Российский полностью автономный беспилотный подводный аппарат «Посейдон» не имеет аналогов в мире

История создания морских роботизированных систем началась в 1898 году в Мэдисон-сквер-гардене, когда на выставке известный сербский изобретатель Никола Тесла продемонстрировал радиоуправляемую подводную лодку. Некоторые считают, что идея создания водоплавающих роботов вновь проявилась в Японии в конце II Мировой войны, но на самом деле применение «человеко-торпед» было слишком иррациональным и малоэффективным.

После 1945-го развитие морских телеуправляемых аппаратов пошло по двум направлениям. В гражданской сфере появились глубоководные батискафы, впоследствии развившиеся до роботизированных исследовательских комплексов. А военные КБ старались создать надводные и подводные аппараты для выполнения целого спектра боевых задач. В итоге в США и России были созданы различные беспилотные надводные аппараты (БНА) и беспилотные подводные аппараты (БПА).

В военно-морских силах США необитаемые морские аппараты стали применяться сразу после II Мировой войны. В 1946 году во время испытаний атомных бомб на атолле Бикини ВМС США дистанционно осуществляли сбор проб воды с помощью БНА — радиоуправляемых катеров. В конце 1960-х на БНА устанавливалась аппаратура дистанционного управления для траления мин.

В 1994 году ВМС США опубликовали документ UUV Master Plan (Генеральный план по БПА), который предусматривал использование аппаратов для противоминной борьбы, сбора информации и океанографических задач в интересах флота. В 2004 году был опубликован новый план по подводным беспилотникам. В нем описывались миссии по разведке, противоминной и противолодочной борьбе, океанографии, связи и навигации, патрулированию и охране морских баз.

Сегодня в ВМС США классифицируют БНА и БПА по размерам и особенностям применения. Это позволяет разделить все роботизированные морские аппараты по четырем классам (для удобства сравнения применим эту градацию и для наших морских роботов).

X-Class. Аппараты представляют собой небольшие (до 3 м) БНА или БПА, которые должны обеспечивать действия групп сил спецопераций (ССО). Они могут вести разведку и обеспечивать действия корабельной ударной группировки (КУГ).

Harbor Class. БНА разрабатываются на базе стандартной 7-метровой лодки с жестким каркасом и предназначены для выполнения задач обеспечения морской безопасности, ведения разведки. Кроме того, аппарат может оснащаться различными огневыми средствами в виде боевых модулей. Скорость таких БНА, как правило, превышает 35 узлов, а автономность работы составляет около 12 часов.

Snorkeler Class. Представляет собой семиметровый БПА, предназначенный для противоминной борьбы, противолодочных операций, а также обеспечения действий ССО ВМС. Скорость под водой достигает 15 узлов, автономность — до 24 часов.

Fleet Class. 1 1-метровый БНА с жестким корпусом. Разработан для противоминной борьбы, противолодочной обороны, а также участия в морских операциях. Скорость аппарата варьируется от 32 до 35 узлов, автономность — до 48 часов.

Теперь рассмотрим БНА и БПА, которые стоят на службе ВМС США или разрабатываются в их интересах.

CUSV (Common Unmanned Surface Vessel). Беспилотный катер, относящийся к Fleet Class, разработан компанией Textron. В его задачи будут входить патрулирование, разведка и ударные операции. CUSV похож на обычный торпедный катер: 11 метров в длину, 3,08 м — в ширину, максимальная скорость — 28 узлов. Он может управляться либо оператором на дистанции до 20 км, либо через спутник на расстоянии до 1.920 км. Автономность работы CUSV составляет до 72 часов, на экономичном режиме — до одной недели.

ACTUV (Anti-Submarine Warfare Continous Trail Unmanned Vessel). Принадлежащий к Fleet Class 140-тонный БНА — автономный тримаран. Предназначение — охотник за подводными лодками. Способен разгоняться до 27 узлов, дальность плавания — до 6.000 км, автономность — до 80 суток. На борту имеет только сонары для обнаружения подлодок и средства связи с оператором для передачи координат найденной субмарины.

Ranger. БПА (X-Class) , разработан компанией Nekton Research для участия в экспедиционных миссиях, заданиях по обнаружению подводных мин, разведывательных и патрульных миссиях. Ranger рассчитан на непродолжительные задания, при общей длине 0,86 м он весит чуть меньше 20 кг и двигается со скоростью порядка 15 узлов.

REMUS (Remote Environmental Monitoring Units). Единственный в мире подводный робот (X-Class), принимавший участие в боевых действиях в ходе Иракской войны 2003 года. БПА разработан на базе гражданского исследовательского аппарата Remus-100 фирмы Hydroid, филиала компании Kongsberg Maritime. Решает задачи проведения противоминной разведки и подводно-инспекционных работ в условиях мелкого моря. REMUS оснащен гидролокатором бокового обзора, обладающим повышенной разрешающей способностью (5х5 см на дистанции 50 м), доплеровским лагом, приемником GPS, а также датчиками температуры и удельной электрической проводимости воды. Масса БПА — 30,8 кг, длина — 1,3 м, рабочая глубина — 150 м, автономность — до 22 часов, скорость подводного хода — 4 узла.

LDUUV (Large Displacement Unmanned Undersea Vehicle). Крупногабаритный боевой БПА (Snorkeler Class). По концепции командования ВМС США, БПА должен иметь длину около 6 м, скорость подводного хода до 6 узлов на рабочей глубине до 250 м. Автономность плавания должна быть не менее 70 суток. БПА должен выполнять боевые и специальные задачи в удаленных морских (океанских) районах. Вооружение LDUUV — четыре 324-мм торпеды и гидроакустические датчики (до 16). Ударный БПА должен применяться с береговых пунктов, надводных кораблей, из шахтной пусковой установки (ШПУ) многоцелевых атомных подводных лодок типа «Вирджиния» и типа «Огайо». Требования к массогабаритным характеристикам LDUUV во многом определялись размерами ШПУ этих лодок (диаметр — 2,2 м, высота — 7 м).

Морские роботы России

Минобороны России расширяет спектр применения БПА и БНА для проведения морской разведки, борьбы с кораблями и БПА, противоминной борьбы, координированного запуска групп БПА против особо важных целей противника, обнаружения и уничтожения инфраструктуры, например силовых кабелей.

Российский военный флот, как и ВМС США, считает приоритетным направлением интеграцию БПА в атомные и неатомные подводные лодки пятого поколения. Сегодня для ВМФ России разрабатываются, а в частях флота эксплуатируются морские роботы различного назначения.

«Искатель» . Роботизированный многофункциональный безэкипажный катер (Fleet Class — по американской классификации). Разрабатывается НПП АМЭ (Санкт-Петербург), сейчас ведутся испытания. Надводные объекты БНА «Искатель» должен обнаруживать и сопровождать на дальности 5 км при помощи оптико-электронной системы наблюдения, а подводные — с помощью гидролокационного оборудования. Масса целевой нагрузки катера — до 500 кг, радиус действия — до 30 км.

«Маевка» . Самоходный телеуправляемый искатель-уничтожитель мин (СТИУМ) (Snorkeler Class). Разработчик — ОАО «ГНПП «Регион»». Назначение этого БПА — поиск, обнаружение якорных, донных и придонных мин посредством встроенного гидролокатора секторного обзора. На базе БПА идет разработка новых противоминных БПА «Александрит-ИСПУМ».

«Клавесин» . Созданный в АО «ЦКБ МТ «Рубин»» БПА (Snorkeler Class) в различных модификациях давно стоит на вооружении ВМФ России. Он используется в исследовательских и разведывательных целях, проводит съемку и картографирование морского дна, поиск затонувших объектов. «Клавесин» внешне напоминает торпеду длиной около 6 м и массой в 2,5 т. Глубина погружения — 6 км. Аккумуляторные батареи БПА позволяют ему пройти расстояние до 300 км. Есть модификация под названием «Клавесин-2Р-ПМ», созданный специально для контроля акватории Северного Ледовитого океана.

«Юнона» . Еще одна модель от АО «ЦКБ МТ «Рубин»». Робот-беспилотник (X-Class) длиной 2,9 м, с глубиной погружения до 1 км и автономной дальностью 60 км. Запускаемая с корабля «Юнона» предназначена для тактической разведки в ближайшей от «родного борта» морской зоне.

«Амулет» . БПА (X-Class) разработан также АО «ЦКБ МТ «Рубин»». Длина робота — 1,6 м. В перечень задач входит проведение поисковых и исследовательских операций состояния подводной среды (температуры, давления и скорости распространения звука). Предельная глубина погружения — около 50 м, максимальная скорость подводного хода — 5,4 км/ч, дальность рабочей зоны — до 15 км.

«Обзор-600» . Спасательные силы Черноморского флота России приняли на вооружение созданный компанией «Тетис-ПРО» БПА (X-Class) в 2011 году. Основная задача робота — разведка морского дна и любых подводных объектов. «Обзор-600» способен работать на глубине до 600 м и развивать скорость до 3,5 узла. Он оснащен манипуляторами, которые могут поднять груз массой до 20 кг, а также гидролокатором, позволяющим обнаруживать подводные объекты на расстоянии до 100 м.

Внеклассовый БПА , не имеющий аналогов в мире, требует более подробного описания. До недавнего времени проект носил название «Статус-6». «Посейдон» представляет собой полностью автономный БПА, по сути являющийся быстрой глубоководной малозаметной атомной подводной лодкой малого размера.

Питание бортовых систем и водометных движителей осуществляет ядерный реактор с жидкометаллическим теплоносителем (ЖМТ) мощностью около 8 МВт. Реакторы с ЖМТ ставились на подлодку К-27 (проект 645 ЖМТ) и подводные лодки проектов 705/705К «Лира», которые могли достичь скорости подводного хода в 41 узел (76 км/ч). Поэтому многие специалисты считают, что подводная скорость «Посейдона» лежит в диапазоне от 55 до 100 узлов. При этом робот, изменяя скорость в широком диапазоне, может совершить переход на дальность 10.000 км на глубинах до 1 км. Это исключает его обнаружение развернутой в океанах гидроакустической противолодочной системой SOSSUS, которая контролирует подходы к побережью США.

Специалистами было просчитано, что «Посейдон» на крейсерской скорости 55 км/ч можно будет обнаружить не дальше, чем на расстоянии до 3 км. Но обнаружить — это только полдела, догнать «Посейдон» под водой не сможет ни одна существующая и перспективная торпеда ВМС стран НАТО. Самая глубоководная и быстроходная европейская торпеда MU90 Hard Kill, пущенная вдогон на скорости в 90 км/ч, сможет преследовать его только 10 км.

И это только «цветочки», а «ягодкой» является ядерная боеголовка мегатонного класса, которую может нести «Посейдон». Такой боезаряд может уничтожить авианесущее соединение (АУС), состоящее из трех ударных авианосцев, трех десятков кораблей сопровождения и пяти атомных подводных лодок. А если он достигнет акватории крупной военно-морской базы, то трагедия Перл-Харбора в декабре 1941 года понизится до уровня легкого детского испуга…

Сегодня задаются вопросом, а сколько «Посейдонов» может быть на атомных подводных лодках проекта 667БДР «Кальмар» и 667БДРМ «Дельфин», которые в справочниках обозначены как носители сверхмалых подводных лодок? Отвечаю, достаточно, чтобы авианосцы вероятного противника не покидали своих баз назначения.

Два главных геополитических игрока — США и Россия ведут разработки и производят все новые и новые БНА и БПА. В долгосрочной перспективе это может привести к изменению морских доктрин обороны и тактикам проведения военно-морских операций. Пока морские роботы зависят от носителей, резких изменений ожидать не стоит, но то что они уже внесли изменения в баланс военно-морских сил — становится неоспоримым фактом.

Алексей Леонков, военный эксперт журнала «Арсенал Отечества»

Принято делить беспилотные (необитаемые) аппараты, используемые на флотах (военно-морскими силами) по среде применения на надводные и подводные, а также на телеуправляемые и автономные. Также на обитаемых кораблях могут использоваться различные роботизированные системы.
Разработаны абордажные роботы, торпеды, способные автоматически атаковать корабли заданного типа, поисковые катера, противолодочные, дроны-мишени для обучения экипажей кораблей стрельбам или испытаний систем автоматического вооружения, средства разминирования и т.д. Разнообразие подводных аппаратов вскоре, как ожидается, пополнят подводные робокапсулы с различной полезной нагрузкой - от дронов до ракет.

Классификация, история, тренды

В зависимости от основого назначения морские военные аппараты делятся на следующие категории:

Поисковые и разведывательные устройства для обследования морского дна и других объектов. Могут действовать автономно или в режиме телеуправления. Одна из основных задач - противодействие минированию, обнаружение, классификация и локализация мин.

Ударные подводные роботы. Предназначены для борьбы с вражескими кораблями и подлодками и т.п.

Подводные "закладки" - робокапсулы, находящиеся под водой на дежурстве в течение многих недель или лет, которые по сигналу всплывают и активируют ту или иную полезную нагрузку.

Надводные устройства для патрулирования и обнаружения надводной враждебной активности в контролируемых водах

Надводные устройства для автоматического выявления и сопровождения подлодок

Автоматизированные огневые системы для борьбы с быстролетящими целяями.

Устройства для борьба с пиратами, контрабандистами и террористами. При обнаружении любой из опасных ситуаций такой робот может дать сигнал в центр управления. Если робот несет на себе вооружение, то получив сигнал командного центра, он может применить по цели бортовые системы вооружения.

Абордажные роботы, способные обеспечить быстрое попадание специальных подразделений на борт корабля

Роботизированные торпеды, способные автоматически распознавать тип корбаля определенного вида и атаковать его по команде оператора или без нее.

По форм-фактору морские роботы можно разделить на:

Роботизированные телеуправляемые катера

Роботизированные автономные надводные устройства различных конструкций

Подводные телеуправляемые необитаемые устройства

Подводные автономные необитаемые устройства

Абордажные роботы

Робокапсулы для сохранения полезной нагрузке на позиции под водой в готовом к эксплуатации режиме

Дроны-мишени для тренировки экипажей

Роботизированные торпеды

Гибридные конструкции, способные работать как подводная лодка и как надводный катер

История, тренды

2017

2005

PMS 325 USV Sweep System - разработка для ВМС США, как поддержка для кораблей прибрежной зоны.

Разрабатываются высокоскоростные надводные беспилотники на воздушных крыльях USSV-HS и низкоскоростные - USSV-LS.

2004

С 2004 года действует система корабельная система противоракетной обороны Aegis, способная автоматически обнаруживать и контратаковать направляющиеся к кораблям ракеты.

2003

В США начали использовать автономных роботов для поиска подводных мин.

Выпущены телеуправляемые катера Owl MK II, Navtek Inc. для использования в системах обеспечения безопасности порта.

Разработан телеуправляемый катер Spartan, совместно разработчиками из США, Франции и Сингапура для проверки технологий. Выпущено две версии - 7 м и 11 м. Модульные, многоцелевые, реконфигурируемые под текущую задачу.

Анонсирован беспилотный катер Radix Odyssey, дальнейшей информации о нем не встречается.

1990-е

В США появляется надводная телеуправляемая цель, запускаемая с борта корабля, SDST. Позднее она будет переименована в Roboski.

1980-е

На кораблях ВМС США с 80-х годов используются автоматические зенитно-артиллерийские комплексы Mark 15 Phalanx - многоствольные роботизированные орудия, наводящиеся по сигналу радара.

Флоты США Нидерландов, Объединенного Королевства, Дании, Швеции используют телеуправляемые катера для разминирования.

1950-е

В 1954 году создан удачный Высокоскоростной маневренный морской минный трал в США. Известны проекты мобильных беспилотных целей - QST-33, QST-34, QST-35/35A Septar и HSMST (High-speed maneuverable seaborne target), США.

1940-е

В 1944 году были созданы радиоуправляемые бранедры Ferngelenkte Sprenboote в Германии. Разработки радиуправляемых торпед Comox шли в Канаде, аналогичные работы проводили Франция и США.

1930-е

Появление в РСФСР телеуправляемых по радио катеров Вольт и Вольт-Р. Разработка Особого технического бюро под руководством Владимира Ивановича Бекаури (1882-1938). Радиостанция "У", электромеханический рулевой "элемру". Недостатком было отсутствие обратной связи - катера не передавали центру управления каких-либо сигналов, наведение их на цель осуществлялось визуально, дистанционно.

В 1935 году появился торпедный катер Г-5 советского производства.

1920-е

Под руководством А. Туполева в конце 20-х годов в РСФСР прошлого века были созданы радиоуправляемые торпедные катера Ш-4 с двумя торпедами на борту, дюралевые, без кают и кубриков. Радиоаппаратурой занимался А.Шорин. Выпускались дивизионами. Позднее катерами стали управлять с гидросамолетов МБР-2, летящих на высоте 2 тысячи метров.

1898

Известна "торпедная лодка" Николы Тесла, которую изобретатель называл "теле-автоматом". Прототип катера управлялся дистанционно по-радио, модель приводилась в движение электродвигателем. Аппарат демонстрировали на Electrical Show в Нью-Йорке. Проект финансировал Морган, разработкой конструкции лодки занимался архитектор Stanford White, Тесла руководил проектом и обеспечивал всю "электрику" и "радио" изделия. Длина лодки-прототипа 1.8 м. Полезной нагрузкой должна была быть взрывчатка. Идея не была востребована военным министерством США. У Тесла был патент под названием "Методы контроля и управляющие устройства для радиоуправляемых плавательных средств и колесных экипажей".

еще ранее

Прообразом беспилотных военных морских средств были брандеры - плавающие средства, загруженные горючими материалами, подожженые и направленные в сторону неприятельского флота с целью вызвать загорание или взрывы вражеских кораблей. До изобретения радио, они были неуправляемыми.

Известные проблемы

Стабильность платформ

Стандартизация полезной нагрузки

Стандартные интерфейсы с судами-матками

Юридические проблемы (Оттавская конвенция, брошенные суда)

Создание с нуля, как беспилотника или переделки обитаемых средств в беспилотные

Тенденции развития XXI века: от новых технологий – к инновационным вооруженным силам.

В Великобритании отдают предпочтение морским беспилотным системам. Фото из журнала Jane"s NAVY international

В 2005 году Министерство обороны США под давлением Конгресса в разы повысило компенсационные выплаты семьям погибших военнослужащих. И как раз в этом же году был отмечен первый пик расходов на разработку беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). В начале апреля 2009 года Барак Обама снял существовавший 18 лет запрет на участие представителей средств массовой информации в похоронах погибших в Ираке и Афганистане военнослужащих. А уже в начале 2010 года центр WinterGreen Research опубликовал научно-исследовательский отчет о состоянии и перспективах развития беспилотных и роботизированных средств военного назначения, содержащий прогноз существенного роста (до 9,8 млрд. долларов) рынка подобных вооружений.

В настоящее время разработкой беспилотных и роботизированных средств занимаются практически все развитые страны мира, но планы США поистине грандиозны. Пентагон рассчитывает сделать к 2010 году треть всех боевых авиационных средств, предназначенных в том числе и для нанесения ударов в глубине территории противника, беспилотными, а к 2015 году треть всех боевых наземных машин также сделать роботизированными. Голубая мечта американских военных – создать полностью автономные роботизированные формирования.

Военно-воздушные силы

Одно из первых упоминаний применения беспилотных аппаратов в военно-воздушных силах США относится к 40-м годам прошлого столетия. Тогда, в период с 1946 по 1948 год, ВВС и ВМС США применяли дистанционно управляемые самолеты B-17 и F-6F для выполнения так называемых "грязных" задач – полетов над местами взрывов ядерных боеприпасов для сбора данных о радиоактивной обстановке на местности. К концу XX века мотивация к увеличению применения беспилотных систем и комплексов, позволяющих снизить возможные потери и повысить конфиденциальность выполнения задач, существенно возросла.

Так, в период с 1990 по 1999 год Пентагон израсходовал на разработку и закупку беспилотных систем свыше 3 млрд. долл. А после террористического акта 11 сентября 2001 года расходы на беспилотные системы возросли в несколько раз. 2003 финансовый год стал первым в истории США годом с расходами на БПЛА, превысившими сумму в 1 млрд. долл., а в 2005 году расходы выросли еще на 1 млрд.

От США стараются не отставать и другие страны. В настоящее время уже более 80 типов БПЛА состоят на вооружении 41 страны, 32 государства сами производят и предлагают к продаже более 250 моделей БПЛА различных типов. По мнению американских специалистов, производство БПЛА на экспорт не только позволяет поддерживать собственный военно-промышленный комплекс, снижать стоимость БЛА, закупаемых для своих вооруженных сил, но и обеспечивать совместимость аппаратуры и оборудования в интересах проведения многонациональных операций.

Сухопутные войска

Что касается массированных авиационных и ракетных ударов для уничтожения инфраструктуры и сил противника, то в принципе они уже не один раз отработаны, а вот когда в дело вступают наземные формирования, потери среди личного состава уже могут достигать нескольких тысяч человек. В Первой мировой войне американцы потеряли 53 513 человек, во Второй мировой войне – 405 399 человек, в Корее – 36 916, во Вьетнаме – 58 184, в Ливане – 263, в Гренаде – 19, первая война в Персидском заливе унесла жизни 383 американских военнослужащих, в Сомали – 43 человек. Потери же среди личного состава ВС США в операциях, проводимых в Ираке, давно превысили 4000 человек, а в Афганистане – 1000 человек.

Надежда опять на роботов, количество которых в зонах конфликтов неуклонно растет: от 163 единиц в 2004 году до 4000 – в 2006 году. В настоящее время в Ираке и Афганистане задействовано уже более 5000 наземных роботизированных средств различного назначения. При этом если в самом начале операций "Свобода Ираку" и "Незыблемая свобода" в сухопутных войсках отмечался существенный рост количества беспилотных летательных аппаратов, то в настоящее время аналогичная тенденция в применении наземных робототехнических средств.

Несмотря на то что большинство наземных роботов, находящихся в настоящее время на вооружении, предназначены для поиска и обнаружения фугасов, мин, самодельных взрывных устройств, а также их разминирования, командование сухопутных войск рассчитывает в ближайшее время получить на вооружение и первых роботов, способных самостоятельно обходить стационарные и подвижные препятствия, а также обнаруживать нарушителей на удалении до 300 метров.

На вооружение 3-й пехотной дивизии уже поступают и первые боевые роботы – Special Weapons Observation Remote reconnaissance Direct action System (SWORDS). Также создан прототип робота, способного обнаружить снайпера. Система, получившая название REDOWL (Robotic Enhanced Detection Outpost With Lasers), состоит из лазерного дальномера, звукоулавливающего оборудования, тепловизоров, GPS-приемника и четырех автономных видеокамер. По звуку выстрела робот способен с вероятностью до 94% определить местоположение стрелка. Вся система весит всего лишь около 3 кг.

Вместе с тем до недавнего времени основные роботизированные средства разрабатывались в рамках программы "Боевые системы будущего" (Future Combat System – FCS), которая являлась составной частью полномасштабной программы модернизации техники и вооружения сухопутных войск США. В рамках программы осуществлялась разработка:

• разведывательных сигнализационных приборов;
• автономной ракетной и разведывательно-ударной систем;
• беспилотных летательных аппаратов;
• разведывательно-дозорных, ударно-штурмовых, портативных дистанционно управляемых, а также легких дистанционно управляемых машин инженерного и тылового обеспечения.

Несмотря на то что программа FCS была закрыта, разработка инновационных средств вооруженной борьбы, включая системы управления и связи, а также большую часть роботизированных и беспилотных средств, была сохранена в рамках новой программы модернизации боевых бригадных групп (Brigade Combat Team Modernization). В конце февраля с корпорацией "Боинг" был подписан контракт стоимостью 138 млрд. долл. на разработку партии экспериментальных образцов.

Полным ходом идет разработка наземных роботизированных систем и комплексов и в других странах. Для этого, например, в Канаде, Германии, Австралии основное внимание уделяется созданию сложных интегрированных систем разведки, систем управления и контроля, новых платформ, элементов искусственного интеллекта, повышению эргономичности человеко-машинных интерфейсов. Франция активизирует усилия в области разработки систем организации взаимодействия, средств поражения, повышению автономности, Великобритания разрабатывает специальные навигационные системы, повышает мобильность наземных комплексов и т.д.

Военно-морские силы

Не остались без внимания и военно-морские силы, применение необитаемых морских аппаратов в которых началось сразу после Второй мировой войны. В 1946 году, во время операции на атолле Бикини, дистанционно управляемые лодки осуществляли сбор проб воды сразу после проведения ядерных испытаний. В конце 1960-х годов на семиметровые лодки, оснащенные восьмицилиндровым двигателем, устанавливалась аппаратура дистанционного управления для траления мин. Часть таких лодок была приписана к 113-й дивизии минных тральщиков, базирующейся в порту Нха Бе Южного Сайгона.

Позднее, в январе и феврале 1997 года, дистанционно управляемый аппарат RMOP (Remote Minehunting Operational Prototype) участвовал в двенадцатидневных учениях по противоминной обороне в Персидском заливе. В 2003 году во время операции "Свобода Ираку" для решения различных задач применялись уже необитаемые подводные аппараты, а позднее в рамках программы МО США по демонстрации технических возможностей перспективных образцов вооружения и техники в том же Персидском заливе проводились эксперименты по совместному применению аппарата SPARTAN и крейсера УРО "Геттисберг" по ведению разведки.

В настоящее время к основным задачам необитаемых морских аппаратов относят:

• противоминную борьбу в районах действия авианосных ударных групп (АУГ), портов, военно-морских баз и др. Площадь такого района может варьироваться от 180 до 1800 кв. км;
• противолодочную оборону, включающую задачи по контролю за выходами из портов и баз, обеспечение защиты авианосных и ударных групп в районах развертывания, а также при переходах в другие районы.
  При решении задач противолодочной обороны шесть автономных морских аппаратов способны обеспечить безопасное развертывание АУГ, действующей в районе 36х54 км. При этом вооружением гидроакустических станций с дальностью действия 9 км обеспечивается 18-километровая буферная зона вокруг развернутой АУГ;
• обеспечение безопасности на море, предусматривающее защиту военно-морских баз и соответствующей инфраструктуры от всех возможных угроз, включая угрозу террористической атаки;
• участие в морских операциях;
• обеспечение действий сил специальных операций (ССО);
• радиоэлектронную войну и др.

Для решения всех задач могут применяться разнообразные типы дистанционно-управляемых, полуавтономных или автономных морских надводных аппаратов. Помимо степени автономности в ВМС США используется классификация по размерам и особенностям применения, позволяющая систематизировать все разрабатываемые средства по четырем классам:

X-Class представляет собой небольшой (до 3 метров) необитаемый морской аппарат для обеспечения действий ССО и изоляции района. Такой аппарат способен вести разведку для обеспечения действий корабельной группировки и запускаться даже с 11-метровых надувных лодок с жестким каркасом;

Harbor Class – аппараты такого класса разрабатываются на базе стандартной 7-метровой лодки с жестким каркасом и предназначены для выполнения задач обеспечения морской безопасности и ведения разведки, кроме того, аппарат может оснащаться различными средствами летального и нелетального воздействия. Скорость превышает 35 узлов, а автономность – 12 часов;

Snorkeler Class представляет собой 7-метровый полупогружной аппарат, предназначенный для противоминной борьбы, противолодочных операций, а также обеспечения действий сил специальных операций ВМС. Скорость аппарата достигает 15 узлов, автономность – 24 часа;

Fleet Class – это 11-метровый аппарат с жестким корпусом, разработанный для противоминной борьбы, противолодочной обороны, а также участия в морских операциях. Скорость аппарата варьируется от 32 до 35 узлов, автономность – 48 часов.

Также по четырем классам систематизированы и необитаемые подводные аппараты (см. таблицу).

Сама необходимость разработки и принятия на вооружение морских необитаемых аппаратов для Военно-морских сил США определена рядом официальных документов как собственно ВМС, так и вооруженных сил в целом. Это "Морская мощь 21" (Sea Power 21, 2002), "Всесторонний обзор состояния и перспектив развития ВС США" (Quadrennial Defense Review, 2006), "Национальная стратегия морской безопасности" (National Strategy for Maritime Security, 2005), "Национальная военная стратегия" (National Defense Strategy of the United States, 2005) и др.

Технологические решения

Беспилотная авиация как, собственно, и другая робототехника стала возможна благодаря ряду технических решений, связанных с появлением автопилота, инерциальной системы навигации и многого другого. В то же время ключевыми технологиями, позволяющими компенсировать отсутствие пилота в кабине и, по сути, дающими возможность БПЛА летать, являются технологии создания микропроцессорной техники и коммуникационные средства. Оба типа технологий пришли из гражданской сферы – компьютерной индустрии, позволившей использовать для БПЛА современные микропроцессоры, беспроводные системы связи и передачи данных, а также специальные способы сжатия и защиты информации. Обладание такими технологиями – залог успеха в обеспечении необходимой степени автономности не только БПЛА, но и наземных робототехнических средств и автономных морских аппаратов.

Используя предложенную сотрудниками Оксфордского университета довольно наглядную классификацию, можно систематизировать "способности" перспективных роботов по четырем классам (поколениям):

• быстродействие процессоров универсальных роботов первого поколения составляет три тысячи миллионов команд в секунду (MIPS) и соответствует уровню ящерицы. Главные особенности таких роботов – возможность получения и выполнения только одной задачи, которая программируется заранее;
• особенность роботов второго поколения (уровень мыши) – адаптивное поведение, то есть обучение непосредственно в процессе выполнения заданий;
• быстродействие процессоров роботов третьего поколения будет достигать уже 10 млн. MIPS, что соответствует уровню обезьяны. Особенность таких роботов в том, что для получения задания и обучения требуется только показ или объяснение;
• четвертое поколение роботов должно будет соответствовать уровню человека, то есть способно мыслить и принимать самостоятельные решения.

Существует и более сложный 10-уровневый подход классификации степени автономности БЛА. Несмотря на ряд различий, единым в представленных подходах остается критерий MIPS, по которому, собственно, и осуществляется классификация.

Нынешнее состояние микроэлектроники развитых стран уже позволяет применять БПЛА для выполнения полноценных задач с минимальным участием человека. Но конечная цель – полная замена пилота на его виртуальную копию с такими же возможностями по скорости принятия решения, объемом памяти и правильным алгоритмом действия.

Американские специалисты считают, что если попытаться сопоставить способности человека с возможностями компьютера, то такой компьютер должен производить 100 трлн. операций в секунду и обладать достаточной оперативной памятью. В настоящее время возможности микропроцессорной техники в 10 раз меньше. И только к 2015 году развитые страны смогут достичь необходимого уровня. При этом важное значение имеет миниатюризация разрабатываемых процессоров.

Сегодня минимальные размеры процессоров на основе кремниевых полупроводников ограничены технологиями их производства, базирующимися на ультрафиолетовой литографии. И, по данным доклада аппарата министра обороны США, эти предельные размеры в 0,1 микрона будут достигнуты уже к 2015–2020 годам.

Вместе с тем альтернативой ультрафиолетовой литографии может стать применение оптических, биохимических, квантовых технологий создания переключателей и молекулярных процессоров. По их мнению, процессоры, разрабатываемые с использованием методов квантовой интерференции, могут увеличить скорость вычислений в тысячи раз, а нанотехнологии – в миллионы раз.

Серьезное внимание уделяется и перспективным средствам связи и передачи данных, которые, по сути, являются критическими элементами успешного применения беспилотных и роботизированных средств. А это, в свою очередь, неотъемлемое условие эффективного реформирования ВС любой страны и осуществления технологической революции в военном деле.

Планы командования вооруженных сил США по развертыванию робототехнических средств грандиозны. Более того, самые смелые представители Пентагона спят и видят, как целые стада роботов будут вести войны, экспортируя американскую "демократию" в любую точку мира, в то время как сами американцы будут спокойно сидеть дома. Конечно, роботы уже решают наиболее опасные задачи, да и технический прогресс не стоит на месте. Но еще очень рано говорить о возможности создания полностью роботизированных боевых формирований, способных самостоятельно вести боевые действия.

Тем не менее для решения возникающих проблем задействуются самые современные технологии создания:

• трансгенных биополимеров, применяющихся при разработке ультралегких, сверхпрочных, эластичных материалов с повышенными характеристиками малозаметности для корпусов БПЛА и других робототехнических средств;
• углеродных нанотрубок, используемых в электронных системах БПЛА. Кроме того, покрытия из наночастиц электропроводных полимеров позволяют на их основе разрабатывать систему динамического камуфляжа для робототехнических и других средств вооруженной борьбы;
• микроэлектромеханических систем, объединяющих в себе микроэлектронные и микромеханические элементы;
• водородных двигателей, позволяющих снизить шумность роботехнических средств;
• "умных материалов", изменяющих свою форму (или выполняющих определенную функцию) под влиянием внешних воздействий. Например, для беспилотных летательных аппаратов Управление исследовательских и научных программ DARPA проводит эксперименты по разработке концепции изменяющегося в зависимости от режима полета крыла, что позволит существенно облегчить вес БПЛА за счет отказа от использования гидравлических домкратов и насосов, устанавливаемых в настоящее время на пилотируемых летательных аппаратах;
• магнитных наночастиц, способных обеспечить скачок в разработке устройств хранения информации, существенно расширив "мозги" роботизированных и беспилотных систем. Потенциал технологии, достигаемый за счет использования специальных наночастиц размером 10–20 нанометров, – 400 гигабит на квадратный сантиметр.

Несмотря на нынешнюю экономическую непривлекательность многих проектов и исследований, военное руководство ведущих зарубежных стран, проводит целенаправленную, долгосрочную политику в области разработки перспективных роботизированных и беспилотных средств вооруженной борьбы, рассчитывая не только сохранить личный состав, сделать проведение всех боевых и обеспечивающих задач более безопасным, но и в перспективе разработать инновационные и эффективные средства для обеспечения национальной безопасности, борьбы с терроризмом и иррегулярными угрозами, а также эффективного проведения современных и будущих операций.

Актуальность создания роботизироанных морских подвижных объектов (МПО) обусловлена необходимостью

1. экологического мониторинга водных ресурсов;
2. картографии морских и речных судоходных каналов, портов, бухт, заводей;
3. повышения уровня контроля морских акваторий;
4. повышения эффективности освоения ресурсов в труднодоступных районах (Арктика и Дальний Восток);
5. повышения интеллектуализации морского транспорта;
6. повышения конкурентоспособности отечественного судостроения и снижения зависимости от зарубежных технологий.

Основные направления исследования и продукты

• Разработка систем интеллектуального планирования движений и адаптивного управления автономных необитаемых подводных аппаратов
• Разработка систем интеллектуального планирования движений и адаптивного управления автономных безэкипажных судов
• Разработка систем математического и полунатурного моделирования морских подвижных объектов(МПО)
• Разработка тренажёрных комплексов для операторов автономных морских подвижных объектов

Предлагаемые методы и подходы к решению поставленных задач

• Метод построения нелинейных многосвязных математических моделей с определением гидродинамических характеристик
• Метод позиционно-траекторного управления для построения автопилотов
• Методы комплексирования навигационных данных для повышения точности определения координат
• Теория синтеза нелинейных наблюдателей для оценки неопределенных внешних сил и неизвестных параметров МПО
• Метод конструирования интеллектуальных планировщиков перемещений для обхода стационарных и подвижных препятствий
• Метод использования неустойчивых режимов работы системы управления для обхода препятствий при минимизации требований к сенсорной подсистеме МПО и вычислительным затратам

Предлагаемые систем автоматического управления морскими подвижными объектами

Как показывает обзор существующих систем управления МПО, современные подходы к конструированию систем обеспечивают заданное качество управления в узком диапазоне от заданного режима движения. В ситуации, когда скорость течения внешней среды превышает или сравнима со скорость МПО, условия разделения взаимосвязанного движения на отдельные каналы не выполняются, а углы дрейфа нельзя считать малыми. В этих случаях требуется планировать и реализовывать траекторию движения МПО с учетом многосвязности движения, используя внешние неуправляемые течения. Если, какое-либо возмущение (например, сильное течение, которое нельзя компенсировать полностью из-за энергетических ограничений) выведет МПО в область «больших» отклонений, то это может привести к нарушению устойчивости и, как следствие, аварийной или критической ситуации.В этой связи актуальной является проблема разработки методов позиционно-траекторного управления морскими роботизированными системами в экстремальных режимах и условиях априорной неопределенности среды.

При разработке систем управления МПО необходимо выполнить следующие этапы проектирования:

1. Построение математической модели

2. Синтез автопилота

3. Программно-аппаратная реализация

Этапы проектирования систем управления морскими подвижными объектами

Построение математической модели

Система координат подводного аппарата

Система координат надводного аппарата катамаранного типа

Адекватная математическая модель движения МПО необходима для разработки эффективной системы управления его движением в подводном режиме. Особое значение имеет адекватность математической модели при осуществлении указанных движений МПО, как необитаемого аппарата. Корректное построение математической моделиМПо в значительной степени определяет качество проектирования системы управления движением МПО и, в первую очередь, адекватность результатов проектирования реальным свойствам разрабатываемой системы управления.

Синтез автопилота и алгоритмов функционирования

Оригинальный запатентованный алгоритм управления обеспечивает формирование управляющих воздействий на исполнительные механизмы МПО для выполнения следующих задач:

• стабилизация в заданной точке пространства базовых координат и, в случае необходимости, с желаемыми значениями углов ориентации;
• движение вдоль заданных траекторий с постоянной скоростью V и заданной ориентацией;
• перемещение в заданную точку вдоль заданной траектории, с заданной ориентацией и без предъявления дополнительных требований к скорости и др..

Упрощенная структура автопилота

Программно-аппаратная реализация

Мы предлагаем программно-аппаратный комплекс, который реализует алгоритмы упрвления, планирования, навигации,взаимодействия оборудования, и включает в себя:

бортовой вычислитель

наземный или мобильный пункт управления

навигационную систему

сенсорную подсистему, в том числе систему технического зрения

Для отработки программно-алгоритмической части системы управления МПО разрабатывается программно-моделирующий комплекс. Функциональность предлагаемого комплекса позволяет симулировать внешнюю среду, датчики, навигационную систему и систему технического зрения, так же задавать из погрешности.

После отработки алгоритмы управления и реализации их на бортовом вычилслителе проводим верификацию программного обеспечения путем полунатурного моделирования

Выполненные проекты

• ОКР «Разработка интегрированного комплекса навигации и управления движением для автономных необитаемых подводных аппаратов», 2010 г., ОКБ ОТ РАН
• НИР«Разработка интегрированной системы управления и навигации автономных необитаемых подводных аппаратов для решения задач разведки, патрулирования и поисково-спасательных мероприятий», 2012 г. ЮФУ
• НИР «Разработка интеллектуальной системы управления движением автономных необитаемых подводных аппаратов»,2012-2013 г, ИПМТ ДВО РАН
• ОКР «Разработка системы управления типовых платформ АНПА» 2012 — 2014 г, «ЦНИИ «Курс»
• ОКР «Разработка технического проекта ряда перспективных типовых платформ АНПА», 2012 — 2014 г, «ЦНИИ «Курс»
• НИР «Разработка автономной робототехнической системы на базе надводного мини-корабля «, 2013, ЮФУ
• НИР «Разработка метода аналитического синтеза оптимальных многосвязных нелинейных систем управления», 2010 – 2012 г., грант РФФИ.
• НИР «Разработка теоретических основ построения и исследование систем управления подвижными объектами, функционирующими в априори неформализованных средах, с использованием неустойчивых режимов», 2010 – 2012 г., грант РФФИ.
• НИР «Теория и методы позиционно-траекторного управления морскими роботизированными системами в экстремальных режимах и условиях неопределенности среды» (№114041540005). 2014-2016
• РФФИ 16-08-00013 Разработка метода двухконтурной адаптации систем позиционно-траекторного управления с использованием робастных наблюдателей возмущений и эталонных моделей. 2016-2018
• ОКР «Разработка бэзэкипажного катера для экологического мониторинга азвского моря»

Проект по разработке автономного мини-катера

Проект по разработке системы автоматического управления типовыми платформами АНПА

Инициативный проект по разработке интеллектуальной системы управления надводным катером

Патенты

Дополнительные материалы

Публикации

• Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю. Управление подвижными объектами. – М.: НАУКА, 2011 г. – 350 с.
• Пшихопов В.Х. и др. Структурная организация систем автоматического управления подводными аппаратами для априори неформализованных сред // Информационно-измерительные и управляющие системы. М.:Радиотехника. 2006.- №1-3- Т4 — С. 73-78.
• Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю Адаптивное управление нелинейными объектами одного класса с обеспечением максимальной степени устойчивости Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Перспективные системы и задачи управления». – Таганрог: ТТИ ЮФУ.- 2012.-№3(116) – С.180-186
• Гуренко Б.В. Построение и исследование математической модели подводного аппарата // Специальный выпуск журнала «Вопросы оборонной техники. Серия 9», 2010 г. — С. 35-38.
• Пшихопов В.Х., Суконки С.Я., Нагучев Д.Ш., Стракович В.В., Медведев М.Ю., Гуренко Б.В. , Костюков В.А. Автономный подводный аппарат «СКАТ» для решения задач поиска и обнаружения заиленных объектов // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Перспективные системы и задачи управления». – Таганрог: ТТИ ЮФУ.-2010.-№3(116) – С.153-163.*
• Гуренко Б.В. Структурный синтез автопилотов для необитаемых подводных аппаратов // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН, номер 1–2011 г.
• Гуренко Б.В., Федоренко Р.В. Комплекс моделирования движений подвижных объектов на базе воздухоплавательных и подводных аппаратов // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Перспективные системы и задачи управления». – Таганрог: ТТИ ЮФУ.- 2011.-№3(116) – С.180-186
• Гуренко Б.В. Структурная организация систем автоматического управления подводными глайдерами // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Перспективные системы и задачи управления». – Таганрог: ТТИ ЮФУ.- 2011. — №3(116) – С.199-205
• Пшихопов В.Х., М.Ю. Медведев, Б.В. Гуренко, А.А. Мазалов Адаптивное управление нелинейными объектами одного класса с обеспечением максимальной степени устойчивости // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Перспективные системы и задачи управления». – Таганрог: ТТИ ЮФУ.- 2012.-№3(116) – С.180-186
• Б.В. Гуренко, О.К. Ермаков Обзор и анализ состояния современной надводной робототехники XI Всероссийской научной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления»: Сборник материалов. – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2012,–Т. 1, С. 211-212
• Pshikhopov, V.Kh., Medvedev, M.Yu., Gaiduk, A.R., Gurenko, B.V., Control system design for autonomous underwater vehicle, 2013, Proceedings — 2013 IEEE Latin American Robotics Symposium, LARS 2013, pp. 77-82, doi:10.1109/LARS.2013.61.
• Пшихопов В.Х., Гуренко Б.В. Разработка и исследование математической модели автономного надводного мини-корабля «Нептун» [Электронный ресурс] //»Инженерный вестник Дона», 2013, №4. – Режим доступа: http://www.ivdon.ru/ /ru/magazine/archive/n4y2013/1918 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. Рус
• Пшихопов В.Х., Б.В. Гуренко Синтез и исследование авторулевого надводного мини-корабля «Нептун» [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, №4. – Режим доступа: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/ /n4y2013/1919 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.
• Гуренко Б.В. Реализация и экспериментальное исследование авторулевого автономного надводного мини-корабля «Нептун» [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, №4.Режим доступа: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/1920(доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.
• Программное обеспечение бортовой системы управления автономной робототехнической системы на базе надводного мини-корабля: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013660412 / Пшихопов В.Х, Гуренко Б.В., Назаркин А.С. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 5 ноября 2013 г.
• Программное обеспечение навигационной системы автономной робототехнической системы на базе надводного мини-корабля: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013660554 / Гуренко Б.В., Котков Н.Н. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 11 ноября 2013 г.
• Программно-моделирующий комплекс автономных морских подвижных объектов: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013660212 / Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю., Гуренко Б.В. – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 28 октября 2013 г.
• Программное обеспечение наземного пункта управления автономной робототехнической системы на базе надводного мини-корабля: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013660554 / Гуренко Б.В., Назаркин А.С.– Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 28 октября 2013.
• Kh. Pshikhopov, M. Y. Medvedev, and B. V. Gurenko, “Homing and Docking Autopilot Design for Autonomous Underwater Vehicle”, Applied Mechanics and Materials. Vols. 490-491, pp. 700-707, 2014, doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.490-491.700.
• Pshikhopov, V.K., Fedotov, A.A., Medvedev, M.Y., Medvedeva, T.N. & Gurenko, B.V. 2014, «Position-trajectory system of direct adaptive control marine autonomous vehicles», 2014 the 4th International Workshop on Computer Science and Engineering — Summer, WCSE 2014.
• Pshikhopov, V., Chernukhin, Y., Fedotov, A., Guzik, V., Medvedev, M., Gurenko, B., Piavchenko, A., Saprikin, R., Pereversev, V. & Krukhmalev, V. 2014, «Development of intelligent control system for autonomous underwater vehicle», 2014 the 4th International Workshop on Computer Science and Engineering-Winter, WCSE 2014.
• Пшихопов В.Х, Медведев М.Ю., Федоренко Р.В., Гуренко Б.В., Чуфистов В.М., Шевченко В.А. Алгоритмы многосвязного позиционно-траекторного управления подвижными объектами // Инженерный вестник дона #4, 2014, url:ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2014/2579 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.
• Пшихопов В.Х, Федотов А.А, Медведев М.Ю., Медведева Т.Н., Гуренко Б.В., Позиционно-траекторная система прямого адаптивного управления морскими подвижными объектами // Инженерный вестник дона #3, 2014, url:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2014/2496 (доступ свободный) – Загл. с экра-на. – Яз. рус.
• Гуренко Б.В. Построение и исследование математической модели автономного необитаемого подводного аппарата // Инженерный вестник дона #4, 2014, url:ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2014/2626 (доступ свободный) – Загл. с экра-на. – Яз. рус.
• Гуренко Б.В., Федоренко Р.В., Назаркин А.С. Система управления автономного надводного мини-корабля // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5; url:www.science-education.ru/119-14511 (дата обращения: 10.09.2014).
• Пшихопов В.Х., Чернухин Ю.В., Федотов А.А., Гузик В.Ф., Медведев М.Ю., Гуренко Б.В., Пьявченко А.О., Сапрыкин Р.В., Переверзев В.А., Приемко А.А. Разработка интеллектуальной системы управления автономного подводного аппарата // Известия ЮФУ. Технические науки. Таганрог: ТТИ ЮФУ – 2014. – № 3(152). – С. 87 – 101.
• Пшихопов В.Х., Гуренко Б.В., Медведев М.Ю., Маевский А.М., Голосов С.П. Оценивание аддитивных возмущений АНПА робастным наблюдателем с нелинейными обратными связями // Известия ЮФУ. Технические науки. Таганрог: ТТИ ЮФУ – 2014. – № 3(152). – С. 128 – 137.
• Пшихопов В.Х., Федотов А.А., Медведев М.Ю., Медведева Т.Н., Гуренко Б.В., Задорожный В.А. Позиционно-траекторная система прямого адаптивного управления морскими подвижными объектами // Сборник материалов Девятой Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления». Таганрог. Изд-во ЮФУ, 2014. – С. 356 – 263.
• Гуренко Б.В., Федоренко Р.В., Береснев М.А., Сапрыкин Р.В., Переверзер В.А., Разработка симулятора автономного необитаемого подводного аппарата // Инженерный вестник дона #3, 2014, http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2014/2504. (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.
• Копылов С.А., Федоренко Р.В., Гуренко Б.В., Береснев М.А. Программный комплекс для обнаружения и диагностики аппаратных отказов в роботизированных морских подвижных объектах // Инженерный вестник дона #3, 2014, url:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2014/2526. (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.
• Gurenko, «Mathematical Model of Autonomous Underwater Vehicle,» Proc. of the Second Intl. Conf. on Advances In Mechanical and Robotics Engineering — AMRE 2014, pp. 84-87, 2014, doi:10.15224/ 978-1-63248-031-6-156
• Гайдук А.Р. Плаксиенко Е.А. Гуренко Б.В. К синтезу систем управления с частично заданной структурой // Научный вестник НГУ. Новосибирск, №2(55) 2014, С. 19-29.
• Гайдук А.Р., Пшихопов В.Х., Плаксиенко Е.А., Гуренко Б.В. Оптимальное управление нелинейными объектами с применением квазилинейной формы // Наука и образование на рубеже тысячелетий. Сб. научн.-исслед. работ КГТИ. Вып.1, Кисловодск. 2014 с 35-41
• Гуренко Б.В., Копылов С.А., Береснев М.А. Разработка схемы диагностики отказов подвижных объектов // Международный научный институт Educatio. — 2014. — №6. — с.49-50.
• Устройство управления подводным аппаратом: Патент на полезную модель №137258 / Пшихопов В.Х., Дорух И.Г., Гуренко Б.В. – Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 10 февраля 2014 г.
• Система управления подводным аппаратом (Патент на изобретение №2538316) Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений РФ 19 ноября 2014 г. 1 стр. Пшихопов В.Х., Дорух И.Г.
• Pshikhopov, Y. Chernukhin, V. Guzik, M. Medvedev, B. Gurenko, A. Piavchenko, R. Saprikin, V. Pereversev, V. Krukhmalev, «Implementation of Intelligent Control System for Autonomous Underwater Vehicle,» Applied Mechanics and Materials, Vols 701 — 702, pp. 704-710, 2015, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.701-702.704
• Gurenko, R. Fedorenko, A. Nazarkin, «Autonomous Surface Vehicle Control System,» Applied Mechanics and Materials, Vols 704, pp. 277-282, 2015, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.704.277
• А.Р. Гайдук, Б.В. Гуренко, Е.А. Плаксиенко, И.О. Шаповалов Разработка алгоритмов управления безэкипажным катером, как многомерным нелинейным объектом // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 1. – С. 250 – 261.
• Б.В. Гуренко Разработка алгоритмов сближения и стыковки автономного необитаемого подводного аппарата с подводной станцией базирования // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 2. – С. 162 – 175.
• Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю., Гуренко Б.В. Алгоритмы адаптивных позиционно-траекторных систем управления подвижными объектами Проблемы управления, М.: – 2015 г., вып. 4, С. 66 –76 .
• http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.799-800.1001
• Р.В. Федоренко, Б.В. Гуренко Планирование траектории автономного мини-корабля // Инженерный вестник Дона. – 2015. – №4. – url: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3280
• Б.В. Гуренко, А.С. Назаркин Реализация и идентификация параметров автономного необитаемого подводного аппарата типа глайдер // инженерный вестник Дона. – 2015. – №4. – url: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3288
• Гуренко Б.В., Назаркин А.С. Дистанционное управление надводным роботизированным катером // н.т.к., посв. Дню Российской науки и 100-летию ЮФУ. Сборник материалов конференции. — Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2015. — с. 158-159
• Костюков В.А., Маевский А.М., Гуренко Б.В. Математическая модель надводного мини-корабля // Инженерный вестник Дона. – 2015. – №4. – url: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3297
• Костюков В.А., Кульченко А.Е., Гуренко Б.В. Методика расчета гидродинамических коэффициентов АНПА // Инженерный вестник Дона. – 2015. – №3. – url: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3226
• Pshikhopov, M. Medvedev, B. Gurenko, «Development of Indirect Adaptive Control for Underwater Vehicles Using Nonlinear Estimator of Disturbances», Applied Mechanics and Materials, Vols. 799-800, pp. 1028-1034, 2015, doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.799-800.1028
• Gurenko, A. Beresnev, «Development of Algorithms for Approaching and Docking Underwater Vehicle with Underwater Station «, MATEC Web of Conferences, Vol. 26, 2015, doi: dx.doi.org/10.1051/matecconf/2015260400
• Gurenko, R.Fedorenko, M.Beresnev, R. Saprykin, «Development of Simulator for Intelligent Autonomous Underwater Vehicle», Applied Mechanics and Materials, Vols. 799-800, pp. 1001-1005, 2015, doi: http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.799-800.1001
• Гуренко Б.В., Федоренко Р.В. Программный комплекс виртуального моделирования применения автономного необитаемого подводного аппарата (заявка на регистрацию программы для ЭВМ) (рег. № ФИПС №2015660714 от 10.11.2015.)
• Пшихопов В.Х., Гуренко Б.В. Разработка математических моделей подводных аппаратов: учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2015. – 46 с
• Костюков В.А., Кульченко А.Е., Гуренко Б.В. Процедура исследования параметров модели подвижного подводного объекта // Сб. ст. по материалам XXXVI-XXXVII междунар. науч.-практ. конф. № 11-12 (35). — Новосибирск: Изд. АНС «СибАК», 2015. — с.75-59
• Kostukov, A. Kulchenko, B. Gurenko, «A hydrodynamic calculation procedure for UV using CFD», in proceedings of International Conference on Structural, Mechanical and Materials Engineering (ICSMME 2015), 2015, doi:10.2991/icsmme-15.2015.40
• Gaiduk, B. Gurenko, E. Plaksienko, I. Shapovalov, M. Beresnev, «Development of Algorithms for Control of Motor Boat as Multidimensional Nonlinear Object», MATEC Web of Conferences, Vol. 34, 2015, http://dx.doi.org/10.1051/matecconf/20153404005
• Б.В. Гуренко, И.О. Шаповалов, В.В. Соловьев, М.А. Береснев Построение и исследование подсистемы планирования траектории перемещения для системы управления автономным подводным аппаратом // Инженерный вестник Дона. – 2015. – №4. – url: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3383
• Pshikhopov, V.a , Medvedev, M.a , Gurenko, B.b , Beresnev, M.a Basic algorithms of adaptive position-path control systems for mobile units ICCAS 2015 — 2015 15th International Conference on Control, Automation and Systems, Proceedings23 December 2015, Article number 7364878, Pages 54-59 DOI: 10.1109/ICCAS.2015.7364878
• Pshikhopov, M. Medvedev, V. Krukhmalev,V. Shevchenko Base Algorithms of the Direct Adaptive Position-Path Control for Mobile Objects Positioning. Applied Mechanics and Materials Vol. 763 (2015) pp 110-119 © (2015) Trans Tech Publications, Switzerland. doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.763.110
• Пшихопов В.Х., Гуренко Б.В., Федоренко Р.В., Программное обеспечение бортовой адаптивной системы управления автономного необитаемого подводного аппарата (Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 11 января 2016 г) (рег. № 2016610059 от 11.01.2016)
• Vyacheslav Pshikhopov, Boris Gurenko, Maksim Beresnev, Anatoly Nazarkin IMPLEMENTATION OF UNDERWATER GLIDER AND IDENTIFICATION OF ITS PARAMETERS Jurnal Teknologi Vol 78, No 6-13 DOI: http://dx.doi.org/10.11113/jt.v78.9281
• Fedorenko, B. Gurenko, “Local and Global Motion Planning for Unmanned Surface Vehicle”, MATEC Web of Conferences, Vol. 45, 2016, doi:

С.А. Половко, П.К. Шубин, В.И. Юдин Санкт-Петербург, Россия

концептуальные вопросы роботизации морской техники

S.A. Polovko, P.K. Shubin, V.I. Yudin

St.-Petersburg, Russia

a conceptual issues robotization marine engineering

Рассмотрены научно обоснованные концепции настоятельной необходимости роботизации всех работ, связанных с морской техникой, призванной вывести человека из зоны повышенного риска, повысить функциональные возможности, оперативность и производительность морской техники, а также разрешить стратегический конфликт между усложнением и интенсификацией процессов управления и обслуживания техники и ограниченными возможностями человека.

МОРСКАЯ ТЕХНИКА. РОБОТЫ. РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ. РОБОТИЗАЦИЯ. ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОГРАММА.

The article describes the concept of evidence-based robotics urgent need of all work related to marine technology, designed to bring people from high-risk areas, to improve the functionality, flexibility and performance marine applications and enable strategic conflict between complexity and intensification of management and maintenance of equipment and disabled person.

MARINE ENGINEERING. ROBOT. ROBOT SYSTEMS. ROBOTIZATION. STATE PROGRAM.

В качестве принципиальных, концептуальных вопросов научно обоснованной роботизации морской техники (МТ) целесообразно рассмотреть прежде всего вопросы, непосредственно вытекающие из причин необходимости роботизации. То есть причин, по которым объекты МТ становятся объектами внедрения роботов, робототех-нических комплексов (РТК) и систем. Здесь и в дальнейшем под РТК понимается совокупность робота и пульта управления им, а под робототех-нической системой - совокупность РТК и объекта его носителя.

Роботы, как свидетельствует опыт их создания и применения, внедряются в первую очередь там, где труд человека и его жизнедеятельность затруднены, невозможны или сопряжены с угрозой для жизни и здоровья. Например, это имеет место в зонах радиоактивного или химического загрязнения, в условиях боевых действий, при проведении подводных или космических исследований, работ и т. п.

Применительно к морской деятельности это прежде всего:

глубоководные исследования;

водолазные работы на больших глубинах; подводно-технические работы; аварийно-спасательные работы; поисково-спасательные работы в неблагоприятных гидрометеоусловиях (ГМУ);

добыча сырья и полезных ископаемых на шельфе.

Применительно к военной области: противоминная и противодиверсионная оборона;

разведка, поиск и слежение; участие в боевых действиях и их обеспечение.

Таким образом, практически весь спектр объектов: от подводной МТ (водолазная техника, обитаемые подводные аппараты - ОПА, подводные лодки - ПЛПЛ, техника освоения шельфо-вой зоны мирового океана), надводной (корабли, суда, катера) до воздушной МТ (летательные аппараты - ЛА) являются объектами роботизации, т. е. представляют собой объекты, подлежащие внедрению на них роботов, РТК и систем.

Причем с той или иной степенью риска для жизни человека сопряжена не только работа вне

объекта МТ, за бортом, на глубине (водолазный труд), но и работа непосредственно на морском объекте . Очевидно, что очередность роботизации должна быть напрямую связана с величиной риска для жизни персонала (членов экипажа). Количественно величина риска может быть измерена статистической или прогнозной (расчетной) вероятностью смерти человека в зависимости от вида деятельности в год [год-1], как это показано в на основе статистических данных и данных литературных источников.

Примем к рассмотрению три уровня риска, представленные на рисунке, в зависимости от вида деятельности и источника риска по данным . Чем выше величина риска, тем ближе данный вид деятельности человека (и соответствующий ему вид техники) к началу очереди на роботизацию. Имеется в виду первоочередное создание роботизированных зон как вне, так и внутри объектов МТ, зон функционирования роботов, с целью удалить человека из зоны повышенного риска.

Пусть п. - порядковый номер в очереди на роботизацию данного (/-го) объекта МТ, а т. - соответственно, вероятность гибели членов экипажа /-го объекта МТ в год. Тогда для оценки очередности роботизации можем получить:

п1 =1+|(г); /(1Л (1)

где |(т.) - ступенчатая функция от величины риска:

|(т.) = 0, при г. > ГНУР =10-3 год-1;

|(т) = 1 при тНур > г. > ГПДУ = 10-4 год-1;

|(т) = 2 при тпду > г, > гппу = 10-6 год-1;

|(Т) = 3, Г1 < гппу.

Оценивая требуемую степень роботизации /-го объекта МТ $1"), необходимо ориентироваться прежде всего на степень сокращения численности персонала в зоне деятельности с повышенным риском, которая полагается пропорциональной степени превышения т. над гПдУ в следующем виде:

5." = 1 - тПДУ т(2)

Оценка доли персонала от общей исходной численности его (Ж) на /-м объекте морской техники, остающейся после внедрения РТК, будет иметь следующий вид:

№б = [(1 - яд]. (3)

Степень роботизации, т. е. степень внедрения РТК с целью замены персонала /-го объекта МТ,

можно оценивать в процентном отношении в следующем виде:

5 . =(Ж - №б)Ж-1- 100 %.

Из (2) очевидно следует, что при т. > гНУр ^ 5т > 90,0 %. То есть практически весь персонал должен быть удален с данного объекта (из данной зоны) и заменен РТК.

Принцип замены человеческого труда на роботизированный в зонах повышенной опасности является безусловно главенствующим, что подтверждается активным внедрением подводных роботов - необитаемых подводных аппаратов (НПА). Однако он не исчерпывает всех потребностей во внедрении РТК в морское дело.

Следующими по степени значимости необходимо признать принципы расширения функциональных возможностей морской техники, роста оперативности и производительности работ за счет внедрения морских роботов (МР), РТК и систем. Так, при замене тяжелого водолазного труда, например, в случае осмотра, обследования или ремонта объектов под водой (на грунте) подводным роботом, расширяются функциональные возможности, растет оперативность и производительность работ . Использование автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) в качестве спутников ПЛ существенно расширяет боевые возможности и повышает боевую устойчивость ПЛ . Активная разработка и применение безэкипажных катеров (БК) и судов (БС), а также беспилотных ЛА (БПЛА) за рубежом, также свидетельствует о перспективности роботизированной МТ. Действительно, даже при прочих равных условиях исключается риск потери экипажа объекта МТ при работе в сложных ГМУ. В целом можно говорить о сравнительно высокой эффективности (полезности) морских роботов (НПА, БК, БС, БПЛА) при сравнительно невысокой стоимости .

Следующим концептуальным вопросом в проблеме научно обоснованной роботизации объектов МТ является классификация морской робототехники, которая не только фиксирует существующее состояние дел и опыт разработки и применения роботов, но также позволяет прогнозировать основные тенденции и перспективные направления дальнейшего развития при решении задач внешней роботизации.

Наиболее обоснованный подход к классификации морской подводной робототехники

представлен в . Под морской робототехникой будем понимать собственно роботов, робототех-нические комплексы и системы. Разнообразие созданных в мире НПА затрудняет их строгую классификацию. Чаще всего в качестве классификационных признаков морских РТК (НПА) используют массу, габариты, автономность, способ передвижения, наличие плавучести, рабочую глубину, схему развертывания, назначение, функциональные и конструктивные особенности, стоимость и некоторые др.

Классификация по массогабаритным характеристикам:

микроПА (ПМА), масса (сухая) < 20 кг, дальность плавания менее 1-2 морских миль, оперативная (рабочая) глубина до 150 м;

мини-ПА, масса 20-100 кг, дальность плавания от 0,5 до 4000 морских миль, оперативная глубина до 2000 м;

малые НПА, масса 100-500 кг. В настоящее время ПА этого класса составляют 15-20 % и находят широкое применение при решении различных задач на глубинах до 1500 м;

средние НПА, масса более 500 кг, но менее 2000 кг;

большие НПА, масса > 2000 кг. Классификация по особенностям формы несущей конструкции:

классической формы (цилиндрической, конической и сферической);

бионические (плавающего и ползающего типов);

Подводные (водолазные)

работы _2 -^ 10

Служба на ПЛПЛ ВМФ -

Освоение шельфа

Автотранспорт

Рыболовство

Морской флот

Стихийные бедствия -

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ РИСК СМЕРТИ (г в год)

ОБЛАСТЬ НЕПРИЕМЛЕМОГО РИСКА

ОБЛАСТЬ ЧРЕЗМЕРНОГО РИСКА

ОБЛАСТЬ ПРИЕМЛЕМОГО РИСКА

Уровни риска смерти человека (вероятность - г в год) в зависимости от вида деятельности и источника риска,

а также принятая классификация уровней риска: ППУ - предельно пренебрежимый уровень риска; ПДУ - предельно допустимый уровень риска;

НУР - неприемлемый уровень риска

планерной (самолетной) формы;

с солнечной панелью на верхней части корпуса (плоские формы);

ползающие НПА на гусеничной базе.

Классификация морских РТК (НПА) по степени автономности. АНПА должен отвечать трем основным условиям автономности: механической, энергетической и информационной.

Механическая автономность предполагает отсутствие какой-либо механической связи в виде кабеля, троса или шланга, связывающих ПА с судном-носителем либо с донной станцией или береговой базой.

Энергетическая автономность предполагает наличие на борту ПА источника питания в виде, например, аккумуляторных батарей, топливных элементов, ядерного реактора, двигателя внутреннего сгорания с замкнутым рабочим циклом и т. п.

Информационная автономность НПА предполагает отсутствие информационного обмена между аппаратом и судном-носителем, либо донной станцией или береговой базой. При этом НПА должен иметь и автономную инерциальную навигационную систему.

Классификация морских РТК (НПА) по информационному принципу для соответствующего поколения НПА.

Морские автономные РТК ВН (АНПА) первого поколения функционируют по заранее заданной жесткой неизменяемой программе.

Дистанционно управляемые (ДУ) НПА первого поколения управляются по разомкнутому контуру. В этих простейших устройствах команды управления подаются непосредственно в движи-тельный комплекс без использования автоматических обратных связей.

АНПА второго поколения имеют разветвленную сенсорную систему.

Второе поколение ДУНПА предполагает наличие автоматических обратных связей по координатам состояния объекта управления: высоте над дном, глубине погружения, скорости, угловым координатам и т. п. Эти очередные координаты сравниваются в автопилоте с заданными, определяемыми оператором.

АНПА третьего поколения будут обладать элементами искусственного интеллекта: возможностью самостоятельного принятия несложных решений в рамках общей поставленной перед ними задачи; элементами искусственного зрения

с возможностью автоматического распознавания простых образов; возможностью к элементарному самообучению с пополнением собственной базы знаний.

ДУНПА третьего поколения управляются оператором в интерактивном режиме. Система супервизорного управления предполагает уже некую иерархию, состоящую из верхнего уровня, реализуемого в ЭВМ судна-носителя, и нижнего уровня, реализуемого на борту подводного модуля.

В зависимости от глубины погружения обычно рассматривают: мелководные ПТПА с рабочей глубиной погружения до 100 м, ПТПА для работ на шельфе (300-600 м), аппараты средних глубин (до 2000 м) и ПТПА больших и предельных глубин (6000 м и более).

В зависимости от типа движительной установки можно различать НПА с традиционной винторулевой группой, МР с движительной установкой на бионических принципах и АНПА -планеры с движительной системой, использующей изменение дифферента и плавучести.

Современные робототехнические системы находят применение практически во всех областях подводно-технических работ. Однако главной областью их применения была и остается военная . Уже произошло включение в состав ВМС ведущих индустриальных государств боевых НПА, БПЛА, которые могут стать высокоэффективным и скрытым компонентом системы средств вооруженной борьбы на океанских и морских театрах военных действий. Вследствие относительно невысокой стоимости производство НПА может быть крупносерийным, а их применение -широкомасштабным.

В плане создания НПА, БПЛА и БС военного назначения особенно показательны усилия США. Например, АНПА придаются каждой многоцелевой и ракетной ПЛ. Каждой тактической группе надводных кораблей придаются два таких АНПА. Развертывание АНПА с ПЛ предполагается проводить через торпедные аппараты, пусковые ракетные шахты или со специально оборудованных для них мест снаружи прочного корпуса ПЛ . Чрезвычайно перспективным оказалось использование НПА и БПЛА в борьбе с минной опасностью. Их применение привело к созданию новой концепции «охоты на мины», включающей обнаружение, классификацию, идентификацию и нейтрализацию (уничтожение) мин. Противомин-

ные НПА, дистанционно управляемые с корабля, позволяют выполнять противоминные операции с большей эффективностью, а также увеличить глубины районов противоминных действий, сократить время на проведение идентификации и уничтожения . В планах Пентагона главный упор в будущих сетецентрических войнах делается на широкомасштабное использование боевых роботов, непилотируемых летательных аппаратов и необитаемых подводных аппаратов. Пентагон рассчитывает к 2020 г. роботизировать треть всех боевых средств, создавая полностью автономные роботизированные соединения и другие формирования .

Развитие отечественных морских робототех-нических систем и комплексов специального назначения необходимо проводить в соответствии с Морской доктриной Российской Федерации на период до 2020 г. , с учетом результата анализа тенденций развития мировой робототехники, а также в связи с переходом экономики России на инновационный путь развития.

При этом учитываются результаты выполнения федеральной целевой программы «Мировой океан», проводимого на постоянной основе анализа состояния и тенденций развития морской деятельности в Российской Федерации и в мире в целом, а также системных исследований по вопросам, касающимся обеспечения национальной безопасности Российской Федерации в сфере изучения, освоения и использования Мирового океана. Эффективность внедрения полученных в ФЦП результатов определяется широким использованием технологий двойного применения и модульными принципами проектирования.

Цель развития морской робототехники - повышение эффективности использования специальных систем и вооружений ВМФ, специальных систем ведомств, эксплуатирующих морские ресурсы, расширение их функциональных возможностей, обеспечение безопасности деятельности экипажей ЛА, НК, ПЛ, подводных аппаратов и выполнения специальных, подводно-технических и аварийно-спасательных работ.

Достижение цели обеспечивается реализацией следующих принципов развития в части конструирования, создания и применения морской робототехники:

унификация и модульное построение;

миниатюризация и интеллектуализация;

сочетание автоматического, автоматизиро-

ванного и группового управления;

информационная поддержка управления ро-бототехническими системами;

гибридизация по комплексированию разнородных мехатронных модулей в составе комплексов и систем;

распределенная инфраструктура сопровождения в сочетании с бортовыми системами информационной поддержки морских операций.

Основные направления развития морской робототехники должны обеспечивать решение ряда стратегических проблем усложнения и интенсификации военной техники, связанных с взаимодействием в системе «человек-техника» .

Внутреннее направление, нацеленное на обеспечение роботизации энергонасыщенных герметичных отсеков НК, ПЛ и ОПА. К нему относятся внутриотсечные робототехнические средства (в т. ч. подвижные малогабаритные средства мониторинга), комплексы и системы предупреждения о наступлении опасных (аварийных) ситуаций и принятия мер по их устранению .

Внешнее направление, в обеспечение роботизации водолазных и специальных морских работ, включая мониторинг состояния потенциально опасных объектов, а также аварийно-спасательные работы. К нему относятся БПЛА, БПС, МРС, АНПА, беспилотные обитаемые подводные аппараты (БОПА), морские робототехни-ческие комплексы и системы .

Основными задачами развития морской робототехники являются функциональные, технологические, сервисные и организационные.

Перспективные функциональные задачи морской робототехники в рамках внутрикорабельной деятельности:

ведение мониторинга состояния механизмов и систем, параметров внутриотсечной среды;

проведение отдельных опасных и особо опасных работ внутри и снаружи отсеков и помещений;

технологические и транспортные операции; обеспечение выполнения функций экипажа в период беспилотного функционирования НК, ПЛ или ЛА;

предупреждение о наступлении аварийных ситуаций и принятие мер по их устранению.

Перспективные функциональные задачи морской робототехники в рамках функционирования на поверхности объекта, над водой, под водой и на дне:

мониторинг и техническое обслуживание НК, ПЛ и ОПА (включая сбор и передачу информации о состоянии ОПА);

выполнение технологических операций и обеспечение научных исследований;

выполнение задач разведки, наблюдения, ведения определенных боевых действий самостоятельно;

разминирование, работы с потенциально опасными объектами;

работы в составе навигационных систем и систем гидрологического и экологического мониторинга.

Основные перспективные технологические задачи в области создания морской робототехники:

создание гибридных модульных автономных МРС с оперативной модификацией собственной структуры для различных функциональных назначений;

разработка способов группового управления роботами и организация их взаимодействия;

создание систем телеуправления с объемной визуализацией, в т. ч. в масштабе реального времени;

управление МРС с использованием информационно-сетевых технологий, включая самодиагностику и самообучение;

интеграция МРС в системы более высокого уровня, включающие средства доставки в район их применения и всестороннее обеспечение функционирования;

организация человеко-машинного интерфейса, обеспечивающего автоматическое, автоматизированное, супервизорное и групповое управление МР.

Основными сервисными задачами при эксплуатации морской робототехники являются:

развитие наземной и бортовой инфраструктуры для отработки поддержки и сопровождения МРС;

разработка ситуационных имитационно-моделирующих комплексов и тренажеров, специального оборудования и оснастки для обучения, обслуживания и поддержки МРС;

обеспечение ремонтопригодности и возможности утилизации конструкций оборудования, приборов и систем.

В составе основных организационных задач и мероприятий создания и внедрения морской робототехники целесообразно предусмотреть:

разработку комплексной целевой программы (КЦП) развития морской робототехники (роботизации МТ);

создание рабочего органа для обоснования и формирования КЦП роботизации МТ, включая планирование мероприятий, формирование перечня конкурсных заданий, экспертизу, отбор предлагаемых проектов и возможных решений;

проведение мероприятий по организационно-штатному, кадровому и материальному обеспечению испытаний и эксплуатации морской робототехники на флоте.

В качестве показателей и критериев эффективности разработки и внедрения морской робототехники целесообразно рассмотреть следующие основные:

1) степень замены персонала объекта;

2) военно-экономическую эффективность (критерий эффективности - стоимость);

3) степень универсальности (возможность двойного использования);

4) степень стандартизации и унификации (конструктивно-технологический критерий);

5) степень соответствия функциональному назначению (критерий технического совершенства, возможности дальнейшей модернизации, модификации, усовершенствования и интегрирования в другие системы).

Основным условием для разработки и внедрения РТК, систем и их элементов является успешное решение экономических и организационных задач, прежде всего задач разработки и реализации КЦП роботизации МТ и федеральных программ закупок РТК.

Одним из самых сложных и трудоемких процессов при разработке КЦП предполагается составление перечня работ и технологических карт их выполнения (каталогизация работ) для решения задач, в которых необходимо использование робототехнических средств. Каждая типовая операция, проводимая силами ВМФ и других заинтересованных ведомств, должна быть представлена в виде алгоритма, либо набора типовых действий или сценариев. Из полученного набора сценариев должны быть вычленены те, где необходимо использование робототехнических средств. Выбранные сценарии (отдельные операции) должны быть сведены в единый пополняемый реестр работ, предусматривающих использование робо-тотехнических средств. Данный перечень должен иметь строгую иерархическую структуру, отра-

жающую степень важности (первоочередности) данных работ, информацию о частоте или повторяемости их проведения, оценки затрат на разработку и изготовление робототехнических средств для их проведения. Разработанный перечень должен стать исходной информацией для последующего принятия решения о разработке необходимых средств в рамках КЦП.

Концептуальное значение имеет уже известный тезис: многие важные задачи флота могут быть успешно решены, если ориентироваться на групповое использование взаимодействующих относительно недорогих, портативных, малогабаритных роботов, не требующих развитой инфра-

структуры и высококвалифицированного обслуживающего персонала, вместо меньшего числа больших, дорогостоящих, требующих специальных носителей, и тем более обитаемых, подводных, надводных и летательных аппаратов.

Таким образом, роботизация морской техники призвана вывести человека из зоны повышенного риска, повысить функциональные возможности, оперативность и производительность морской техники а также разрешить стратегический конфликт между усложнением и интенсификацией процессов управления и обслуживания техники, и ограниченными возможностями человека.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров, М.Н. Безопасность человека на море [Текст] / М.Н. Александров. -Л.: Судостроение, 1983.

2. Шубин, П.К. Проблема внедрения безлюдных технологий на морские объекты [Текст] / П.К. Шубин // Экстремальная робототехника. Матер. XIII науч.-технич. конф. -СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2003. -С. 139-149.

3. Шубин, П.К. Повышение безопасности энергонасыщенных объектов ВМФ средствами робототехники. Актуальные проблемы защиты и безопасности [Текст] / П.К. Шубин // Экстремальная робототехника. Тр. XIV Всерос. науч.-практич. конф. -СПб.: НПО Специальных материалов, 2011. -Т. 5. -С. 127-138.

4. Агеев, М.Д. Автономные подводные роботы. Системы и технологии [Текст] / М.Д. Агеев, Л.В. Киселев, Ю.В. Матвиенко [и др.]; Под. ред. М.Д. Агеева. -М.: Наука, 2005. -398 с.

5. Агеев, М.Д. Необитаемые подводные аппараты военного назначения: Монография [Текст] / М.Д. Агеев, Л.А. Наумов, Г.Ю. Илларионов [и др.]; Под. ред.

М.Д. Агеева. -Владивосток: Дальнаука, 2005. -168 с.

6. Алексеев, Ю.К. Состояние и перспективы развития подводной робототехники. Ч. 1 [Текст] / Ю.К. Алексеев, Е.В. Макаров, В.Ф. Филаретов // Меха-троника. -2002. -№ 2. -С. 16-26.

7. Илларионов, Г.Ю. Угроза из глубины: XXI век [Текст] / Г.Ю. Илларионов, К.С. Сиденко, Л.Ю. Бочаров. -Хабаровск: КГУП «Хабаровская краевая типография», 2011. -304 с.

8. Баулин, В. Реализация концепции «Сетецен-трическая война» в ВМС США [Текст] / В. Баулин,

A. Кондратьев // Зарубежное военное обозрение. -2009. -№ 6. -С. 61-67.

9. Морская доктрина Российской Федерации на период до 2020 года (утв. Президентом РФ В.В. Путиным 27 июля 2001 г № Пр-1387).

10. Лопота, В.А. О путях решения некоторых стратегических проблем военной техники [Текст] /

B.А. Лопота, Е.И. Юревич // Вопросы оборонной техники. Сер. 16. Технические средства противодействия терроризму. -М., 2003. -Вып. 9-10. -С. 7-9.