Войти
Снимок автономного подводного корабля для подготовки боевого пространства (BPAUV) сделан сотрудником Bluefin Robotics Corporation во время учений ВМС США. 
АПА Blackghost предназначен для автономного выполнения подводного штурмового курса без какого-либо внешнего контроля. 
Pluto Plus АПА. для обнаружения и уничтожения подводных мин. От норвежского охотника за рудниками KNM Hinnøy Автономный подводный аппарат (AUV ) - это робот, который перемещается под водой без участия оператора. АНПА составляют часть более крупной группы подводных систем, известной как беспилотные подводные аппараты, в эту классификацию входят неавтономные дистанционно управляемые подводные аппараты (ROV), управляемые и приводимые в действие с поверхности с помощью оператор / пилот через шлангокабель или дистанционное управление. В военных приложениях АПА чаще называют беспилотным подводным аппаратом (UUV ). Подводные планеры являются подклассом АПА.
Первый АПА был разработан в лаборатории прикладной физики Вашингтонского университета еще в 1957 году Стэном Мерфи, Бобом Франсуа и позже Терри Юартом. «Специальный подводный исследовательский аппарат», или SPURV, использовался для изучения диффузии, передачи звука и подводных следов.
Другие ранние АПА были разработаны в Массачусетском технологическом институте в 1970-х годах. Один из них выставлен в Морской галерее Харта в Массачусетском технологическом институте. В то же время АПА были разработаны и в Советском Союзе (хотя об этом стало известно гораздо позже).
До относительно недавнего времени АПА использовались для ограниченного числа задач, продиктованных имеющейся технологией. С развитием более продвинутых возможностей обработки и источников питания с высокой производительностью, АПА теперь используются для все большего и большего числа задач, а роли и задачи постоянно меняются.
В нефтегазовой отрасли АПА используют для создания подробных карт морского дна перед тем, как начать строительство подводной инфраструктуры; трубопроводы и подводные сооружения могут быть проложены наиболее экономичным способом с минимальным ущербом для окружающей среды. AUV позволяет геодезическим компаниям проводить точные исследования районов, где традиционные батиметрические исследования были бы менее эффективными или слишком дорогостоящими. Кроме того, теперь возможно обследование труб после укладки, которое включает осмотр трубопровода. Использование АНПА для обследования трубопроводов и обследования подводных искусственных сооружений становится все более распространенным.
A Исследователь из Университета Южной Флориды использует Tavros02, «твиттер» AUV (SAUV) Ученые используют AUV для изучения озер и океана, и дно океана. К АНПА могут быть прикреплены различные датчики для измерения концентрации различных элементов или соединений, поглощения или отражения света и наличия микроскопической жизни. Примеры включают датчики проводимости-температуры-глубины (CTD), флуорометры и датчики pH. Кроме того, АПА могут быть сконфигурированы как тягачи для доставки настроенных датчиков в определенные места.
Лаборатория прикладной физики Вашингтонского университета создала итерации своей платформы Seaglider AUV с 1950-х годов. Хотя iRobot Seaglider изначально был разработан для океанографических исследований, в последние годы он вызвал большой интерес со стороны таких организаций, как ВМС США или нефтегазовая промышленность. Тот факт, что эти автономные планеры относительно недорогие в производстве и эксплуатации, свидетельствует о том, что большинство платформ AUV будут иметь успех во множестве приложений.
Примером AUV, непосредственно взаимодействующего с окружающей средой, является Crown-Of-Thorns Робот-морская звезда (COTSBot ), созданный Технологическим университетом Квинсленда (QUT). COTSBot находит и уничтожает морскую звезду с терновым венцом (Acanthaster planci), вид, который наносит ущерб Большому Барьерному рифу. Он использует нейронную сеть для идентификации морских звезд и вводит соли желчных кислот, чтобы убить их.
Многие робототехники конструируют АПА в качестве хобби. Существует несколько соревнований, которые позволяют этим самодельным АПА соревноваться друг с другом при выполнении поставленных задач. Как и их коммерческие собратья, эти АПА могут быть оснащены камерами, фонарями или сонаром. Из-за ограниченных ресурсов и неопытности любительские АПА редко могут конкурировать с коммерческими моделями по эксплуатационной глубине, долговечности или сложности. Наконец, эти любительские АПА обычно не летают в океане, большую часть времени эксплуатируя в бассейнах или на днах озер. Простой АПА может быть сконструирован из микроконтроллера, корпуса высокого давления ПВХ, привода автоматического дверного замка, шприцев и реле DPDT. Некоторые участники конкурсов создают проекты, основанные на программном обеспечении с открытым исходным кодом.
Подводные лодки, которые самостоятельно добираются до пункта назначения с помощью GPS-навигации, были созданы незаконными торговцами наркотиками.
Автономные подводные аппараты, например AUV ABYSS, использовались для поиска обломков пропавших без вести самолетов, например Air France Flight 447 и Bluefin-21 AUV использовались при поиске Malaysia Airlines Flight 370.
MK 18 MOD 1 Swordfish UUV 
Mk 18 Mod 2 НПА Kingfish 
Запуск НПА Kingfish Генеральный план ВМС США по беспилотному подводному аппарату (БПА) определил следующие задачи БПА:
Генеральный план ВМФ разделил все БПА на четыре класса:
В 2019 году ВМФ заказал пять БПА Orca, первое приобретение беспилотных подводных лодок с боеспособностью.
Сотни различных АПА были спроектированы за последние 50 или около того лет, но лишь несколько компаний продают автомобили в значительных количествах. Около 10 компаний продают АПА на международном рынке, в том числе Kongsberg Maritime, Hydroid (в настоящее время 100% дочерняя компания Kongsberg Maritime ), Bluefin Rob otics, (ранее известная как Hafmynd), (ISE) Ltd, Atlas Elektronik и OceanScan.
Транспортные средства варьируются по размеру от портативных легких АПА до автомобилей большого диаметра и более Длина 10 метров. Большие автомобили имеют преимущества с точки зрения выносливости и грузоподъемности датчиков; меньшие транспортные средства значительно выигрывают от более низкой логистики (например, занимаемая площадь вспомогательного судна; системы запуска и восстановления).
Некоторые производители, в том числе Bluefin и Kongsberg, воспользовались спонсорской помощью внутри страны. Рынок фактически разделен на три области: научные (включая университеты и исследовательские агентства), коммерческие оффшорные (нефть и газ и т. Д.) И военные приложения (противоминные меры, подготовка боевого пространства). Большинство этих ролей имеют аналогичную конструкцию и работают в маршевом (торпедном) режиме. Они собирают данные, следуя заранее запланированному маршруту на скорости от 1 до 4 узлов.
Коммерчески доступные АПА включают в себя различные конструкции, такие как небольшой АПА REMUS 100, первоначально разработанный Океанографическим институтом Вудс-Хоул в США, а в настоящее время производимый на коммерческой основе компанией Hydroid, Inc.. (100% дочерняя компания Kongsberg Maritime ); более крупные АПА HUGIN 1000 и 3000, разработанные Kongsberg Maritime и Норвежским институтом оборонных исследований ; аппараты Bluefin Robotics диаметром 12 и 21 дюйм (300 и 530 мм) и International Submarine Engineering Ltd. Большинство АПА следуют традиционной форме торпеды, поскольку это считается лучшим компромиссом между размером, полезным объемом, гидродинамической эффективностью и простота обращения. Некоторые автомобили имеют модульную конструкцию, что позволяет операторам легко заменять компоненты.
Рынок развивается, и дизайн теперь соответствует коммерческим требованиям, а не является чисто экспериментальным. Предстоящие разработки включают в себя АНПА с возможностью зависания для инспекции и светового вмешательства (в первую очередь для морских энергетических приложений), а также гибридные АПА / ТПА, которые переключаются между ролями в рамках своего профиля миссии. Опять же, рынок будет определяться финансовыми требованиями и стремлением сэкономить деньги и дорогое время доставки.
Сегодня, в то время как большинство АПА способны выполнять миссии без присмотра, большинство операторов остаются в пределах досягаемости систем акустической телеметрии, чтобы внимательно следить за своими инвестициями. Это не всегда возможно. Например, Канада недавно приняла на себя поставку двух АПА (ISE Explorers) для исследования морского дна под арктическим льдом в подтверждение своего требования в соответствии со статьей 76 Конвенции Организации Объединенных Наций по морскому праву. Кроме того, сверхмаломощные варианты с большой дальностью действия, такие как подводные планеры, становятся способными работать без присмотра в течение недель или месяцев в прибрежных районах и в открытом океане, периодически передавая данные со спутника на берег, прежде чем вернуться в быть поднятым.
С 2008 года разрабатывается новый класс АПА, имитирующие конструкции, встречающиеся в природе. Хотя большинство из них в настоящее время находятся на экспериментальных стадиях, эти биомиметические (или бионические ) транспортные средства способны достичь более высоких степеней эффективности движения и маневренности, копируя успешные конструкции в природе. Двумя такими транспортными средствами являются AquaJelly (AUV) Festo и BOSS Manta Ray.
AUV оснащены датчиками для автономной навигации и картографирования объектов океана. Типичные датчики включают компасы, датчики глубины, гидролокаторы и другие сонары, магнитометры, термисторы и датчики проводимости. Некоторые АПА оснащены биологическими датчиками, включая флуорометры (также известные как датчики хлорофилла ), датчики мутности и датчики для измерения pH, и количества растворенного кислорода.
Демонстрация в Монтерей-Бей в Калифорнии в сентябре 2006 г. показала, что АПА диаметром 21 дюйм (530 мм) может буксировать 400 футов (120 м)) - длинная решетка гидрофонов с сохранением крейсерской скорости 6 узлов (11 км / ч).
Радиоволны не могут проникать в воду очень далеко, поэтому, как только АПА пикирует, он теряет его сигнал GPS. Таким образом, стандартный способ подводного плавания АПА - счисление. Однако навигацию можно улучшить с помощью системы подводного акустического позиционирования . При работе в сети развернутых базовых транспондеров на морском дне это известно как LBL-навигация. Когда доступен наземный ориентир, такой как корабль поддержки, позиционирование сверхкороткой базовой линии (USBL) или короткой базовой линии (SBL) используется для расчета местоположения подводного транспортного средства. относительно известного (GPS ) местоположения надводного корабля посредством акустической дальности и измерений пеленга. Чтобы улучшить оценку своего местоположения и уменьшить ошибки в точном исчислении (которые со временем растут), АПА может также всплывать и принимать собственные координаты GPS. Между установками местоположения и для точного маневрирования инерциальная навигационная система на борту АПА вычисляет путем точного счисления положение АПА, ускорение и скорость. Оценки могут быть сделаны с использованием данных от инерциального измерительного блока и могут быть улучшены путем добавления доплеровского регистра скорости (DVL), который измеряет скорость движения над дном моря / озера.. Обычно датчик давления измеряет вертикальное положение (глубину транспортного средства), хотя глубину и высоту также можно получить из измерений DVL. Эти наблюдения фильтруются для определения окончательного навигационного решения.
Есть несколько способов движения для АПА. В некоторых из них используется щеточный или бесщеточный электродвигатель, редуктор, манжетное уплотнение и пропеллер, который может быть окружен соплом или нет. Все эти детали, встроенные в конструкцию АНПА, участвуют в двигательной установке. В других транспортных средствах используется подруливающее устройство для сохранения модульности. В зависимости от необходимости подруливающее устройство может быть оснащено соплом для защиты от столкновения гребного винта или для снижения уровня шума, или оно может быть оборудовано подруливающим устройством с прямым приводом для поддержания максимальной эффективности и снижения шума. на самом низком уровне. Усовершенствованные подруливающие устройства для АПА имеют резервную систему уплотнения вала, чтобы гарантировать надлежащее уплотнение робота, даже если одно из уплотнений выходит из строя во время миссии.
Подводные планеры не двигаются напрямую. Изменяя свою плавучесть и дифферент, они многократно тонут и поднимаются; аэродинамический профиль «крылья» преобразуют это движение вверх-вниз в движение вперед. Изменение плавучести обычно осуществляется с помощью насоса, который может всасывать или выталкивать воду. Угол наклона транспортного средства можно регулировать, изменяя его центр масс. Для планеров Slocum это делается внутренне, перемещая батареи, которые закреплены на винте. Из-за их низкой скорости и маломощной электроники энергия, необходимая для циклического триммирования, намного меньше, чем для обычных АПА, а планеры могут иметь месячный срок службы и дальность полета за океаном.
Поскольку радиоволны плохо распространяются под водой, многие АПА оснащены акустическими модемами для дистанционного управления и контроля. Эти модемы обычно используют собственные методы связи и схемы модуляции. В 2017 году НАТО ратифицировало стандарт ANEP-87 JANUS для подводной связи. Этот стандарт позволяет использовать каналы связи 80 BPS с гибким и расширяемым форматированием сообщений.
Большинство используемых сегодня АПА питаются от аккумуляторных батарей (литий-ионных, литий-полимерный, никель-металлогидрид и т. д.) и реализованы с помощью некоторой формы системы управления батареями. В некоторых транспортных средствах используются первичные батареи, которые обеспечивают, возможно, вдвое больший срок службы - при существенных дополнительных затратах на миссию. Некоторые из более крупных автомобилей питаются от полу- топливных элементов на основе алюминия, но они требуют значительного технического обслуживания, требуют дорогостоящей заправки и производят отходы, с которыми необходимо безопасно обращаться. Возникающая тенденция заключается в объединении различных батарей и систем питания с суперконденсаторами.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Автономные подводные аппараты. |
