С конца 2011 года Санкт-Петербургский государственный морской технический университет (СПбГМТУ) проводит комплексные исследования в обеспечение создания глобальной информационно-измерительной системы, использующей в своем составе различные типы морских роботизированных объектов (МРО).
К рассматриваемым МРО отнесены следующие автономные необитаемые измерительные/обеспечивающие платформы: подводные глайдеры, буи и зонды переменной плавучести, поверхностные волновые буи, волновые глайдеры, донные коммуникационные станции, узлы подводной стыковки-расстыковки мобильных автономных роботизированных объектов, буферные преобразователи-накопители энергии океана и солнца.
Перечисленные МРО в совокупности образуют комплекс технических средств - эффективных элементов морской информационно-коммуникационной сети двойного назначения.
Длительное автономное скрытное нахождение на маршруте или в заданном районе плавания с целью сбора оптических, гидроакустических, гидрофизических, химических и радиационных параметров и данных, с передачей их по оптическому или радио- и гидроакустическому каналам по мере накопления или по выявлению заданного события, формирование единого информационного пространства, обеспечение обмена данными с погруженными объектами, ретрансляции информации через каналы спутниковой связи, БПЛА и надводные МРО определяет востребованность рассматриваемых типов МРО для решения оперативно-тактических задач ВМФ.
Поэтому на сегодня МРО рассматриваются военными специалистами в качестве одного из перспективных средств повышения боевой эффективности военно-морских сил.
Помимо применения в военной сфере можно констатировать использование МРО для широкого круга научных, исследовательских и прикладных задач, связанных с освоением и мониторингом Мирового океана, поддержкой решения экологических задач, задач прогнозирования климата, контроля биоресурсной базы, разработкой подводных месторождений полезных ископаемых, сейсморазведкой, использованием в качестве средств контроля и оповещения в чрезвычайтных ситуациях, обеспечением комплексной безопасности объектов морского нефте-газового комплекса.
Перечисленные направления использования говорят о том, что МРО - это современная технология, обеспечивающая независимость политического и экономического положения в мире за счет повышения оперативности и экономической эффективности проводимых работ.
В последнее время наблюдается повышенный интерес к разработкам МРО двух основных типов: подводным глайдерам и волновым глайдерам.
Подводные глайдеры, использующие для своего поступательного движения принцип изменения остаточной плавучести, обеспечивающий их перемещение по наклоной траектории в режимах погружения-всплытия, обладают набором неоспаримых преимуществ - сверхбольшой автономностью, сверхбольшой дальностью хода, "удобными" при эксплуатации массогабаритными характеристиками, сверхмалой шумностью, относительно низкой стоимостью производства и эксплуатации.
Подводные глайдеры являются эволюционным развитием дрейфующих буев, при этом они наделены новыми качествами: мобильностью – способностью "покрывать" значительные по площадям акватории; эффективным использованием в составе роботизированных комплексов различного назначения; эффективными процедурами сбора информации и ее передачи в центр обработки в масштабе времени близком к реальному; оперативной корректировкой программного задания миссии, определяемой возможностями современных телекоммуникационных технологий и количеством одновременно используемых глайдеров, объединенных в группу ("стаю") той или иной задачей.
Глубины погружения современных подводных глайдеров практически неограничены (до 6000 м), что говорит о возможности использования их для различных прикладных задач – исследования донных районов океана, континентальных шельфов, прибрежных акваторий и мелководных зон.
Волновые глайдеры – приповерхностные МРО - используют иной принцип перемещения, основанный на использовании возобновляемой энергии волн. Ввиду того, что интенсивность волнового движения является наибольшей у свободной поверхности и достаточно быстро убывает с увеличением глубины, то этот факт позволяет создать двухкомпонентный аппарат, состоящий из надводного модуля ("поплавка") и подводного модуля (системы колеблющихся крыльев), соединенных между собой гибкой или жесткой связью.
Движение волнового глайдера обеспечивается за счет реализации силы тяги, образующейся на колеблющихся крыльях в результате вертикальных колебаний, вызванных волновым движением "поплавка", и свободных вращательных колебаний относительно оси закрепления крыльев на подводном модуле. При этом главное отличие волнового глайдера от свободно дрейфующих буев состоит в том, что глайдер не дрейфует, а перемещается по заданной программе миссии и независимо от направления движения волн.
Функциональность указанных типов МРО может быть расширена за счет реализации различных алгоритмов их группового ("стайного") использования. Эффективность решения задач возрастает при использовании "группировок" МРО в комплексе с объектами-носителями: кораблями, подводными лодками и аппаратами. Это означает, что если каждый роботизированный объект способен выполнять относительно простые операции, то в комплексе с другими аппаратами – могут решаться весьма сложные задачи.
В следствие актуальности и практической значимости данного направления, в период 2011 – 2015 гг в рамках цикла НИОКР в СПбГМТУ проводились интенсивные работы по исследованию, проектированию и разработке опытных образцов: глайдера торпедной формы, глайдера типа "летающее крыло" и волнового глайдера.
В результате выполненных инициативных научно-исследовательских проработок в 2012 году СПбГМТУ совместно с САМГТУ, OOO "Палс" и ЗАО "НПП ПТ "Океанос" был разработан первый отечественный подводный глайдер торпедной формы.
Проведенные натурные испытания полноразмерного опытного образца показали положительные результаты.
Дальнейшие исследования были направлены на улучшение гидродинамических качеств аппарата, его управляемости, энергоэкономичности, совершенствование системы автоматического управления, а также на проработку возможностей применения различных перспективных технологий и конструктивных решений.
В процессе разработки подводного глайдера второго поколения большое внимание уделялось отработке характеристик объекта с использованием методов математического и имитационного моделирования, экспериментальных методов, параметрического анализа, а также проработке и моделированию функционирования отдельных устройств и механизмов, обеспечивающих достижение требуемых проектных параметров. В обеспечение экспериментальных методов были задействованы аэродинамическая труба СПбГМТУ, опытные бассейны СПбГМТУ и ЗАО "НПП ПТ "Океанос".
В рамках комплексной НИР проводились исследования по оптимизация внешнего облика подводного глайдера, проработке модульной архитектуры аппарата, отработке конструкции, осуществлялась разработка отдельных "критических технологических решений" - механизма изменения плавучести, эффективной системы управления дифферентом и креном, энергетического модуля повышенной эффективности, изучалась динамика глайдера для различных режимов функционирования, прорабатывалась система автоматического управления движением аппарата, обеспечивающая выполнение важных (с точки зрения построения подводной информационно-измерительной системы) миссий. В результате выполненных исследований СПбГМТУ совместно ЗАО НПП ПТ "Океанос" и ФТИ имени А.Ф. Йоффе разработали опытный образец подводного глайдера второго поколения.
Параллельно с работами по созданию подводного глайдера осуществлялись научно-исследовательские работы, связанные с проектированием волнового глайдера. Опытный образец которого был успешно испытан на полигоне Сам ГТУ в 2013 г.
В настоящее время проводятся исследования по отработке конструктивных решений для подводного и надводного модулей волнового глайдера, связанные с учетом влияния на гидродинамические характеристики таких параметров как: оптимальная компоновка крыльевых элементов подводного модуля, исследование влияния упругости элементов по вращательным колебаниям, гидродинамическая форма надводного модуля и пр. Намечено проведение систематических испытаний масштабной модели волнового глайдера нового облика в опытовом бассейне СПбГМТУ.
Результаты работ по разработкам подводных и волновых глайдеров, , проводимых под научным управлением СпбГМТУ, дают основание утверждать, что создание высокоэффективных отечественных мобильных элементов подводной глобальной информационно-измерительной системы двойного назначений движется к успешной реализации.
И.В. Кожемякин
Начальник Управления оборонных
исследований и разработок СПбГМТУ
К.В. Рождественский
СПбГМТУ, д.т.н., профессор
В.А. Рыжов
СПбГМТУ, д.т.н., профессор
В.Ю. Занин
коммерческий представитель ЗАО "НПП ПТ "ОКЕАНОС"
Перечисленные МРО в совокупности образуют комплекс технических средств - эффективных элементов морской информационно-коммуникационной сети двойного назначения.
Длительное автономное скрытное нахождение на маршруте или в заданном районе плавания с целью сбора оптических, гидроакустических, гидрофизических, химических и радиационных параметров и данных, с передачей их по оптическому или радио- и гидроакустическому каналам по мере накопления или по выявлению заданного события, формирование единого информационного пространства, обеспечение обмена данными с погруженными объектами, ретрансляции информации через каналы спутниковой связи, БПЛА и надводные МРО определяет востребованность рассматриваемых типов МРО для решения оперативно-тактических задач ВМФ.
Поэтому на сегодня МРО рассматриваются военными специалистами в качестве одного из перспективных средств повышения боевой эффективности военно-морских сил.
Помимо применения в военной сфере можно констатировать использование МРО для широкого круга научных, исследовательских и прикладных задач, связанных с освоением и мониторингом Мирового океана, поддержкой решения экологических задач, задач прогнозирования климата, контроля биоресурсной базы, разработкой подводных месторождений полезных ископаемых, сейсморазведкой, использованием в качестве средств контроля и оповещения в чрезвычайтных ситуациях, обеспечением комплексной безопасности объектов морского нефте-газового комплекса.
Перечисленные направления использования говорят о том, что МРО - это современная технология, обеспечивающая независимость политического и экономического положения в мире за счет повышения оперативности и экономической эффективности проводимых работ.
В последнее время наблюдается повышенный интерес к разработкам МРО двух основных типов: подводным глайдерам и волновым глайдерам.
Подводные глайдеры, использующие для своего поступательного движения принцип изменения остаточной плавучести, обеспечивающий их перемещение по наклоной траектории в режимах погружения-всплытия, обладают набором неоспаримых преимуществ - сверхбольшой автономностью, сверхбольшой дальностью хода, "удобными" при эксплуатации массогабаритными характеристиками, сверхмалой шумностью, относительно низкой стоимостью производства и эксплуатации.
Подводные глайдеры являются эволюционным развитием дрейфующих буев, при этом они наделены новыми качествами: мобильностью – способностью "покрывать" значительные по площадям акватории; эффективным использованием в составе роботизированных комплексов различного назначения; эффективными процедурами сбора информации и ее передачи в центр обработки в масштабе времени близком к реальному; оперативной корректировкой программного задания миссии, определяемой возможностями современных телекоммуникационных технологий и количеством одновременно используемых глайдеров, объединенных в группу ("стаю") той или иной задачей.
Глубины погружения современных подводных глайдеров практически неограничены (до 6000 м), что говорит о возможности использования их для различных прикладных задач – исследования донных районов океана, континентальных шельфов, прибрежных акваторий и мелководных зон.
Волновые глайдеры – приповерхностные МРО - используют иной принцип перемещения, основанный на использовании возобновляемой энергии волн. Ввиду того, что интенсивность волнового движения является наибольшей у свободной поверхности и достаточно быстро убывает с увеличением глубины, то этот факт позволяет создать двухкомпонентный аппарат, состоящий из надводного модуля ("поплавка") и подводного модуля (системы колеблющихся крыльев), соединенных между собой гибкой или жесткой связью.
Движение волнового глайдера обеспечивается за счет реализации силы тяги, образующейся на колеблющихся крыльях в результате вертикальных колебаний, вызванных волновым движением "поплавка", и свободных вращательных колебаний относительно оси закрепления крыльев на подводном модуле. При этом главное отличие волнового глайдера от свободно дрейфующих буев состоит в том, что глайдер не дрейфует, а перемещается по заданной программе миссии и независимо от направления движения волн.
Функциональность указанных типов МРО может быть расширена за счет реализации различных алгоритмов их группового ("стайного") использования. Эффективность решения задач возрастает при использовании "группировок" МРО в комплексе с объектами-носителями: кораблями, подводными лодками и аппаратами. Это означает, что если каждый роботизированный объект способен выполнять относительно простые операции, то в комплексе с другими аппаратами – могут решаться весьма сложные задачи.
В следствие актуальности и практической значимости данного направления, в период 2011 – 2015 гг в рамках цикла НИОКР в СПбГМТУ проводились интенсивные работы по исследованию, проектированию и разработке опытных образцов: глайдера торпедной формы, глайдера типа "летающее крыло" и волнового глайдера.
В результате выполненных инициативных научно-исследовательских проработок в 2012 году СПбГМТУ совместно с САМГТУ, OOO "Палс" и ЗАО "НПП ПТ "Океанос" был разработан первый отечественный подводный глайдер торпедной формы.
 |
| Опытный образец отечественного подводного глайдера торпедной формы второго поколения / "Океанос НПО", ЗАО |
Дальнейшие исследования были направлены на улучшение гидродинамических качеств аппарата, его управляемости, энергоэкономичности, совершенствование системы автоматического управления, а также на проработку возможностей применения различных перспективных технологий и конструктивных решений.
В процессе разработки подводного глайдера второго поколения большое внимание уделялось отработке характеристик объекта с использованием методов математического и имитационного моделирования, экспериментальных методов, параметрического анализа, а также проработке и моделированию функционирования отдельных устройств и механизмов, обеспечивающих достижение требуемых проектных параметров. В обеспечение экспериментальных методов были задействованы аэродинамическая труба СПбГМТУ, опытные бассейны СПбГМТУ и ЗАО "НПП ПТ "Океанос".
В рамках комплексной НИР проводились исследования по оптимизация внешнего облика подводного глайдера, проработке модульной архитектуры аппарата, отработке конструкции, осуществлялась разработка отдельных "критических технологических решений" - механизма изменения плавучести, эффективной системы управления дифферентом и креном, энергетического модуля повышенной эффективности, изучалась динамика глайдера для различных режимов функционирования, прорабатывалась система автоматического управления движением аппарата, обеспечивающая выполнение важных (с точки зрения построения подводной информационно-измерительной системы) миссий. В результате выполненных исследований СПбГМТУ совместно ЗАО НПП ПТ "Океанос" и ФТИ имени А.Ф. Йоффе разработали опытный образец подводного глайдера второго поколения.
Параллельно с работами по созданию подводного глайдера осуществлялись научно-исследовательские работы, связанные с проектированием волнового глайдера. Опытный образец которого был успешно испытан на полигоне Сам ГТУ в 2013 г.
 |
| Подводный модуль опытного образца отечественного волнового глайдера СамГТУ-СПбГМТУ / "Океанос НПО", ЗАО |
Результаты работ по разработкам подводных и волновых глайдеров, , проводимых под научным управлением СпбГМТУ, дают основание утверждать, что создание высокоэффективных отечественных мобильных элементов подводной глобальной информационно-измерительной системы двойного назначений движется к успешной реализации.
И.В. Кожемякин
Начальник Управления оборонных
исследований и разработок СПбГМТУ
К.В. Рождественский
СПбГМТУ, д.т.н., профессор
В.А. Рыжов
СПбГМТУ, д.т.н., профессор
В.Ю. Занин
коммерческий представитель ЗАО "НПП ПТ "ОКЕАНОС"
