتیک دریایی، هنوز هیچ اصطلاح یکپارچه پذیرفته شده ای ایجاد نشده است. برخی از کارشناسان از عباراتی استفاده می کنند که کلمه ربات اصلی است، به عنوان مثال: ربات های دریایی، رباتیک های دریایی، مجتمع ها یا سیستم های رباتیک، و غیره. ، "وسیله نقلیه زیر آب غیر مسکونی" (NPA). در این بررسی، ما به اصطلاحاتی که از آثار MD Ageev و همکارانش در مؤسسه مشکلات فناوری دریایی شعبه خاور دور آکادمی علوم روسیه، که او از سال 1988 تا 2005 ریاست آن را برعهده داشت، پیروی می کنیم و ادای احترام می کنیم. به کمک آنها در توسعه رباتیک دریایی داخلی. اینها عباراتی مانند "وسیله نقلیه زیرآبی بدون سرنشین" (UUV)، "وسیله نقلیه زیرآبی بدون سرنشین کنترل از راه دور" (ROV)، "وسیله نقلیه زیرآبی بدون سرنشین خودکار" (AUV) و تعدادی دیگر هستند. در عین حال، در متن انواع اصطلاحات "رباتیک" را نیز خواهید یافت تا ایده ها و نتیجه گیری های نویسندگانی که از آنها در آثار خود استفاده کرده اند تحریف نشود. به هر حال، ما در اینجا تناقض بزرگی نمی بینیم، زیرا UUV فقط دستگاهی است که در زیر آب (یا روی سطح دریا یا حتی بالای سطح آب - یک هواپیمای بدون سرنشین دریایی) و یک مجتمع روباتیک عمل می کند. یا سیستم قبلاً یک کشتی است پشتیبانی و m. سیستمی از چراغ های ناوبری که بدون آن دستگاه نمی تواند ماموریت خود را انجام دهد. بنابراین، ما امیدواریم که تنوع در اصطلاحات، کسی را شرمنده نکند. همه چیز باید از متن روشن باشد.

همچنین در منابع خارجی در این زمینه یکسانی وجود ندارد. بیشتر از دیگران، اصطلاح ROV (وسیله نقلیه از راه دور) استفاده می شود - وسیله نقلیه کنترل از راه دور (در حال حرکت) یا به جای وسیله نقلیه - یک کشتی، به عنوان مثال. کشتی. همچنین از اختصاراتی مانند UUV (وسایل نقلیه زیر آب بدون سرنشین) - وسیله نقلیه زیر آب بدون سرنشین، USV (وسیله نقلیه سطحی بدون سرنشین) - وسیله نقلیه سطحی بدون سرنشین، UXV (وسیله نقلیه عمومی بدون سرنشین) - وسیله نقلیه بدون سرنشین از یک کلاس عمومی (هر) و غیره استفاده می شود. تفسیر سست از این اصطلاحات، به ویژه ROV. همچنین از نظر معنایی، اصطلاحات و اختصارات مشابه دیگری نیز وجود دارد که اکنون به آنها توجه نمی کنیم. در هر صورت، همیشه می توانید از بخش «فهرست اختصارات» این بررسی استفاده کنید.

طبقه بندی.

طبقه بندی در هر جهت علمی هم از نظر تعامل متخصصان و هم از نظر توسعه این جهت یک موضوع مفهومی است. تنوع ABOهای ایجاد شده در جهان، طبقه بندی دقیق آنها را دشوار می کند. با این حال، برخی از طرح های طبقه بندی پیشنهاد شده است که می توان به آنها اعتماد کرد.

اولاً، تقسیم وسایل نقلیه زیر آب به وسایل سرنشین دار و غیر مسکونی - OPA و NPA - به خوبی شناخته شده است. وسایل نقلیه ساکن می توانند هایپرباریک و نورموباریک باشند (یک بدنه قوی از هیدرونوردها در برابر فشار آب محافظت می کند). علاوه بر این، این دو زیر گروه به دو گروه مستقل و متصل تقسیم می شوند.

وسایل نقلیه بدون سرنشین در درجه اول به کنترل از راه دور و خودران تقسیم می شوند.

اغلب، جرم، ابعاد، استقلال، حالت حرکت، در دسترس بودن شناور، عمق کار، طرح استقرار، هدف، ویژگی های عملکردی و طراحی، هزینه و برخی دیگر به عنوان نشانه های طبقه بندی RTK های دریایی (NPA) استفاده می شود.

طبقه بندی بر اساس ویژگی های وزن و اندازه:

• - micro-PA (PMA)، وزن (خشک) - mini-PA، وزن 20-100 کیلوگرم، محدوده کروز از 0.5 تا 4000 مایل دریایی، عمق عملیاتی تا 2000 متر؛
• - NPA کوچک، وزن 100-500 کیلوگرم. در حال حاضر، PA از این کلاس 15-20٪ را تشکیل می دهد و به طور گسترده در حل مسائل مختلف در عمق تا 1500 متر استفاده می شود.
• - اقدامات قانونی نظارتی متوسط، وزن بیش از 500 کیلوگرم، اما کمتر از 2000 کیلوگرم؛
• - NLA بزرگ، وزن> 2000 کیلوگرم.

طبقه بندی با توجه به ویژگی های شکل ساختار پشتیبان:

• - شکل کلاسیک (استوانه ای، مخروطی و کروی)؛
• - بیونیک (انواع شناور و خزنده)؛
• - شکل گلایدر (هواپیما)؛
• - دارای پنل خورشیدی در بالای کیس (اشکال مسطح)؛
• - پهپادهای خزنده در یک پایگاه ردیابی؛
• - مارپیچ

طبقه بندی RTK دریایی (NLA) بر اساس میزان استقلال.

AUV باید سه شرط اساسی استقلال را داشته باشد: مکانیکی، انرژی و اطلاعات.

استقلال مکانیکی به معنای عدم وجود هرگونه اتصال مکانیکی به شکل کابل، کابل یا شلنگ است که PA را با کشتی حامل یا با ایستگاه پایین یا پایه ساحلی متصل می کند.

استقلال انرژی مستلزم وجود یک منبع انرژی در PA به شکل، به عنوان مثال، باتری های ذخیره سازی، سلول های سوختی، یک راکتور هسته ای، یک موتور احتراق داخلی با چرخه کاری بسته و غیره است.

استقلال اطلاعاتی UUV عدم تبادل اطلاعات بین دستگاه و کشتی حامل یا ایستگاه پایین یا پایگاه ساحلی را فرض می کند. در عین حال، پهپاد باید یک سیستم ناوبری اینرسی مستقل نیز داشته باشد.

طبقه بندی RTK دریایی (NLA) بر اساس اصل اطلاعات برای نسل مربوطه NLA.

RTK VN مستقل فراساحلی (AUV) نسل اول طبق یک برنامه غیرقابل تغییر سفت و سخت از پیش تعیین شده عمل می کند. بشقاب پرنده های کنترل شده از راه دور (DU) نسل اول توسط یک حلقه باز کنترل می شوند. در این ساده ترین دستگاه ها، دستورات کنترلی مستقیماً بدون استفاده از بازخورد خودکار به مجموعه پیشرانه ارسال می شود.

AUV های نسل دوم دارای سیستم حسگر شاخه ای هستند. نسل دوم DUNPA وجود بازخوردهای خودکار در مختصات وضعیت جسم کنترل را فرض می کند: ارتفاع بالای پایین، عمق غوطه وری، سرعت، مختصات زاویه ای و غیره. این مختصات متوالی در خلبان خودکار با مختصات مشخص شده توسط اپراتور.

AUV های نسل سوم دارای عناصر هوش مصنوعی خواهند بود: توانایی تصمیم گیری مستقل مستقل در چارچوب یک وظیفه مشترک که به آنها اختصاص داده شده است. عناصر دید مصنوعی با قابلیت تشخیص خودکار تصاویر ساده. فرصتی برای خودآموزی ابتدایی با تکمیل پایگاه دانش خود. DUNPA نسل سوم توسط اپراتور در حالت تعاملی کنترل می شود. سیستم کنترل نظارتی قبلاً یک سلسله مراتب خاص را پیش‌فرض می‌گیرد که شامل سطح بالایی است که در رایانه کشتی میزبان پیاده‌سازی می‌شود و سطح پایین‌تری که بر روی ماژول زیر آب پیاده‌سازی می‌شود.

بسته به عمق غوطه وریمعمولاً آنها موارد زیر را در نظر می گیرند: UUV های آب کم عمق با عمق کار غوطه وری تا 100 متر، UUV ها برای کار در قفسه (300-600 متر)، دستگاه هایی با عمق متوسط ​​(تا 2000 متر) و UUV های اعماق زیاد و شدید ( 6000 متر و بیشتر).

بسته به نوع پیشرانهمی توان بین RVs با یک گروه پروانه محور سنتی، RVs با سیستم محرکه مبتنی بر اصول بیونیک، با جت آب و AUV - گلایدر با سیستم محرکه که از تغییر در تریم و شناور استفاده می کند، تمایز قائل شد. به نوبه خود، روتورهای پروانه ای به دو دسته الکتریکی و الکتروهیدرولیک تقسیم می شوند. ویژگی های پروانه های مختلف در بخش 3.3 مورد بحث قرار گرفته است.

علاوه بر این، در تعدادی از کارها، NLA به بازرسی و کارگران تقسیم می شود. این در درجه اول برای TNLA صدق می کند. ROV های بازرسی به معنای دستگاه های سبک و متوسط ​​طراحی شده برای بازرسی، عکاسی زیر آب، تحقیق با استفاده از سنسورهای مختلف و زیر کارگران - سنگین، با وزن تا چندین تن، ROV ها، طراحی شده برای انجام کار با استفاده از دستکاری کننده ها و ابزارهای مختلف، و همچنین برای بلند کردن. محموله این کار شامل جدول طبقه بندی زیر TNLA است.

این طبقه‌بندی روندهای جدیدی را در بخش شبکه‌های حسگر بدون تماس ("پلانکتون‌های هوشمند") و ربات‌های انبوه نشان نمی‌دهد، اما ظاهراً این موضوع برای آینده نزدیک است. هنگامی که نمونه‌هایی از پیاده‌سازی این فناوری‌ها در پروژه‌های دریایی واقعی ظاهر می‌شوند، طبقه‌بندی قادر به تنظیم خواهد بود.

در این بررسی، ما به TNLA و AUV توجه یکسانی داریم. هر یک از این نوع رباتیک های دریایی حوزه کاربرد خاص خود را دارد که مستقیماً با مزایا و معایب مشخصه هر نوع ارتباط دارد. مزیت اصلی TNLA این است که توسط یک کابل به مخزن پشتیبانی متصل می شود، یعنی. با انرژی و اطلاعات به طور کامل ارائه شده است. این می تواند تا زمانی که بخواهید در زیر آب کار کند، توسط اپراتور روی کشتی حامل به طور عملیاتی کنترل شود و بار بزرگی را حمل کند - ابزارها، دستکاری های قدرتمند، تجهیزات روشنایی. در واقع، TNLA را می توان تنها با کشش زیاد به رباتیک نسبت داد، بلکه یک مجموعه ابزار کنترل از راه دور است. TNLA بیشترین حجم کار بازرسی و جستجو، نجات، تعمیر و ساخت و ساز را انجام می دهد. در عین حال، اتصال سفت و سخت به کشتی حامل نیز نقطه ضعف اصلی TNLA است، که به آنها اجازه نمی دهد تا عملکردهای مربوط به عملیات مستقل را انجام دهند، به عنوان مثال، شناسایی مخفی، خرابکاری، نفوذ به فضاهایی که کابل خارجی تبدیل به یک کابل می شود. مانع. بله، و شبکه ای از حسگرها یا دستگاه های تلفن همراه برای کار در مناطق بزرگ را نمی توان از TNLA ساخت. بنابراین ، AUV زمینه فعالیت نسبتاً گسترده خود را دارد. متأسفانه AUV حداقل دو اشکال جدی دارد. این ارتباطات زیر آب و یک منبع انرژی محدود است و ناوبری زیر آب چیزهای زیادی برای دلخواه باقی می گذارد. کار علمی برای حل این مشکلات کاملاً فعالانه انجام می شود که در بخش های مربوطه بررسی توضیح داده خواهد شد و اگر نتایج عملی به همراه داشته باشد، این انگیزه اضافی قدرتمندی برای توسعه رباتیک دریایی ایجاد می کند.

2. پیشینه تاریخی.

2.1. توسعه MRI در خارج از کشور

آغاز تولید و استفاده از وسایل نقلیه زیردریایی بدون سرنشین در خارج از کشور را می توان اواخر دهه 50، آغاز دهه 60 قرن گذشته دانست که نیروی دریایی ایالات متحده توسعه این مسیر را جدی گرفت.

بنابراین در اوایل دهه 60، یک مدل بسیار موفق از TNLA ایجاد شد که می توان آن را نمونه اولیه تمام وسایل نقلیه مدرن زیر آب در نظر گرفت. این وسیله CURV نام داشت و دارای یک قاب لوله ای با چهار شناور اژدر مانند و طول کل 3.3 متر، عرض و ارتفاع 1.2 متر بود.سیستم محرکه آن از سه موتور 10 اسب بخار تشکیل شده بود. در هواپیما: سونار و هیدروفون، دوربین تلویزیون و لامپ ها و همچنین یک دوربین فیلمبرداری 35 میلی متری وجود داشت. CURV به یک دستکاری 7 کاره با یک گیره برای گرفتن اجسام استوانه ای بزرگ مجهز بود. تمام درایوها، از جمله موتورها، هیدرولیک بودند. عمق غوطه وری CURV 600 متر بود. بعداً تغییراتی در CURV II و CURV III با عمق غوطه وری تا 6000 متر ایجاد شد. CURV و تغییرات آن صدها اژدر را از پایین بالا برد و در جستجو و نجات شرکت کرد. عملیات یکی از این عملیات شامل جستجو و بلند کردن یک بمب هیدروژنی از عمق 869 متری در منطقه پالومارس (اسپانیا) در سال 1966 بود.

در دهه 70، بریتانیا و فرانسه فعالانه به ایجاد وسایل نقلیه زیر آب بدون سرنشین پیوستند و از اواخر دهه 70 و به ویژه در دهه 80 آلمان، نروژ، کانادا، ژاپن، هلند و سوئد فعالانه به این مسابقه پیوستند. و اگر در ابتدا تولید NLA توسط دولت تأمین مالی می شد و استفاده از آن عمدتاً به حوزه نظامی محدود می شد ، در دهه 80 بخش عمده ای از تولید آنها به شرکت های تجاری افتاد و دامنه کاربرد در این زمینه گسترش یافت. تجارت و علم این در درجه اول به دلیل توسعه فشرده میادین نفت و گاز فراساحلی بود.

در دهه 90، NPA از مانع عمق 6000 متر عبور کرد. ROV JAMSTEC Kaiko ژاپنی به عمق 10909 متری در سنگر ماریانا رسید. نیروی دریایی ایالات متحده جایگزینی سیستم های نجات خلبان با سیستم های مدولار مبتنی بر ROV های بدون سرنشین را آغاز کرده است.

ظهور طیف گسترده ای از مدل های بشقاب پرنده در بازار منجر به جستجوی فعال برای حوزه های جدید کاربرد آنها شد و این به نوبه خود واکنش توسعه دهندگان و سازندگان یوفوها را پیدا کرد. چنین روند متقابلی که توسعه این جهت را تحریک می کند، اکنون در حال وقوع است. در حال حاضر بیش از 500 شرکت تولیدی در بازار رباتیک دریایی از کشورهای مختلف از جمله ایسلند، ایران و کرواسی وجود دارد.

2.2. توسعه ام آر آی داخلی

در کشور ما ایجاد وسایل نقلیه زیرآبی بدون سرنشین تقریباً در همان سالهای خارج از کشور آغاز شد. در موسسه اقیانوس شناسی در سال 1963. توسعه آغاز شد و در سال 1968. TNPA "CRAB" و "Manta 0.2"، مجهز به دوربین تلویزیون و دستکاری کننده ظاهر شد.

کمک قابل توجهی به توسعه رباتیک دریایی در زمان های مختلف توسط سازمان هایی مانند:

• - موسسه مشکلات فن آوری های دریایی FEB RAS (IPMT FEB RAS)؛
• - موسسه اقیانوس شناسی RAS به نام شیرشووا;
• - MVTU im. باومن;
• - موسسه مکانیک، دانشگاه دولتی مسکو؛
• - موسسه تحقیقات مرکزی "Gidropribor"؛
• - موسسه پلی تکنیک لنینگراد؛
• - مرکز مهندسی "عمق"؛
• - CJSC Intershelf-STM؛
• - مرکز علمی دولتی "Yuzhmorgeologiya"؛
• - LLC "Indel-Partner"؛
• - شرکت واحد دولتی فدرال "OKB تکنیک های اقیانوس شناسی آکادمی علوم روسیه".

در حال حاضر، OJSC "Tethys Pro" به طور فعال در بازار روسیه کار می کند و محصولات تولید کنندگان برجسته خارجی را به مصرف کنندگان روسی ارائه می دهد و بومی سازی و پشتیبانی فنی آنها را انجام می دهد.

موسسه مسائل فن آوری های دریایی FEB RASدر سال 1988 تاسیس شد. بر اساس بخش تجهیزات فنی زیر آب DVNT های IAPU آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی.

در زمان های مختلف، موسسه AUV "Skat"، "Skat-geo"، "L-1"، "L-2"، "MT-88"، "Tiflonus"، "OKRO-6000"، "CR-01A" را ایجاد کرد. "," Harpsichord ", "Pilgrim" سایز کوچک ", AUV روی باتری های خورشیدی (SANPA); سری ROV "MAKS" (دستگاه با اندازه کوچک با ارتباط کابلی). در مجموع برای دوره 1974-2010. بیش از 20 وسیله نقلیه زیر آب بدون سرنشین برای اهداف مختلف ایجاد شد.

دستگاه های ایجاد شده در این موسسه در عملیات نجات، برای جستجوی اشیاء غرق شده، برای بازرسی سازه های زیر آب: خطوط لوله، تکیه گاه های سکو و سازه های اسکله مورد استفاده قرار گرفتند. عملیات منحصر به فرد در دریای سارگاسوف برای جستجو و بررسی زیردریایی هسته ای "K-219" که در سال 1987 غرق شد. در عمق 5500 متری، اولین عملیات در اعماق دریا بود که منحصراً توسط یک وسیله نقلیه زیردریایی بدون سرنشین مستقل ("L-2") انجام شد. مجموعه رباتیک ایجاد شده برای بررسی منطقه غرق شدن زیردریایی هسته ای "K-8" در اقیانوس اطلس شمالی و جستجوی هواپیمای مسافربری کره جنوبی در منطقه حدودا مورد استفاده قرار گرفت. ساخالین. در سال 1989، واحد L-2 در عملیات جستجو و نجات در دریای نروژ در منطقه حادثه زیردریایی هسته ای K-287 (Komsomolets) شرکت کرد.

در سال 1990 AUV "MT-88" در سن دیگو (ایالات متحده آمریکا) دیپلم بین المللی INTERVENTION / ROV "90 درجه اول را برای بهترین کار سال و کمک به پیشرفت رباتیک زیر آب در جهان دریافت کرد.

در موسسه اقیانوس شناسیهمانطور که در بالا ذکر شد، اولین سری داخلی TNLA "CRAB" و "Manta" ساخته شد.

در MVTU آنها. باومنتحقیقات در مورد ایجاد فناوری زیر آب در اواخر دهه 60 در بخش SM-7 آغاز شد. تا به امروز، بخش های "مهندسی اقیانوس" و "ربات ها و دستگاه های زیر آب" متخصصان را در زمینه توسعه وسایل نقلیه زیر آب آموزش می دهند. در مرکز مهندسی "گلوبینا"، همراه با معلمان و دانش آموزان بخش "روبات ها و دستگاه های زیر آب"، یک TNPA چند منظوره "Kalan" ایجاد شد. راستی، مرکز مهندسی "عمق"در اوایل دهه 90، او بازرسی کوچک دیگری TNLA "Belek" را توسعه داد.

پژوهشکده مرکزی "گیدروپریبور"برای توسعه ROV "TPA-150"، "TPA-200" و "Rapan" مورد توجه قرار گرفت. با این حال، در جریان عملیات در "راپان" تعدادی کاستی آشکار شد و استفاده از آن متوقف شد.

در سال 1990 شرکت لنینگراد ZAO در بازار ظاهر شد "Interself-STM"با پیشرفت های خود TNLA ، که بعداً به کشتی های "Ecopatrol" مجهز شدند. در سال 1998 این سازمان، به سفارش اکسون، به عنوان بخشی از پروژه توسعه نفت و گاز در دریا، کار اکتشاف در بستر دریا را در مقیاس بزرگ انجام داد.

مرکز علمی دولتی "Yuzhmorgeologiya"در ساحل دریای سیاه و در 40 کیلومتری نووروسیسک قرار دارد. این سازمان توسعه دهنده و مالک سه ROV "RT-1000 PLI"، "PTM 500" و "PT 6000M" است.

با کمک این دستگاه ها، تعدادی کار فنی زیر آب انجام شد: جستجو برای دفن سلاح های شیمیایی و باکتریولوژیک در دریای بالتیک، بازرسی خطوط لوله نفت، بازرسی سربرگ های خروجی تأسیسات تصفیه و سازه های اسکله بندر در دریای بالتیک. دریای سیاه، کار بر روی اشیاء غرق شده - "دریاسالار Nakhimov" و APRK "Kursk"، بازرسی بخش ساحلی خط لوله زیر آب "جریان آبی"، جستجو و بلند کردن جعبه های سیاه ایرباس A-320 که در نزدیکی شهر سقوط کرد. سوچی، و تعدادی از آثار دیگر.

Indel-Partner LLC، در سال 2001 تشکیل شد. به دلیل کلاس بازرسی مینیاتوری و ارزان قیمت (3-7 هزار دلار) TNLA سری GNOM و Obzor شناخته شده است. این دستگاه ها به طور گسترده برای بررسی های زیر آب، مشاهده ماهی ها و ساکنان کف، بازرسی کشتی های غرق شده و جستجوی اشیاء مختلف استفاده می شود. GNOM ها توسط خدمات وزارت موقعیت های اضطراری روسیه، دفتر دادستان کل روسیه، Rosenergoatom، شرکت های بزرگ نفت و گاز، غواصان و غواصان خریداری و با موفقیت مورد بهره برداری قرار گرفتند.

FSUE "OKB مهندسی اقیانوس شناسی آکادمی علوم روسیه"- یکی دیگر از تولید کنندگان معروف تجهیزات مختلف زیر آب، در سال 2006. توسعه و تولید ROV چند منظوره ROSUB 6000 کلاس کاری با عمق غوطه وری تا 6000 متر. وزن دستگاه 2500 کیلوگرم، محموله آن 150 کیلوگرم است.

JSC "تتیس پرو"... در سال 2010، نیروهای امداد و نجات ناوگان دریای سیاه روسیه یک وسیله نقلیه زیردریایی بدون سرنشین خودکار کنترل از راه دور جدید Obzor-600 را که توسط شرکت روسی Tethys-PRO ایجاد شده بود، به کار گرفتند. پیش از این ناوگان روسیه از AUV های ساخت بریتانیا استفاده می کرد. اینها خودروهای Tiger و Pantera + هستند که توسط Seaeye Marine ساخته شده اند. Obzor-600 متعلق به کلاس AUV های کوچک است و قادر است تا عمق 600 متری کار کند. وزن دستگاه 15 کیلوگرم است. "Obzor-600" مجهز به دستکاری هایی است که امکان توقیف باری با وزن حداکثر 20 کیلوگرم را فراهم می کند. به دلیل اندازه کوچک، AUV می تواند به ساختارهای پیچیده یا باریک زیر آب نفوذ کند.

3. ویژگی ها و چشم انداز فن آوری های کاربردی.

3.1. ارتباط و تعامل.

بدیهی است که این بخش به طور انحصاری بر ارتباطات و تعامل وسایل نقلیه زیردریایی خودمختار (AUV) متمرکز خواهد بود، زیرا ROV ها توسط کابل به مخزن پشتیبانی متصل می شوند و دستگاه های سطح توسط رادیو متصل می شوند. با توجه به این واقعیت که امواج الکترومغناطیسی در آب به سرعت تجزیه می شوند، ارتباط رادیویی در محدوده HF و VHF تا حدی فقط در عمق پریسکوپ امکان پذیر است. ربات های زیر آب که برای کار در عمق فراخوانده می شوند علاقه ای ندارند. تحقیقات انجام شده در درجه اول به نفع ناوگان زیردریایی نظامی نشان داده است که از میدان های فیزیکی شناخته شده در طبیعت، جالب ترین آنها برای حل مشکل ارتباط با اشیاء زیر آب عبارتند از:

• - امواج صوتی؛
• - میدان های الکترومغناطیسی در محدوده فرکانس های فوق العاده کم (ELF) و فرکانس های بسیار پایین (ELF) ، گاهی اوقات آنها را فرکانس های بسیار کم (ELF) می نامند.
• - امواج لرزه ای؛
• - تابش نوری (لیزر) (در محدوده آبی-سبز)؛
• - پرتوهای نوترینو و میدان های گرانشی.

تصمیم گرفته شد که ارتباط پشتیبان با زیردریایی های واقع در زیر آب در هر نقطه از اقیانوس جهان با کمک آنتن هایی که امواج بسیار طولانی منتشر می کنند واقع بینانه ترین باشد. چندین کیلومتر آنتن در ایالات متحده آمریکا، در منطقه دریاچه های بزرگ و اینجا در شبه جزیره کولا ساخته شد.

در محدوده ELF، ارسال یک طرفه پیام و دریافت آن در هر نقطه از اقیانوس امکان پذیر است، اما ... یک کلمه کوتاه برای ... 5-20 دقیقه. واضح است که از چنین ارتباط یک طرفه ای فقط می توان به عنوان پشتیبان استفاده کرد، مثلاً برای انتقال یک فرمان اضطراری «به هر طریق ممکن سطح و تماس با مرکز».

بنابراین امروزه تنها راه ارتباط با سطح یا سایر وسایل نقلیه زیر آب، ارتباط صوتی در محدوده فرکانس پایین است. یک مثال مودم انتقال / دریافت صوتی LinkQuest UWM 4000 برای ارتباطات زیر آب از LinkQuest است.

امروزه یکی از پیشرفته ترین و مورد تقاضاترین محصولات است، به لطف: یک طرح مدولاسیون بهبود یافته برای بهبود نسبت سیگنال به نویز. تثبیت کانال ارتباطی برای مبارزه با بازتاب سیگنال های متعدد؛ کدگذاری تصحیح خطا؛ سازگاری خودکار نرخ باود برای مقابله با تغییر محیط نویز در محیط.

با این حال، حتی با چنین سرعتی، انتقال حجم قابل توجهی از اطلاعات غیرممکن است. شما فقط می توانید دستورات ارسال کنید یا فایل های کوچک مبادله کنید. برای انتقال عکس یا تصویر ویدیویی یا انتقال مجموعه ای از داده های انباشته شده به مرکز پردازش، AUV باید ظاهر شود و از ارتباطات رادیویی یا ماهواره ای استفاده کند. برای این کار، اکثر دستگاه های مدرن (به استثنای حسگرهای تخصصی شبکه پایین) امکانات ارتباطی لازم را روی برد دارند.

بنابراین، به عنوان مثال، در AUV Gavia ماژول ارتباط و کنترل دارای قابلیت های زیر است:

• - شبکه محلی بی سیم
• (Wi-Fi IEEE 802.11g) برد عملیاتی - 300 متر (محدوده بهینه - 150 متر).
• - ارتباطات ماهواره ای: ایریدیوم؛
• - سیستم ارتباطی هیدروآکوستیک برای دریافت پیام های وضعیت سیستم، برد عملیاتی - 1200 متر؛
• - استخراج داده ها: شبکه محلی سیمی (اترنت) یا محاسبات محلی بی سیم Wi-Fi.

ارتباطات نوری زیر آب

در مقایسه با هوا، آب برای اکثر طیف الکترومغناطیسی غیر شفاف است، مگر در محدوده مرئی. علاوه بر این، در شفاف ترین آب ها، نور تنها به عمق چند صد متری نفوذ می کند. بنابراین، ارتباط صوتی در حال حاضر در زیر آب استفاده می شود. سیستم‌های صوتی اطلاعات را در فواصل نسبتاً طولانی انتقال می‌دهند، اما به دلیل سرعت نسبتاً پایین انتشار صوت در آب، همچنان در زمان انتقال عقب هستند.

دانشمندان و مهندسان مؤسسه اقیانوس شناسی Woods Hole (WHOI) یک سیستم انتقال نوری را توسعه داده اند که با یک سیستم بلندگوی موجود ادغام می شود. این روش با استفاده از یک باتری کم مصرف و یک گیرنده و فرستنده ارزان قیمت، امکان انتقال داده را با سرعت 10-20 مگابیت در ثانیه در فاصله 100 متری فراهم می کند. این اختراع به وسایل نقلیه زیر آب مجهز به تمام دستگاه های لازم برای این کار اجازه می دهد پیام ها و ویدئوهای فوری را به سطح آب در زمان واقعی انتقال دهند. گزارش این شرکت در 23 فوریه 2010 در نشست علوم اقیانوسی در پورتلند (کانه پورتلند) ارائه شد. وقتی کشتی به چنین عمقی می رود، وقتی سیستم نوری دیگر کار نمی کند، آکوستیک وارد می شود.

مطالب مربوط به نتایج آزمایشات این فناوری تنها در ژوئیه 2012 در وب سایت WHOI ظاهر شد. ظاهراً سازندگان برای مدت طولانی در حال حل برخی از مشکلات تجاری یا کپی رایت بوده اند. گزارش شده است که از نور آبی در مودم نوری استفاده شده است. امواج نور دیگر به خوبی کمتر در آب منتشر می شوند و انتقال ویدئو از کف دریا در حالت "تقریباً زمان واقعی" در فاصله تا 200 متر انجام شده است. همچنین گزارش شده است که سازندگان این فناوری برای تجاری سازی محصول خود که BlueComm نامیده می شود، با Sonardyne اتحاد تشکیل داده اند.

برای مرجع شما، در اینجا اصول اولیه ارتباط بی سیم نوری در هوا آورده شده است.

فناوری اپتیک بی سیم (Free Space Optics - FSO) برای مدت طولانی شناخته شده است: اولین آزمایش ها در مورد انتقال داده ها با استفاده از دستگاه های نوری بی سیم بیش از 30 سال پیش انجام شد. با این حال، توسعه سریع آن در اوایل دهه 1990 آغاز شد. با ظهور شبکه های داده پهن باند. اولین سیستم‌های A.T.Schindler، Jolt و SilCom انتقال داده را در فواصل تا 500 متر فراهم کردند و از دیودهای نیمه هادی مادون قرمز استفاده کردند. پیشرفت چنین سیستم هایی عمدتاً به دلیل فقدان منابع تابشی قابل اعتماد، قدرتمند و "سریع" متوقف شد.

در حال حاضر، چنین منابعی ظاهر شده است. فناوری مدرن FSO از اتصالات تا OS-48 (2.5 گیگابیت بر ثانیه) با حداکثر برد حداکثر تا 10 کیلومتر پشتیبانی می کند و برخی از سازندگان ادعا می کنند که سرعت انتقال داده تا 10 گیگابیت در ثانیه و فاصله تا 50 کیلومتر است. در این مورد، نشانگر حداکثر دامنه واقعی تحت تأثیر در دسترس بودن کانال است، یعنی درصد زمانی که کانال کار می کند.

نرخ داده‌های ارائه شده توسط سیستم‌های FSO تقریباً مشابه شبکه‌های فیبر نوری است، بنابراین بیشترین تقاضا را در برنامه‌های باند پهن در طول آخرین مایل دارند. سیستم های نوری بی سیم از محدوده مادون قرمز 400 تا 1400 نانومتر استفاده می کنند.

ایدئولوژی ساخت سیستم های اپتیک بی سیم بر این واقعیت استوار است که یک کانال ارتباطی نوری یک قطعه کابل را شبیه سازی می کند. این رویکرد نیازی به پروتکل های ارتباطی اضافی یا اصلاح آنها ندارد.

سیستم های نوری دارای ویژگی های خاصی هستند که آنها را در بازار بسیار محبوب می کند:

ساخت تمام سیستم های انتقال مادون قرمز عملاً یکسان است: آنها از یک ماژول رابط، یک مدولاتور امیتر، سیستم های نوری یک فرستنده و یک گیرنده، یک دمدولاتور گیرنده و یک واحد رابط گیرنده تشکیل شده اند. بسته به نوع تابشگرهای نوری مورد استفاده، بین سیستم های دیود مادون قرمز لیزری و نیمه هادی که سرعت و فواصل انتقال متفاوتی دارند، تمایز قائل می شوند. اولی فاصله انتقال تا 15 کیلومتر را با سرعت حداکثر 155 مگابیت در ثانیه (سیستم های تجاری) یا تا 10 گیگابیت در ثانیه (سیستم های آزمایشی) فراهم می کند. لازم به ذکر است که با تشدید الزامات برای کیفیت کانال، دامنه ارتباط کاهش می یابد. دومی محدوده انتقال قابل توجهی کوتاه تری را ارائه می دهد، اگرچه با توسعه فناوری، برد و سرعت ارتباطات افزایش می یابد. ...

3.2. وسایل کمک ناوبری.

تاریخچه دریانوردی دریایی به قرن ها قبل برمی گردد. حتی دریانوردان باستانی توسط نشانگرهای ساحلی و دور از ساحل - توسط ستاره ها هدایت می شدند. بله، این روشی است که می توانید راه خانه خود را پیدا کنید، اما برای کار جستجو، جایی که موقعیت دقیق جسم جستجو در ته دریا و مختصات خود را در زیر آب مورد نیاز است، اساساً روش های مختلف ناوبری مورد نیاز است. علیرغم پیشرفت تکنولوژی، تا همین اواخر، نیم قرن پیش، وسایل کمک ناوبری دقت موقعیت یابی لازم را در زیر آب ارائه نمی کردند. از خاطرات متخصصان جستجوی آمریکایی، در مورد مشکلات آنها در سال 1963، زمانی که زیردریایی ترشر آمریکایی در عمق 2560 متری غرق شد و در سال 1966 یک بمب هیدروژنی در سواحل اسپانیا گم شد، مشخص است. دقت موقعیت یابی زیر آب نمی تواند ورود مجدد دقیقی به جسم غرق شده ارائه دهد. این و حوادث مشابه بود که منجر به تحقیق فعال و توسعه روش های موقعیت یابی هیدروآکوستیک شد. در آینده، ظهور سیستم‌های ناوبری ماهواره‌ای، امکانات ناوبری در دریا را بیشتر کرد.

در حال حاضر، سیستم های ناوبری NPA عبارتند از:

• - سیستم های ماهواره ای؛
• - هیدروآکوستیک؛
• - خودمختار داخل هواپیما

سیستم های ناوبری ماهواره ای GLONASS و GPS (+ در گالیله آینده) توانایی تعیین سریع و دقیق مختصات یک جسم دریایی، همگام سازی موقعیت های نسبی اجسام مختلف در فضا، تعیین سرعت و جهت حرکت اجسام در زمان واقعی را فراهم می کنند. با در نظر گرفتن اضافات گسترده ای مانند WAAS آمریکایی، EGNOS اروپایی، MSAS ژاپنی، دقت موقعیت یابی بر روی سطح دریا می تواند به 1-2 متر برسد. با این حال، هنگامی که UUV در زیر آب غوطه ور می شود، ارتباط با ماهواره قطع می شود. سپس موقعیت UUV با روش محاسبه مرده با استفاده از کمک های ناوبری داخلی (قطب نما، سنسورهای سرعت، سنسور عمق، ژیروسکوپ) یا با استفاده از موقعیت یابی هیدروآکوستیک تعیین می شود.

سیستم ناوبری هیدروآکوستیکموقعیت یاب (HANS) یک سیستم متشکل از چندین فانوس هیدروآکوستیک انتقال دهنده ثابت نصب شده در بستر دریا و یک کشتی همراه، یک چراغ پاسخ دهنده به UUV و یک واحد پردازش اطلاعات است. با این حال، از روش های دیگر قرار دادن چراغ ها نیز استفاده می شود. بسته به این، بین HANS با پایه بلند (HANS DB)، HANS با پایه کوتاه (HANS KB)، HANS با پایه فوق کوتاه (HANS UKB)، ترکیب ها و ترکیبات آنها با ناوبری ماهواره ای تفاوت قائل می شود.

HANS DBاز چندین بیکن (فرستنده) با فرستنده های صوتی نصب شده روی آنها استفاده کنید. این چراغ‌ها که در مکان‌هایی با مختصات جغرافیایی شناخته شده قرار دارند، امواج صوتی منتشر می‌کنند و به UUVها اجازه می‌دهند تا فاصله آنها را تعیین کنند. برای اینکه سیستم در یک منطقه معین کار کند، حداقل باید از سه بیکن صوتی استفاده شود. ABO برای محاسبه موقعیت خود نسبت به آنها مثلث سازی می کند. برای ساخت HANS DB از سه یا چند بیکن استفاده می شود که به طور دائم در بستر دریا در فاصله حدود 500 متری از یکدیگر نصب می شوند. از مزایای چنین سیستم هایی می توان به دقت بالا در تعیین مختصات (دقت زیر متر)، عدم تاثیر بر دقت امواج دریا، عمق استفاده نامحدود اشاره کرد. معایب - نیاز به نمایش دقیق فانوس های دریایی در بستر دریا، نیاز به بالا بردن آنها در پایان کار. کاربرد اصلی HANS DB کار طولانی مدت بر روی بررسی هر گونه اشیاء زیر آب، ساخت و بهره برداری از سکوهای نفتی، و تخمگذار خطوط لوله است.

HANS UKBبر اساس اصل تعیین مختصات چراغ - پاسخ دهنده با فاصله و زاویه کار می کند. برد عملیاتی چنین سیستم هایی به 4000 متر می رسد.معمولاً هنگام کار تا 1000 متر، دقت تعیین مختصات بدتر از 10 متر نیست. این برای تعیین محل UUV کافی است، اما برای اجرای پیچیده زیر آب کافی نیست. حفاری یا کار ساخت و ساز.

از مزایای چنین سیستم هایی می توان به هزینه و تحرک نسبتا کم آنها اشاره کرد. آنها را می توان تقریباً در هر کشتی، تا یک قایق لاستیکی، با اتصال آنتن گیرنده گیرنده (PAP) به بوم استفاده کرد. از معایب آن می توان به درجه بالای تأثیر نورد بر دقت و عملکرد سیستم اشاره کرد.

نمونه ای از HANS UKB HANS TrackLink 1500 توسط شرکت آمریکایی LinkQuest است که یک سیستم قابل حمل قابل حمل است که می تواند با هر نوع کشتی حامل و قایق های کوچک کار کند. چندین ده عنصر فرستنده و گیرنده از نظر ساختاری در یک بدنه واحد هستند که می توانند مستقیماً از کشتی حامل به داخل آب فرو روند. چنین ساختاری از یک طرف امکان دستیابی به دقت موقعیت یابی بالا و از طرف دیگر کاهش وزن و ابعاد سیستم و زمان لازم برای آماده سازی آن برای عملیات را کاهش می دهد که در هنگام جستجو و نجات بسیار مهم است. عملیات هنگام انجام کارهای زیر آب که نیاز به موقعیت یابی با دقت بالا دارند، به عنوان مثال، تخمگذار و بازرسی خطوط لوله، ساخت سازه های هیدرولیک و سکوهای نفت و غیره، توصیه می شود PPA را به طور دائم بر روی یک بوم مخصوص برای پرتاب از جانبی ثابت کنید یا یک بوم جمع شونده نصب کنید. در بدنه کشتی این روش بستن موقعیت پایدار PPA را نسبت به کشتی حامل تضمین می کند، به خصوص در هنگام کار در امواج و جریان های قوی.

برای نصب بر روی اجسام زیر آب، HANS شامل انواع مختلفی از چراغ های فرستنده، یکپارچه از نظر وزن و ابعاد و زمان کار مداوم است. چراغ‌ها از باتری‌های داخلی یا از شبکه داخلی اشیاء زیر آب تغذیه می‌شوند. استفاده از فناوری مدرن در تولید باتری های قدرت، عملکرد طولانی مدت چراغ های ترانسپوندر در حالت فعال را تضمین می کند. در صورت عدم وجود طولانی‌مدت سیگنال‌های درخواست از PPA، چراغ پاسخ‌دهنده به‌طور خودکار به حالت آماده‌به‌کار تغییر می‌کند تا عمر باتری را ذخیره کند. چنین الگوریتم عملیاتی یافتن طولانی (تا چند ماه) چراغ ترانسپوندر زیر آب را تضمین می کند.

تمام سیگنال های PPA در واحد کنترل سطح و نمایشگر پردازش می شوند که یک کامپیوتر یا لپ تاپ ثابت است. برخلاف اکثر سیستم های مشابه موجود در بازار، کابل داده PPA مستقیماً به پورت سریال کامپیوتر (لپ تاپ) متصل می شود. پردازش داده های ریاضی و گرافیکی با استفاده از نرم افزار خاصی انجام می شود. صفحه مانیتور مختصات جاری اشیاء زیر آب، پارامترها و مسیر حرکت آنها را نسبت به کشتی حامل به صورت بلادرنگ نمایش می دهد. این نرم افزار قابلیت پردازش و نمایش داده های اضافی از سیستم ناوبری GPS و سنسور Heave خارجی را دارد. این دستگاه ها از طریق پورت سریال یا واحد رابط به لپ تاپ متصل می شوند.

شرکت سازنده LinkQuest اصلاح ویژه ای از HANS TrackLink 1500LC را برای کار با وسایل نقلیه مینیاتوری زیر آب کنترل از راه دور از نوع SiBotix ارائه می دهد. چنین سیستمی دارای یک آنتن سونار ویژه با محافظت در برابر نویزهای سطحی است که می تواند از قایق ها یا قایق های کوچک کار کند و یک چراغ ترانسپوندر کوچک (وزن در آب کمتر از 200 گرم) دارد. قابلیت های فنی این سیستم امکان قرار دادن وسیله نقلیه زیر آب را در تمام محدوده عمق کار ممکن می کند.

کیت HANS TrackLink 1500 شامل:

• آنتن سونار با کابل 20 متری;
• چراغ ترانسپوندر (بسته به نوع جسم زیر آب) با شارژر؛
• لپ تاپ با نرم افزار نصب شده;
• مورد حمل و نقل؛
• کیت قطعات یدکی

علاوه بر این می توان عرضه کرد:

• حداکثر 8 چراغ پاسخگو؛
• سیستم ناوبری GPS (DGPS)؛
• سنسور رول خارجی

سیستم های پایه کوتاه (HANS KB)چندین هیدروفون با فاصله از یکدیگر در قسمت پایین کشتی حامل قرار دارند. واحد پردازش، با استفاده از سیگنال های هیدروآکوستیک فاصله فانوس ترانسپوندر، مختصات جسم زیر آب را در زمان واقعی ارائه می دهد. از مزایای چنین سیستمی تحرک و دقت نسبتاً بالا (حدود یک متر) است. عمق کار محدود به 1000 متر است معایب - الزامات حداقل طول کشتی حامل. نیاز به کالیبراسیون دقیق سیستم، حساسیت بالا به امواج دریا. اخیراً این سیستم‌ها با سیستم‌های ساده‌تر و پیچیده‌تر UKB جایگزین شده‌اند.

در سال های اخیر، یک سیستم ترکیبی اساساً جدید در بازار سیستم موقعیت یابی ظاهر شده است که از اصول ساخت GANS DB و نوع KB با مقایسه همزمان مختصات با استفاده از سیگنال های DGPS (GPS دیفرانسیل) استفاده می کند. بیایید چنین سیستمی را با مثال در نظر بگیریم.

سیستم موقعیت یابی هیدروآکوستیک "GIB"(از انگلیسی GPS Intelligent Buoys) شرکت فرانسوی "ACSA" برای تعیین مختصات فعلی اجسام زیر آب با دقت بسیار طراحی شده است. این سیستم بر اساس اصل تعیین مختصات یک جسم زیر آب نسبت به چندین شناور شناور سطحی است که مکان آنها به نوبه خود با استفاده از سیستم موقعیت یابی جهانی GPS یا GLONASS تعیین می شود. شناور شناور از یک گیرنده هیدروآکوستیک (هیدروفون) و یک گیرنده GPS تشکیل شده است. یک چراغ سونار با فرکانس سیگنال مشخص بر روی وسیله نقلیه زیر آب نصب شده است. هر شناور یاتاقان و فاصله تا فانوس سونار را با استفاده از هیدروفون تعیین می کند. در عین حال، در هماهنگ سازی دقیق زمانی، مقادیر دریافتی مختصات جغرافیایی فعلی شناور اختصاص داده می شود. تمام داده های دریافتی به صورت بلادرنگ از طریق یک مودم رادیویی به یک پست ردیابی واقع در کشتی یا ساحل منتقل می شود. نرم افزار ویژه با استفاده از پردازش ریاضی، مختصات جغرافیایی واقعی یک جسم زیر آب، سرعت و جهت حرکت آن را محاسبه می کند. تمام پارامترهای اولیه و محاسبه شده برای پردازش بیشتر ذخیره می شوند، در حالی که موقعیت و مسیر حرکت یک شی یا اشیاء زیر آب، کشتی حامل و شناورهای شناور روی صفحه نمایشگر پست ردیابی نمایش داده می شود. پارامترها و مسیر حرکت را می توان در مختصات نسبی، به عنوان مثال، نسبت به کشتی حامل، یا در مختصات جغرافیایی مطلق، به طور مستقیم بر روی نقشه الکترونیکی منطقه کار زیر آب نشان داد. هنگام انجام کار بر روی تشخیص و بازیابی قطعات اجسام غرق شده، هیدروفون های نصب شده بر روی شناورها یاتاقان و فاصله تا فانوس هیدروآکوستیک، جسم غرق شده را نیز تعیین می کنند. مختصات و عمق فانوس دریایی بر روی نقشه الکترونیکی پست ردیابی نمایش داده می شود و اپراتور می تواند وسایل نقلیه زیر آب یا غواصان را با هدایت داده های نمایش داده شده روی مانیتور به سمت شی هدایت کند. - http://www.bnti.ru/des.asp?itm=3469HYPERLINK "http://www.bnti.ru/des.asp?itm=3469&tbl=02.04"&HYPERLINK" http://www.bnti.ru /des.asp?itm=3469&tbl=02.04"tbl=02.04

چنین سیستمی به دلیل تحرک، سرعت بالای استقرار و عدم نیاز به نوع شناور پشتیبانی، برای انجام عملیات نجات و جستجو ایده آل است. یک ماژول ویژه، متصل به این سیستم، امکان یافتن سیگنال‌های صوتی از جعبه‌های سیاه هواپیما یا هلیکوپترهای سقوط کرده و خروجی غواصان یا وسایل نقلیه زیر آب را به آنها می‌دهد.

کمک‌های ناوبری خودکار روی هواپیماشامل: سنسورهای ناوبری و پرواز (عمق سنج، قطب نماهای مغناطیسی و ژیروسکوپی، سنسورهای رول و تریم، سرعت سنج نسبی و مطلق - تاخیر القایی و داپلر، سنسورهای سرعت زاویه ای) و یک سیستم ناوبری اینرسی (INS) بر اساس شتاب سنج ها و لیزر یا فیبر. ژیروسکوپ های نوری ANN جابجایی و شتاب UUV را در امتداد سه محور اندازه گیری می کند و داده هایی را برای تعیین مختصات جغرافیایی، جهت زاویه ای، سرعت های خطی و زاویه ای آن تولید می کند.

در خاتمه مثالی می زنیم سیستم ناوبری وسیله نقلیه زیر آب بدون سرنشین مستقل (AUV) GAVIA.مجموعه ناوبری شامل سیستم‌های ناوبری درونی، هیدروآکوستیک و ماهواره‌ای است:

- گیرنده DGPS با دریافت اصلاحات WAAS / EGNOS

- قطب نما القایی 3 محوره، سنسور جهت گیری 360 درجه، سنسورهای شتاب

- ANN با تاخیر داپلر

- سیستم ناوبری هیدروآکوستیک با پایه بلند و فوق کوتاه.

سیستم آنبرد یک سیستم یکپارچه داپلر-اینرسی است که از یک سیستم ناوبری اینرسی با دقت بالا (INS) با ژیروسکوپ لیزری تشکیل شده است. INS توسط داده‌های تاخیر داپلر تصحیح می‌شود که سرعت خودرو را روی زمین یا نسبت به آب اندازه‌گیری می‌کند.

استفاده از داده های ارتفاع لاگ داپلر به AUV اجازه می دهد تا عمق های مورد نیاز برای انجام یک بررسی SSS یا عکاسی را حفظ کند. یک گیرنده DGPS برای به دست آوردن موقعیت سطح استفاده می شود. سیستم ناوبری هیدروآکوستیک شناسایی AUV را با یک چراغ ترانسپوندر نصب شده نسبت به آنتن گیرنده-فرستنده، یا نسبت به چراغ های نصب شده در پایین که سیگنال هایی را به محیط منتشر می کنند، فراهم می کند.

در سال های آینده، به نظر ما، ظهور یک روش ناوبری جدید مبتنی بر استفاده از فناوری واقعیت افزوده.ابزاری که این روش را اجرا می کند می تواند در موقعیت یابی AUV در فضاهای بسته مانند فضای داخلی کشتی های غرق شده، خطوط لوله، استخرها و همچنین در شرایط دشوار توپوگرافی پایین، شکاف ها، آبدره ها، بندر بسیار موثر باشد. شما می توانید در مورد این روش در بخش 8 مطالعه کنید. «رباتیک دریایی + افزودن. واقعیت".

مقاله "20.07.2013. توسعه رباتیک دریایی در روسیه و خارج از کشور"می توانید بحث کنید در

وسیله نقلیه زیردریایی بدون سرنشین کاملاً خودمختار روسی "Poseidon" مشابهی در جهان ندارد.

تاریخچه ایجاد سیستم های رباتیک دریایی از سال 1898 در باغ مدیسون اسکوئر آغاز شد، زمانی که مخترع مشهور صرب، نیکولا تسلا، یک زیردریایی رادیویی را در نمایشگاه به نمایش گذاشت. برخی بر این باورند که ایده ایجاد ربات های پرندگان آبزی در اواخر جنگ جهانی دوم در ژاپن دوباره ظاهر شد، اما در واقع استفاده از "انسان-اژدر" بیش از حد غیرمنطقی و بی اثر بود.

پس از سال 1945، توسعه وسایل نقلیه کنترل از راه دور نیروی دریایی در دو جهت پیش رفت. حمام‌های اعماق دریا در حوزه غیرنظامی ظاهر شدند که متعاقباً به مجتمع‌های تحقیقاتی روباتیک تبدیل شدند. و دفاتر طراحی نظامی سعی کردند وسایل نقلیه سطحی و زیر آب را برای انجام طیف وسیعی از ماموریت های جنگی ایجاد کنند. در نتیجه، وسایل نقلیه بدون سرنشین مختلف سطحی (UAS) و وسایل نقلیه بدون سرنشین زیر آب (UUVs) در ایالات متحده و روسیه ایجاد شدند.

در نیروهای دریایی ایالات متحده، وسایل نقلیه دریایی خالی از سکنه بلافاصله پس از جنگ جهانی دوم شروع به استفاده کردند. در سال 1946، در طول آزمایش بمب های اتمی در بیکینی آتول، نیروی دریایی ایالات متحده از راه دور نمونه های آب را با استفاده از قایق های رادیویی جمع آوری کرد. در اواخر دهه 1960، تجهیزات کنترل از راه دور برای مین روبی بر روی BNA نصب شد.

در سال 1994، نیروی دریایی ایالات متحده طرح جامع UUV (UUV Master Plan) را منتشر کرد که استفاده از دستگاه هایی را برای مین گذاری، جمع آوری اطلاعات و وظایف اقیانوس شناسی در راستای منافع ناوگان ارائه می کرد. در سال 2004، طرح جدیدی برای پهپادهای زیر آب منتشر شد. ماموریت های شناسایی، جنگ مین و ضد زیردریایی، اقیانوس شناسی، ارتباطات و ناوبری، گشت زنی و حفاظت از پایگاه های دریایی را تشریح کرد.

امروزه نیروی دریایی ایالات متحده پهپادها و پهپادها را بر اساس اندازه و کاربرد طبقه بندی می کند. این به ما امکان می دهد تمام وسایل نقلیه دریایی رباتیک را به چهار کلاس تقسیم کنیم (برای راحتی مقایسه، این درجه بندی را برای ربات های دریایی خود نیز اعمال خواهیم کرد).

X کلاس.دستگاه ها کوچک (تا 3 متر) پهپاد یا UUV هستند که باید از اقدامات گروه های نیروهای عملیات ویژه (SSO) پشتیبانی کنند. آنها می توانند شناسایی انجام دهند و از اقدامات گروه ضربت دریایی (KUG) پشتیبانی کنند.

کلاس بندر. BNA بر اساس یک قایق استاندارد 7 متری با یک قاب سفت و سخت توسعه یافته است و برای انجام وظایف تضمین امنیت دریایی و انجام شناسایی طراحی شده است. علاوه بر این، این دستگاه می تواند به انواع سلاح های آتش در قالب ماژول های رزمی مجهز شود. سرعت چنین ABV ها معمولاً از 35 گره تجاوز می کند و استقلال کار حدود 12 ساعت است.

کلاس اسنورکلر.این یک BPA هفت متری است که برای اقدامات متقابل مین، عملیات ضد زیردریایی و همچنین پشتیبانی از اقدامات MTR نیروی دریایی طراحی شده است. سرعت زیر آب به 15 گره می رسد، استقلال - تا 24 ساعت.

کلاس ناوگان. 1زیردریایی 1 متری با بدنه صلب. برای مین گذاری، دفاع ضد زیردریایی و همچنین مشارکت در عملیات دریایی طراحی شده است. سرعت وسیله نقلیه از 32 تا 35 گره متغییر است، استقلال آن تا 48 ساعت است.

حال بیایید به پهپاد و پهپادها نگاه کنیم که در خدمت نیروی دریایی آمریکا هستند یا در راستای منافع آنها در حال توسعه هستند.

CUSV (کشتی بدون سرنشین معمولی سطحی).این قایق بدون سرنشین متعلق به کلاس ناوگان توسط Textron توسعه یافته است. وظایف او شامل گشت زنی، شناسایی و عملیات ضربتی خواهد بود. CUSV شبیه یک اژدر قایق معمولی است: طول 11 متر، عرض 3.08 متر و حداکثر سرعت 28 گره دریایی. می توان آن را یا توسط اپراتور در فاصله 20 کیلومتری و یا از طریق ماهواره تا فاصله 1.920 کیلومتری کنترل کرد. استقلال CUSV تا 72 ساعت، در حالت اقتصادی - تا یک هفته است.

ACTUV (کشتی بدون سرنشین ضد زیردریایی مسیر مداوم). APU 140 تنی Fleet Class یک تریماران مستقل است. مقصد - شکارچی زیردریایی. قادر به شتاب تا 27 گره، برد کروز - تا 6000 کیلومتر، خودمختاری - تا 80 روز. روی هواپیما فقط سونارهایی برای تشخیص زیردریایی ها و وسایل ارتباطی با اپراتور برای انتقال مختصات زیردریایی پیدا شده دارد.

تکاور. BPA (X-Class)، توسط Nekton Research برای شرکت در ماموریت های اعزامی، ماموریت های مین یابی زیر آب، ماموریت های شناسایی و گشت زنی توسعه یافته است. رنجر برای ماموریت های کوتاه طراحی شده است که طول کلی آن 0.86 متر است، وزن آن کمی کمتر از 20 کیلوگرم است و با سرعتی در حدود 15 گره دریایی حرکت می کند.

REMUS (واحد نظارت از راه دور محیط زیست).تنها ربات زیردریایی جهان (X-Class) که در جنگ سال 2003 عراق در جنگ شرکت کرد. BPA بر اساس دستگاه تحقیقات غیرنظامی Remus-100 شرکت Hydroid، یکی از شرکت های تابعه شرکت Kongsberg Maritime توسعه داده شد. وظایف انجام کار شناسایی مین و بازرسی زیر آب در شرایط دریای کم عمق را حل می کند. REMUS مجهز به سونار اسکن جانبی با وضوح افزایش یافته (5x5 سانتی متر در فاصله 50 متر)، ثبت داپلر، گیرنده GPS و همچنین سنسورهای دمای آب و هدایت الکتریکی است. وزن BPA - 30.8 کیلوگرم، طول - 1.3 متر، عمق کار - 150 متر، استقلال - تا 22 ساعت، سرعت زیر آب - 4 گره.

LDUUV (وسایل نقلیه زیردریایی بدون سرنشین با جابجایی بزرگ).پهپاد جنگی سایز بزرگ (کلاس Snorkeler). طبق مفهوم فرماندهی نیروی دریایی ایالات متحده، پهپاد باید دارای طول حدود 6 متر، سرعت زیر آب تا 6 گره در عمق کاری تا 250 متر باشد. استقامت ناوبری باید حداقل 70 روز باشد. UUV باید در مناطق دور افتاده دریایی (اقیانوسی) ماموریت های رزمی و ویژه انجام دهد. سلاح LDUUV - چهار اژدر 324 میلی متری و سنسورهای هیدروآکوستیک (تا 16). یک BPA حمله باید از نقاط ساحلی، کشتی های سطحی، از یک سیلو پرتابگر (سیلوی) زیردریایی های هسته ای چند منظوره از انواع ویرجینیا و اوهایو استفاده شود. الزامات برای ویژگی های وزن و اندازه LDUUV تا حد زیادی با ابعاد سیلو این قایق ها (قطر - 2.2 متر، ارتفاع - 7 متر) تعیین شد.

روبات های دریایی روسیه

وزارت دفاع روسیه در حال گسترش دامنه استفاده از UUV ها و UUV ها برای شناسایی دریایی، نبرد ضد کشتی و UUV، مین گذاری، پرتاب هماهنگ گروه های UUV علیه اهداف مهم دشمن، شناسایی و انهدام زیرساخت ها مانند کابل های برق است.

نیروی دریایی روسیه مانند نیروی دریایی ایالات متحده، ادغام UUV ها در نسل پنجم زیردریایی های هسته ای و غیرهسته ای را در اولویت قرار می دهد. امروزه برای نیروی دریایی روسیه، ربات های دریایی برای اهداف مختلف و در بخش هایی از ناوگان در حال توسعه هستند.

"جوینده"... قایق بدون سرنشین چند منظوره رباتیک (کلاس ناوگان - طبق طبقه بندی آمریکایی). که توسط NPP AME (سنت پترزبورگ) توسعه یافته است، اکنون آزمایشات در حال انجام است. اشیاء سطحی زیردریایی "Iskatel" باید در فاصله 5 کیلومتری با استفاده از سیستم نظارت الکترونیکی نوری و موارد زیر آب - با استفاده از تجهیزات سونار شناسایی و ردیابی شوند. وزن محموله قایق تا 500 کیلوگرم است، برد آن تا 30 کیلومتر است.

"مایوکا"... مین یاب-ناوشکن خودکششی با کنترل از راه دور (STIUM) (کلاس Snorkeler). توسعه دهنده - JSC "تحقیقات و شرکت تولیدی دولتی" منطقه ". هدف این UUV جستجو و شناسایی مین های لنگر، پایین و پایین با استفاده از سونار نمای سکتور داخلی است. بر اساس BPA، توسعه ضد مین جدید BPA "Alexandrite-ISPUM" در حال انجام است.

"هارپسیکورد"... BPA (کلاس Snorkeler) که در دفتر طراحی مرکزی روبین برای MT با تغییرات مختلف ایجاد شد، مدت‌هاست در خدمت نیروی دریایی روسیه بوده است. برای اهداف تحقیقاتی و شناسایی، بررسی و نقشه برداری از بستر دریا و جستجو برای اشیاء غرق شده استفاده می شود. هارپسیکورد شبیه اژدری به طول حدود 6 متر و وزن 2.5 تن است.عمق غوطه ور شدن آن 6 کیلومتر است. باتری های قابل شارژ BPA به آن اجازه می دهد تا مسافتی تا 300 کیلومتر را طی کند. اصلاحی به نام "Harpsichord-2R-PM" وجود دارد که به طور خاص برای کنترل منطقه آبی اقیانوس منجمد شمالی ایجاد شده است.

"جونو"... مدل دیگری از JSC CDB MT Rubin. ربات پهپاد (X-Class) 2.9 متر طول، با عمق غوطه وری تا 1 کیلومتر و برد خودکار 60 کیلومتر. پرتاب شده از کشتی "Juno" برای شناسایی تاکتیکی در نزدیکترین منطقه دریایی به "صفحه اصلی" در نظر گرفته شده است.

"طلسم"... BPA (X-Class) نیز توسط JSC CDB MT Rubin توسعه یافته است. طول ربات 1.6 متر است. لیست وظایف شامل انجام عملیات جستجو و تحقیق در مورد وضعیت محیط زیر آب (دما، فشار و سرعت انتشار صدا) است. حداکثر عمق غوطه ور شدن حدود 50 متر، حداکثر سرعت زیر آب 5.4 کیلومتر در ساعت، محدوده کار تا 15 کیلومتر است.

"Obzor-600"... نیروهای امدادی ناوگان دریای سیاه روسیه از BPA (X-Class) ساخته شده توسط شرکت Tethys-PRO در سال 2011 استفاده کردند. وظیفه اصلی ربات شناسایی بستر دریا و هرگونه اشیاء زیر آب است. Obzor-600 قادر است در عمق 600 متری و سرعت تا 3.5 گره کار کند. این دستگاه مجهز به دستکاری‌هایی است که می‌توانند باری تا وزن 20 کیلوگرم را بلند کنند و همچنین سونار که می‌تواند اجسام زیر آب را در فاصله 100 متری تشخیص دهد.

BPA خارج از کلاس، که مشابه آن در جهان وجود ندارد، نیاز به توضیح دقیق تری دارد. تا همین اواخر، این پروژه "Status-6" نام داشت. Poseidon یک UUV کاملاً خودمختار است، در واقع یک زیردریایی هسته‌ای سریع، در اعماق دریا و رادارگریز با اندازه کوچک.

منبع تغذیه سیستم های روی برد و پروانه های جت آب توسط یک راکتور هسته ای با خنک کننده فلزی مایع (LMC) با ظرفیت حدود 8 مگاوات تامین می شود. راکتورهایی با سوخت فلز مایع روی زیردریایی K-27 (پروژه 645 ZhMT) و زیردریایی های پروژه های 705 / 705K "Lira" نصب شدند که می توانستند به سرعت زیر آب 41 گره (76 کیلومتر در ساعت) برسند. بنابراین، بسیاری از کارشناسان معتقدند که سرعت غوطه ور شدن پوزیدون در محدوده 55 تا 100 گره است. در همان زمان، این ربات با تغییر سرعت خود در یک محدوده وسیع، می تواند به فاصله 10000 کیلومتری در عمق تا 1 کیلومتر انتقال یابد. این امر شناسایی آن توسط سیستم ضد زیردریایی هیدروآکوستیک SOSSUS مستقر در اقیانوس‌ها را که مسیرهای سواحل ایالات متحده را کنترل می‌کند، مستثنی می‌کند.

کارشناسان محاسبه کردند که پوزیدون با سرعت 55 کیلومتر در ساعت نمی تواند بیشتر از فاصله 3 کیلومتری شناسایی شود. اما کشف تنها نیمی از نبرد است، هیچ یک از اژدرهای موجود و امیدوار کننده نیروهای دریایی کشورهای ناتو قادر به رسیدن به Poseidon در زیر آب نیست. عمیق ترین و سریع ترین اژدر اروپایی، MU90 Hard Kill، که با سرعت 90 کیلومتر در ساعت پرتاب شد، تنها می تواند آن را تا 10 کیلومتر تعقیب کند.

و اینها فقط "گل" هستند و "توت" یک کلاهک هسته ای کلاس مگاتون است که پوزیدون می تواند حمل کند. چنین کلاهک می تواند یک سازند ناو هواپیمابر (AUS) را که شامل سه ناو هواپیمابر تهاجمی، سه دوجین کشتی اسکورت و پنج زیردریایی هسته ای است، نابود کند. و اگر به آبهای یک پایگاه دریایی بزرگ برسد، تراژدی پرل هاربر در دسامبر 1941 به سطح یک ترس خفیف کودکانه سقوط می کند ...

امروزه این سوال مطرح می شود که زیردریایی های هسته ای پروژه 667BDR Kalmar و 667BDRM Dolphin که در کتاب های مرجع به عنوان حامل زیردریایی های کوچک معرفی شده اند، چند پوزیدون می تواند وجود داشته باشد؟ پاسخ این است که کافی است ناوهای هواپیمابر دشمن احتمالی پایگاه های مقصد خود را ترک نکنند.

دو بازیگر اصلی ژئوپلیتیک - ایالات متحده و روسیه - در حال توسعه و تولید بیشتر و بیشتر پهپادها و BPA هستند. در دراز مدت، این می تواند منجر به تغییر در دکترین های دفاع دریایی و تاکتیک های عملیات دریایی شود. در حالی که روبات‌های نیروی دریایی به حامل‌ها وابسته هستند، نباید انتظار تغییرات شدیدی داشت، اما این واقعیت که آنها قبلاً تغییراتی در تعادل نیروهای دریایی ایجاد کرده‌اند در حال تبدیل شدن به یک واقعیت غیرقابل انکار است.

الکسی لئونکوف، کارشناس نظامی مجله "آرسنال میهن"