Вооруженные силы (ВС) государств мира все больше интегрируют беспилотные системы различного назначения в свои арсеналы. Для военно-морских сил рассматриваются три категории такого оборудования: необитаемые подводные аппараты, далее НПА (Unmanned Underwater Vehicles, UUV ); необитаемые надводные аппараты, или суда (Unmanned Surface Vessels — USV ) и беспилотные летательные аппараты (Unmanned Aerial Vehicles, UAV ).
В отношении перечисленных беспилотных систем наблюдаются различные тенденции:
- Развитие в сторону большей автономии: первые беспилотные системы обычно были дистанционно управляемыми (Remotely Operated Vehicle, ROV ). За ними последовали системы, способные самостоятельно выполнять детально запрограммированную задачу, такую как проход по конкретному маршруту мониторинга. В будущем армии мира стремятся получить полностью автономные системы, способные самостоятельно выполнять целевые задания и в ходе их выполнения ориентироваться на непредвиденные события.
- Тренд в направлении координирования миссий между несколькими беспилотными системами равного или иного вида, а также скоординированное использование пилотируемых и беспилотных систем (Manned-Unmann Teaming ).
- Тенденция увеличения продолжительности выполнения операций: более эффективные двигатели и аккумуляторные системы увеличивают дальность и длительность работы.
- Конструирование более крупных систем с большей и универсальной полезной нагрузкой, дальностью и продолжительностью работы.
- Разработка модульной полезной нагрузки для выполнения различных задач необитаемыми подводными аппаратами (НПА) одного типа.
Увеличение производительности беспилотных систем зависит от достижений в различных технологических областях. Наиболее важными, прежде всего, являются: приводные и энергетические системы, навигационное оборудование, датчики различного назначения, системы связи и искусственного интеллекта. На этих направлениях сосредоточены основные усилия исследователей.
Необитаемые подводные аппараты от ATLAS Elektronik
«Типичную» картину последних достижений в секторе необитаемых подводных аппаратов передают прикладные системы производства компании «ATLAS Elektronik GmbH» (г. Бремен, Германия): «Морская лиса» (SeaFox ), «Морской кот» (SeaCat ) и «Морская выдра» (SeaOtter ).
Эмблема компании ATLAS Elektronik
Модель «SeaFox»
Дистанционно-управляемый НПА «SeaFox» состоит на вооружении ВМС Германии и десяти других стран. Дрон поставляется в трех конфигурациях.
НПА «SeaFox»
Вариант «С», оснащенный взрывным комплектом, используется для уничтожения мин (при этом сам аппарат также уничтожается). Вариант «I» используется для поиска и идентификации мин, а также подводного мониторинга кораблей и портовых сооружений. После установки комплекта «Кобра» (Cobra ), вариант «I» может применяться для уничтожения мин и других взрывных устройств. При этом, комплект подрыва «Кобра» устанавливается на мину и дистанционно подрывается после отхода НПА. Вариант «Т» разработан для учебных целей, но может использоваться и для подводного мониторинга.
Оборудование для борьбы со взрывными устройствами «Кобра»
Необитаемые подводные аппараты «SeaFox» состоят на вооружении кораблей, катеров и вертолетов. Дистанционное управление НПА осуществляется по оптоволоконному кабелю. Аппарат имеет длину 1,31 м, вес 43 кг. Эксплуатационная глубина погружения дрона достигает 300 м. Максимальная дальность до судна управления – 22 км. Продолжительность применения – около 100 минут.
НПА «SeaCat»
Модель «SeaCat» имеет большую производительность. Она в два раза длиннее и в три раза тяжелее «SeaFox». Продолжительность ее работы до 20 часов. Аппарат способен погружаться на глубину до 600 м. «SeaCat» является гибридной системой. НПА может управляться дистанционно или действовать автономно.
Носовая часть аппарата сконструирована для использования различных модулей полезной нагрузки. В том числе: видео камеры, гидролокатора, магнитометра, а также модуля химического анализа воды или акустического датчика, проникающего через морское дно. НПА оснащен гидролокатором для сканирования по сторонам (Side Scan Sonar ) и может дополнительно тянуть сонар на буксире. Благодаря такой модульности, «SeaCat» применяется для обследования морского дна, тактической гидрографии, а также разведки и мониторинг более крупных районов.
НПА «SeaCat»
Аппаратура GPS и инерциальная навигационная система обеспечивают автономное применение НПА. Однако, при таком варианте использования собранные аппаратом данные могут быть получены только после его возвращения на корабль.
Возможности коммуникации между кораблем-носителем и НПА пока остаются ограниченными. Обмен данными через WiFi осуществляется в обоих направлениях. При этом, удаление от корабля управления не должно превышать 400м. Акустическая связь под водой, в зависимости от условий окружающей среды, имеет максимальную дальность до двух километров. При эксплуатации на такой дистанции необитаемые подводные аппараты этого типа пригодны для полностью независимой работы.
«Морская выдра» — универсальное решение
Самый новый и самый большой НПА от компании «ATLAS Elektronik» – универсальный аппарат «SeaOtter Mk II». Это автономный НПА, выполняющий задачи разведки и наблюдения (включая разведку подводных лодок), обнаружения подводных угроз, сбора гидрографических данных и уничтожения мин. Кроме того, возможна скрытная поддержка сил специального назначения и проведение спасательных операций.
«Морская выдра» имеет длину 3,65 м и водоизмещение 1200 кг. Продолжительность работы аппарата достигает 24 часов, а общий вес полезной нагрузки – 160 кг.
НПА «SeaOtter Mk II»
В сравнении с » SeaCat» оборудование НПА включает гидролокатор высокого разрешения с синтетической апертурой (SAS — Synthetic Aperture Sonar ). Сонар обеспечивает обнаружение и идентификацию движущихся и неподвижных объектов. Антенна НПА позволяет осуществлять навигацию по GPS и устанавливать радио- и WiFi-связь с кораблем-носителем вблизи от поверхности воды. В дополнение к GPS, дрон использует автономную инерционную навигацию и электромагнитную систему доплеровского контроля скорости. В автономном режиме работы питание электропривода производится литиевыми полимерными батареями. Для их зарядки требуется четыре часа, но возможна замена для экономии времени.
Необитаемые подводные аппараты производства «ATLAS Elektronik» по своим возможностям являются типичными для НПА, используемых в настоящее время. Эти беспилотные подводные системы предназначены для выполнения основных задач: разведка и уничтожение мин; сбор данных о морском дне, состоянии воды и течениях; скрытая разведка и наблюдение (например, до высадки морского десанта или поддержки специальных сил); обеспечение безопасности своих портов и судов.
Необитаемые подводные аппараты в новых областях
В настоящее время внедряются или изучаются новые сферы применения для НПА. Во-первых, уничтожение подводных лодок (ПЛ), или противолодочная война (ASW — Anti-Submarine Warfare ).
Центр морских исследований и экспериментов НАТО (Centre for Maritime Research and Experimentation, CMRE ) с 2011 г. целенаправленно разрабатывает соответствующую концепцию и технологии. Уже в настоящее время, используемый центром действующий автономный НПА «OEX Explorer » способен захватывать и отслеживать движущиеся объекты. Положение НПА и цели через акустические подводные сигналы передаются в центр управления. CMRE тестировал свой НПА (и другие беспилотные системы) в рамках ежегодных противолодочных учений «Dynamic Mongoose «.
Одним из направлений исследований остается разработка надежных каналов связи. Она должна гарантировать скоординированное использование на больших расстояниях нескольких автономных беспилотных систем, а также группу обитаемых и необитаемых аппаратов. Важным промежуточным шагом считается согласование стандарта НАТО для цифровой подводной связи (JANUS — STANAG 4748 ). Стандарт призван гарантировать совместимость различных национальных подходов. Кроме того, в настоящее время остается проблема разработки алгоритмов, обеспечивающих надежную классификацию обнаруженных целей.
Рассматривается возможность для обитаемых ПЛ в будущем нести на своем борту необитаемые подводные аппараты и с их помощью выслеживать подводные лодки противника.
Sp-force-hide { display: none;}.sp-form { display: block; background: rgba(235, 233, 217, 1); padding: 5px; width: 630px; max-width: 100%; border-radius: 0px; -moz-border-radius: 0px; -webkit-border-radius: 0px; border-color: #dddddd; border-style: solid; border-width: 1px; font-family: Arial, "Helvetica Neue", sans-serif; background-repeat: no-repeat; background-position: center; background-size: auto;}.sp-form input { display: inline-block; opacity: 1; visibility: visible;}.sp-form .sp-form-fields-wrapper { margin: 0 auto; width: 620px;}.sp-form .sp-form-control { background: #ffffff; border-color: #cccccc; border-style: solid; border-width: 1px; font-size: 15px; padding-left: 8.75px; padding-right: 8.75px; border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; height: 35px; width: 100%;}.sp-form .sp-field label { color: #444444; font-size: 13px; font-style: normal; font-weight: bold;}.sp-form .sp-button { border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; background-color: #0089bf; color: #ffffff; width: auto; font-weight: 700; font-style: normal; font-family: Arial, sans-serif; box-shadow: none; -moz-box-shadow: none; -webkit-box-shadow: none; background: linear-gradient(to top, #005d82 , #00b5fc);}.sp-form .sp-button-container { text-align: left;}
Как правило, обитаемые ПЛ используют пассивную гидроакустическую станцию (ГАС). Активные же ГАС имеют гораздо большую дальность действия, но позволяют определять местоположение передатчик, чем обнаруживают ПЛ. Оснащенные активным гидролокатором НПА смогут перемещаться на достаточном расстоянии от своего пилотируемого корабля-носителя. Такая тактика значительно увеличит возможности по обнаружению ПЛ противника. Помимо этого, НПА могли бы отвлекать на себя подводные лодки противника и способствовать их поражению кораблем-носителем «из засады».
Агентство перспективных оборонных исследований США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA ) в июле 2017 г. подписало контракт с компанией «BAE Systems» на разработку для НПА соответствующей компактной активной ГАС большой дальности.
Больше и тяжелее
Ведение противолодочной войны средствами НПА в прибрежных водах или в открытом море требует значительного увеличения дальности и продолжительности их работы. По этой причине США с 2015 г. ведут разработку беспилотных систем с большим водоизмещением (Large Displacement UUV, LDUUV ). Необитаемые подводные аппараты этого типа должны иметь возможность нести дополнительные аккумуляторы и быть более устойчивыми. Подобные модели получили обозначение НПА класса III. Сообщается, что они имеют модульную конструкцию и диаметр около 48 дюймов (122 сантиметра).
Проект «Змеиная голова»
В апреле 2017 г. ВМС США объявили о планах уже в 2019 г. начать тестирование прототипа тяжелого НПА «Snakehead» («Змеиная голова»). Разработка программного обеспечения, систем управления и связи намечалось проводить параллельно с развитием транспортного средства. Руководство обеими направлениями работ осуществляют ВМС.
НПА такого масштаба уже используются для гражданских целей. В частности, в 2003 г. управляемый дрон «Echo Ranger» от компании «Боинг» достиг глубины погружения 3000 м и находился там 28 часов.
НПА Echo Ranger производства компании «Боинг»
Согласно замыслу, «Змеиная голова» сможет управляться с боевого корабля прибрежной морской зоны (тип LCS), ПЛ типов «Вирджиния» (SSN ) и «Огайо» (SSGN ). Другой вариант применения – самостоятельных выход НПА из порта.
Предполагаемый спектр возможностей должен постепенно расширяться. Наряду с общей разведкой и наблюдением он будет включать борьбу с ПЛ и другими подводными целями, наступательные и оборонительные действия по разминированию, а также ведение РЭБ. Выводы из тестирования «Snakehead» послужат разработке будущих классов НПА.
Необитаемые подводные аппараты класса «Касатка»
В категории «сверх большой НПА» (Extra Large UUV, XLUUV ) ВМС США хотят запустить производство беспилотников еще больших размеров. Аппарат получил обозначение «Касатка» (Orca ). Согласно замыслу, НПА сможет стартовать от пирса и выполнять месячное автономное патрулирование. Предполагаемая дальность действия – около 2000 морских миль.
Ряд задач в значительной степени соответствует оперативному спектру более легкой категории LDUUV. Дополнительно рассматриваются: поддержка сил специальных операций и наступательные действия против наземных целей. Потенциальная полезная нагрузка включает в себя мины, торпеды, а также ракеты для поражения морских и наземных целей.
Задачи по разработке XLUUV намечалось распределить в 2017 г. в этом отношении хорошие перспективы для контракта имел «Боинг», который по собственной инициативе представил соответствующий прототип уже в 2016г. Необитаемая подводная лодка под названием «Echo Voyager» имеет длину 16 м и водоизмещение 50 т. Аппарат достигает глубины 3400 м и может оставаться в море в течение шести месяцев, покрывая 7 500 морских миль. Однако, НПА «Echo Voyager» требует всплытия каждые три дня для загрузки батарей.
Параллельно с программой XLUUV, под руководством DARPA, реализуется проект «Гидра» (Hydra). В рамках проекта ведется разработка большого НПА, который действовал бы, как корабль-матка для НПА и беспилотных летательных аппаратов меньшего размера. «Гидра» должна скрытно проникать в водоем, который запрещен для прохода обитаемых кораблей и запускать там разведывательные беспилотники. Сообщается, что компании «Боинг» и «Huntington Ingalls» должны представить совместные прототипы к 2019 г.
Проекты НПА за пределами НАТО
Разработка высокопроизводительной технологии НПА не является привилегией стран НАТО. Япония с 2014 г. развивает новую технологию привода для больших НПА. Ее топливные элементы должны увеличить дальность действия и продолжительность работы перспективных систем ВМС США.
ВМС Индии в настоящее время также используют разработанный в стране автономный подводный аппарат AUV-150. Он имеет длину 4,8 м и достигает глубины 150 м. В прибрежных водах НПА используется для разведки и наблюдения, а также для поиска мин.
Студенты индийского технологического института в г. Мумбаи в свободное время с 2011 г. разрабатывают названный в честь морского бога Матсья (Matsya) НПА с передовыми характеристиками по производительности. Если AUV-150 строго придерживается запрограммированных задач, то «Матсья» получит более высокую степень автономии.
Круг задач в интересах ВМС Индии планируется расширить. Как ожидается, НПА «Матсья», наряду с ведением визуальной и акустической разведки, сможет устанавливать и извлекать объекты с помощью манипулятора, а также поражать торпедами ПЛ противника. Однако, на конец 2017 г. студенты проверяли свои концепции и системы на опытном НПА длиной всего один метр. Тестирование реалистичного прототипа ожидается на рубеже 2021 г.
Сотрудники университета Тяньцзиня (Китай) в 2014 г. испытывали подводный планер «Хайян» (Haiyan). Автономный НПА мог работать в течение 30 дней, покрывая около 2600 морских миль. Официально «Хайян» разрабатывается для гражданских исследовательских целей. Вместе с тем, он пригоден для сбора гидрографических данных до глубины 1090 м в интересах ВМС. Государственные китайские СМИ также сообщили о возможной модернизации НПА «Хайян» для поиска мин и подводных лодок.
Необитаемый подводный аппарат «Хайян»
Российское ЦКБ «Рубин» в 2015 г. представило новый НПА «Клавесин-2Р». Объявленная глубина погружения составляет 6000 м. НПА может уходить от корабля-носителя на расстояние до 50 км. Отмечается, что ЦКБ «Рубин», который проектирует в основном обитаемые военные ПЛ, работает над дроном «Витязь» с глубиной погружения 11 тыс. м.
НПА Клавесин-2Р производства ЦКБ «Рубин»
Уже в 2015г. поступали сообщения о русском НПА с ядерной двигательной установкой и ядерным вооружением. Обозначенный спецслужбами США, как «Каньон» (Kanyon), дрон должен доставляться в открытое море пилотируемыми подводными лодками. Далее он способен развивать скорость 56 узлов и имеет дальность действия около 6 200 морских миль. Вероятной целью этого НПА, по оценкам западных экспертов, могло быть уничтожение военно-морских портов США в преддверии войны. Однако, по тем же оценкам, сообщение несет в себе признаки российской кампании дезинформации.
По материалам журнала «MarineForum»
Не секрет, что львиная доля всех инновационных разработок современности просочилась в обиход из военной промышленности. Область освоения глубин в этом плане не стала исключением: по понятным экономически выгодным причинам, гражданские и научно-исследовательские подводные аппараты создавались по образу и подобию военных судов, чья конфигурация, в прямом смысле слова, прошла проверку боем. Однако новая мирная ипостась внесла свои коррективы в модели субмарин, а развитие частного производства и вовсе вывело планировку подводных аппаратов в принципиально новую плоскость.
ЕДИНСТВЕННАЯ В СВОЕМ РОДЕ «СЕВЕРЯНКА»
Отечественным первопроходцем среди научных подводных судов стала субмарина «Северянка» - первая боевая подлодка, принявшая на борт не орудия, а исследовательскую аппаратуру. В 1958 году «Северянка» впервые покинула Мурманский порт под мирным синим флагом с семью белыми звездами - международным опознавательным знаком исследовательского судна. На тот момент советский научно-исследовательский флот насчитывал десятки судов, но именно скромная «Северянка» - до поры лишь одна из 215 подлодок проекта 613 - стала первым серьезным инструментом изучения подводного мира, позволившим пролить свет понимания на многие загадки глубин.
Рядовая дизель-электрическая подлодка, выпущенная в 1953 году в рамках самой массовой советской серии подводных судов, в своем военном прошлом известная под обозначением С-148, в 1957 году была переоборудована и спустя год передана в пользование Всесоюзному научно-исследовательскому институту морского рыбного хозяйства и океанографии. Объективных причин и необходимых данных для проектирования специального исследовательского судна на тот момент не было - мощный бронированный корпус, впечатляющие возможности вертикального перемещения в толще воды и способность к длительному автономному функционированию сделали военную подлодку практически идеальной плавучей научной станцией. Несмотря на спартанские условия, заложенные военными конструкторами, С-148 позволила разместить на своем борту всю необходимую аппаратуру для наблюдения за косяками промысловых рыб, изучения глубин, океанического шельфа и сбора проб вод и грунта. Ученым не помешали даже тесные каюты и иллюминаторы размером с блюдца. Для размещения всей высокотехнологичной начинки был использован бывший торпедный отсек, а люки запуска были переоборудованы для сбора данных - оснащены гидроакустической установкой, устройствами для отбора проб, фото- и видеоаппаратурой.
За годы службы мирным целям «Северянка» совершила 10 экспедиций в Атлантический океан и Баренцево море, пройдя в общей сложности 25 тысяч миль. Но главная ее заслуга в том, что неприметная серийная субмарина в те годы стала первой и единственной в своем роде подлодкой, позволившей начать изучение толщи океанских вод. Ее опыт дал старт проектированию более совершенных исследовательских глубоководных судов.
ГЛУБОКОВОДНЫЙ «ЛОШАРИК»
По некоторым оценкам, на сегодня изучено не более 5% площади Мирового океана. Образно говоря, мы всего лишь зажали пальцами нос и нырнули на мелководье, насколько хватает дыхания. В этом нет ничего удивительного, ведь с увеличением глубины условия среды стремятся к экстремальным. На глубине давление воды возрастает на 1 атмосферу каждые 10 м. А значит, при погружении на 200 м (предельная глубина погружения подлодок проекта 613) водяной столб давит на каждый квадратный сантиметр обшивки с силой, сопоставимой с давлением 20-килограммовой гири. А это примерно 200 тонн на квадратный метр. Данные, полученные на практике, и технические расчеты показали, что субмарины «традиционной» формы имеют весьма ограниченную глубину погружения, поэтому для полноценного исследования глубин потребовалась разработка аппаратов новой конструкции. Так в 1948 году, благодаря стараниям швейцарского физика-изобретателя Огюста Пиккара, началась эра батискафов.
Именно батискафы с их устойчивым к высокому давлению строением корпуса, системой балластов и технологией сжатия воздуха позволили погрузиться на настоящую глубину. Непревзойденным рекордсменом среди пилотируемых подводных аппаратов по праву считается батискаф «Триест», на котором в 1960 году сын изобретателя аппарата Жак Пиккар и американец Дон Уолш достигли дна Марианской впадины, погрузившись на умопомрачительную глубину - 11022 м.
Лидерами среди действующих аппаратов по праву считаются: российские «Мир» и «Консул» с предельной глубиной погружения до 6500 м, китайский «Цзяолун», чья максимальная глубина погружения составляет 6796 м, японский «Шинкай», также покоривший отметку 6,5 км, американский «Алвин», стабильно работающий на глубине до 4500 м, а также российский глубоководный атомоход АС-31 с трогательным названием «Лошарик», способный погружаться на глубину до 6000 м.
ИГРУШКИ ДЛЯ СОЛИДНЫХ ГОСПОД
Сейчас, когда использование всевозможных субмарин существенно отдалилось от военных целей, художники от инженерной мысли могут позволить себе спустить фантазию с поводка казенной милитаристической эргономики и начать творить в свое удовольствие.
Так, конструктор Грэм Хоукс из компании «Океанические технологии Хоукса» решил отойти от стандартной для подводных лодок обтекаемой цилиндрической формы и придал своим моделям «самолетоподобные» черты. Инновационной конструкцией отличились, к примеру, Super Falcon и «Нимфа», спроектированные для частных нужд. Оснащенный винтом, приводимым в движение электрической батареей, Falcon имеет по паре боковых крыльев и закрылков, а также два пассажирских отсека, напоминающих кабины истребителя с панорамным обзором. Правда, при баснословной стоимости в 1,5 миллиона долларов Super Falcon не стремится оправдывать свое «соколиное» название и развивает под водой скорость всего каких-то 3,5 км/ч.
Модель «Нимфа» отличается сходными характеристиками. Однако вместо двоих пассажиров, которых может принять на борт Falcon, она способна осчастливить незабываемым подводным погружением уже троих акванавтов. «Нимфа» была спроектирована специально для владельца корпорации Virgin Group и одноименных авиалиний - миллиардера Ричарда Брэнсона, прославившегося своей трепетной любовью к экстремальному туризму. При этом Брэнсон вовсе не планирует холить свое приобретение в уединении. Напротив, эксцентричный предприниматель предлагает любому желающему арендовать «Нимфу», правда на условиях, доступных далеко не каждому из «любых желающих». Ради возможности поплавать на персональной субмарине нужно будет приехать на остров Некер в Карибском море и выложить символическую плату в размере 25 тысяч долларов.
Другим революционером в области проектирования гражданских подлодок принципиально новых форм стала компания Innespace, выпустившая на рынок персональный гидроцикл-субмарину, получивший название Seabreacher X. Для неискушенного пользователя Seabreacher X отличается, в первую очередь, агрессивным дизайном, вдохновленным силуэтами акульего тела. Дайвинговый гидроцикл напоминает самую настоящую, как бы парадоксально это ни звучало, акулу в стальном скафандре. Помимо чисто внешней привлекательности, безусловно подкупающей потребителя, мини-подлодка может разгоняться в толще воды до 40 км/ч, а по поверхности передвигаться со скоростью, почти вдвое превосходящей подводный показатель. При этом Seabreacher X способен выпрыгивать из воды на высоту до 4 метров. Видеокамера, транслирующая в реальном времени пейзажи подводного мира, встроенная бортовая аудио- и видеосистема, GPS-навигатор и масса других высокотехнологичных «примочек» сделали детище Innespace объектом вожделения многочисленных любителей острых ощущений. При этом на сегодня выпущено всего лишь 10 акулоподобных субмарин-гидроциклов.
Акриловые изделия
На сегодняшний день человек успел исследовать только 5% океанических глубин на Земле. Ученые, конструкторы, разработчики прикладывают максимум усилий для того, чтобы эта цифра постоянно росла. Именно поэтому в мире активно развивается направление создания различных подводных аппаратов, с помощью которых исследование океанических просторов становится простым и доступным процессом.
Все современные подводные аппараты имеют схожий принцип работы. Их назначение - проведение научных исследований и подводных экскурсий, сбор качественного фото- и видеоматериала, измерение различных параметров, составление карт подводного мира. Субмарины оснащены системами навигации, регулировки уровня кислорода и освещения, связи с сушей, эхолокации, видео- и фотосъемки. Компас, спидометр, термостат, датчики давления, глубины, курса, высоты, вращения, наклона, местоположения, влажности, скорости погружения - все это оборудование работает в автоматическом режиме. Чтобы батискаф не сбился с курса, включается планировщик маршрутов.
Одна из самых интересных функций - автофотографирование. Специальные инфракрасные датчики точно определяют местоположение проплывающих подводных обитателей и делают снимки в наилучшем качестве и с правильного ракурса. Также система оснащена оборудованием для создания трехмерных панорамных визуализаций окружения. Созданные панорамы могут использоваться для организации последующих виртуальных путешествий. Батискафы разрабатываются таким образом, чтобы внутри кабины поддерживалось стандартное атмосферное давление. Поэтому никаких особых требований к состоянию здоровья экипажа и пассажиров не предъявляется.
Акриловое остекление кабин подводных аппаратов
Техническая реализация данных проектов стала возможной во многом благодаря акриловому остеклению. Акрил эффективно и безопасно работает там, где другие материалы попросту бессильны. Большинство подводных аппаратов сегодня оснащаются прозрачными сферическими кабинами из акрила. Выбор в пользу сферической формы вполне обоснован по следующим причинам:
Обтекаемые сферические конструкции выдерживают большое давление, легко маневрируют на глубине и гарантируют полную безопасность для экипажа и пассажиров.
Акриловые сферы способны работать под огромным давлением на глубине в несколько километров. Для обеспечения максимальной надежности проводятся специальные расчеты толщины остекления. Этот параметр подбирается с большим запасом прочности.
Прозрачные полусферы придают подводным аппаратам просто невероятный внешний вид. Батискафы и субмарины становятся похожими на корабли пришельцев или аппараты из далекого будущего.
Акриловое стекло обладает высочайшей прозрачностью, которая не снижается при постоянной эксплуатации в воде. Кабина обеспечивает отличный панорамный обзор без искажения форм, размеров и цветов.
Перед наблюдателем открывается реальная картина подводного мира.Точность передаваемого изображения позволяет вести фото- и видеосъемку непосредственно из кабины и получать яркие, красочные снимки.
На поверхности акриловых сфер не появляется зелень и грибок, поскольку акрил устойчив к воздействию любых биологических факторов.
Находясь в прозрачной акриловой «капсуле», человек ощущает эффект полного погружения в подводные красоты. Создается впечатление, будто между наблюдателем и морскими глубинами нет никакого барьера.
Персональный батискаф Manatee
Конструктор Эдуардо Гальвани разработал модель персонального бакискафа Manatee, с помощью которого каждый желающий при минимальной подготовке сможет исследовать океанические глубины. Аппарат оснащен надежными аккумуляторами и мощными двигателями, за счет чего упрощается его маневренность. Управлять этим чудом техники несложно - для этого достаточно освоить функционал главного джойстика и панели со встроенной операционной системой и сенсорным дисплеем. В кабину батискафа подается кислород из расчета 12-часовой работы плюс 100 резервных часов на случай аварии. Максимальная глубина погружения аппарата - более 9 километров. Кабина рассчитана на 4 человека. Максимальная скорость перемещения - 25 километров в час. Внешнее и внутреннее освещение организовано с помощью высокоинтенсивных светодиодов. Для остекления кабины пилота использовано устойчивое к высокому давлению акриловое стекло сферической формы, сквозь которое наблюдатель может рассмотреть подводный мир в деталях.
Подводная лодка Тритон 3300/3
Подводный аппарат Тритон 3300/3 стоимостью в три миллиона долларов рассчитан на погружение на глубину до одного километра. Кабина выполнена в виде огромного пузыря, для изготовления которого использовано акриловое стекло. Сквозь стекло открывается роскошный панорамный вид на подводные красоты. Для освещения глубоководного ландшафта используются светодиодные прожекторы.
Аппарат для подводных исследований C-Researcher 3
Голландская компания U-Boat Worx представила миру новинку - подводный аппарат C-Researcher 3, раотающий на глубине 1,7 км. Батискаф предназначен для проведения научных подводных исследований и рассчитан на 16 часов непрерывной работы. Восьмитонный аппарат оснащен специальными инструментами для видеосъемки, фотосъемки и создания трехмерных и двухмерных карт. С помощью роботизированных манипуляторов можно брать образцы растений, фауны или грунта со дна океана. Кабина аппарата - огромная прозрачная сфера из высокопрочного акрилового стекла, придающая субмарине восхитительный футуристичный вид. Кабина вмещает до 3 человек (пилот и два пассажира). Аппарат оснащен по последнему слову техники. Управление осуществляется при минимальном участии человека. Направление, маршрут, скорость, режим проведения исследований - все эти параметры можно регулировать с помощью сенсорного дисплея и эргономичной приборной панели.
Подводный аппарат C-Explorer 2
Еще один продукт компании U-Boat Worx предназначен для проведения исследований на глубине до 100 метров и проведения сеансов безопасного дайвинга. Подводный аппарат C-Explorer 2 весит 3 тонны, вмещает двух человек - пилота и пассажира. Время автономной работы на глубине - 8 часов. Несмотря на меньшую мощность и небольшие доступные глубины, аппарат выполняет такие же функции, как и вышеописанный C-Researcher 3. Несмотря на то, что основное назначение аппарата заключается в проведении серьезных научных исследований, это не мешает ему служить отличным инструментом для развлекательных экскурсий. Кабина аппарата изготовлена из прозрачной акриловой полусферы, благодаря которой панорамный обзор открывается на все 360 градусов.
Частная субмарина SeaBird
Компания AquaVenture изобрела самую быструю в мире частную субмарину SeaBird. Для этого разработчикам не пришлось устанавливать мегамощный двигатель и оснащать подводную лодку сверхсовременным оборудованием. Более того, в субмарине SeaBird вообще нет двигателя! Как удается подводной лодке разгоняться для высоких скоростей без двигателя? Очень просто. Аппарат прикрепляется толстым тросом к катеру, который плывет по поверхности воды. Скорость перемещения субмарины может достигать 40 километров в час, когда самые новые модификации полноценных аналогов перемещаются со скоростью 20-25 км/ч. Наличие тросового соединения ограничивает маневренность лодки, но при необходимости аппарат может работать под водой на глубине 90 метров в течение трех суток. Две кабины для пилота и пассажиров выполнены из прозрачных акриловых полусфер. Безусловно, такая конструкция вряд ли подойдет для проведения серьезных научных исследований, но как развлекательный экстрим-аттракцион она не имеет равных.
Подводная лодка на солнечных батареях
Reef Explorer
Дизайнер Герт-Ян ван Брегель создал концепцию подводной лодки, работающей на солнечных батареях. Данная модель предназначена не для научных исследований, а для развлечения. Лодка будет погружаться в воду не полностью, а лишь частично. Но даже такого погружения вполне достаточно, чтобы приблизиться к прекрасному подводному миру. Для беспрепятственного наблюдения за океаническими красотами корпус аппарата также планируется оснастить прочным акриловым остеклением.
Новейшие подводные аппараты проектируются таким образом, чтобы подводные исследования, экскурсии и путешествия были максимально безопасными и эффективными. Жесткие требования предъявляются к надежности и внешнему виду таких конструкций. Субмарины и батискафы с акриловым остеклением соответствуют всем этим требованиям.
Компания «АкрилШик» занимается изготовлением полусфер и сфер из качественного акрилового стекла. Мы производим конструкции различных размеров, в том числе экстремально большие. Мы гарантируем качество поверхности, надежность и прочность изготовленной продукции. Для получения более детальной информации о продукции и услугах компании свяжитесь с нашим менеджером.
Дата создания: 18 ЯНВ 2017 Автор "Акрилшик"Реализованые работы
Изготовление акрилового плантографа
Изготовление плантографа для сети аптек «Себа»
Выставочный образец из акрила
Выставочный образец из акрила для Международной выставки AQUA SALON
Этот термин часто используют для того, чтобы отделить подобные аппараты от субмарин. Однако в общем использовании словосочетание «подводная лодка» может применяться для описания корабля, который по техническому определению фактически является подводным аппаратом.
Существует много типов такого оборудования, включая как самодельные, так и промышленно созданные суда, которые иначе известны как машины с дистанционным управлением или ROV. Они имеют множество применений во всем мире, особенно в таких областях, как океанография, подводная археология, исследования океана, туризм, техническое обслуживание и восстановление оборудования, а также подводная видеосъемка.
История
Первое подводное судно было спроектировано и построено американским изобретателем Дэвидом Бушнелем в 1775 году в качестве средства для ввода взрывных зарядов на вражеские корабли во время американской войны за независимость. Устройство, получившее название «Черепаха Бушнелла», было овальным сосудом из дерева и меди. В нем устроены резервуары, заполненные водой (для погружения), а затем их опорожняли с помощью ручного насоса, чтобы всплыть на поверхность. Оператор использовал два гребных винта с рукояткой для перемещения по вертикали или сбоку под водой. У аппарата были маленькие стеклянные окна сверху и люминесцентная древесина, прикрепленная к корпусу, чтобы им можно было управлять в темноте.
"Черепаха Бушнелла" была впервые введена в эксплуатацию 7 сентября 1776 года в гавани Нью-Йорка, чтобы напасть на британский флагман HMS Eagle. В то время сержант Эзра Ли управлял этим подводным аппаратом. Ли успешно подвел "Черепаху" к нижней части корпуса "Орла", но не смог установить заряд из-за сильных течений воды. Однако на этом история данных видов транспорта не закончилась.
Характеристики
Помимо размера основное техническое различие между подводным аппаратом и субмариной заключается в том, что первый не является полностью автономным и может полагаться на вспомогательный объект или судно для пополнения топлива и дыхательных газов. Некоторые аппараты работают на «тросе» или «пуповине», оставаясь связанными с тендером (субмарина, надводный корабль или платформа). Они, как правило, имеют меньший радиус действия и работают в основном под водой, поскольку большинство бесполезно на поверхности. Подводные лодки (аппараты) способны погрузиться на глубину более 10 км (6 миль) ниже поверхности воды.
Субмарины могут быть относительно небольшими, содержать только небольшую команду и не иметь жилых помещений. Они часто имеют очень ловкую конструкцию, снабженную винтами пропеллера или насосами.
Технологии
Существует пять основных технологий, используемых при проектировании подводных аппаратов. Однополярные аппараты имеют корпус под завышенным давлением, а их пассажиры при этом находятся под нормальным атмосферным давлением. Они с легкостью выдерживают высокое давление воды, которое во много раз превышает внутреннее.
Другая технология, называемая давлением окружающей среды, поддерживает одинаковую нагрузку как внутри, так и снаружи сосуда. Это уменьшает давление, которое должен выдерживать корпус.
Третья технология - это «мокрая субмарина». Под термином подразумевается транспортное средство с затапливаемой внутренней частью. Как в водной, так и в атмосферной среде нет необходимости использовать оборудование SCUBA, пассажиры могут нормально дышать, не надевая ни одно дополнительное устройство.
Рекорды
За счет тросового вытяжения подводные аппараты могут погружаться на большие глубины. Батискаф "Триест" был первым достигшим самой глубокой части океана (почти на 11 км (7 миль) ниже поверхности) на дне Марианской впадины в 1960 году.
Китай с его проектом Цзяолун в 2002 году был пятой страной, которая отправила человека на 3500 метров ниже уровня моря, следуя за США, Францией, Россией и Японией. Утром 22 июня 2012 года погрузочно-разгрузочный комплекс Цзяолун установил рекорд глубокого погружения, когда три человека спустились на 22 844 фута (6 963 метра) в Тихий океан.
Среди наиболее известных и самых длинных в эксплуатации подводных аппаратов - глубоководный исследовательский корабль DSV Alvin, который укомплектован 3 людьми и способен погружаться на глубину до 4500 метров (14 800 футов). Он принадлежит флоту Соединенных Штатов, управляется системой WHOI и с 2011 года совершил более 4 400 погружений.
Джеймс Кэмерон сделал рекордное погружение на дно Глубины Челленджера, самой глубокой известной точки Марианской впадины, 26 марта 2012 года. Подводный корабль Кэмерона назывался Deepsea Challenger и достиг глубины 10 908 метров (35,787 фута).
Последние новинки
Совсем недавно частные фирмы Флориды выпустили серию аппаратов Triton Submarines. SEAmagine Hydrospace, Sub Aviator Systems (или SAS) и Нидерландская фирма Worx разработали небольшие подводные лодки для туризма и разведки.
Канадская компания, которая называется Sportsub, с 1986 года строит персональные рекреационные подводные лодки с конструкциями открытого пола (частично затопленные кокпиты).
Функциональные виды
Небольшие беспилотные подводные аппараты, называемые «морские дистанционно управляемые транспортные средства», или MROV, широко используются сегодня для работы в слишком глубокой или слишком опасной для ныряльщиков воде.
Такие аппараты помогают ремонтировать морские нефтяные платформы и прикреплять кабели к затонувшим кораблям, чтобы поднять их. Такие дистанционно управляемые транспортные средства прикреплены тросом (толстым кабелем, обеспечивающим питание и связь) с центром управления на судне. Операторы на корабле наблюдают видеоизображения, отправленные обратно от робота, и могут управлять пропеллерами и манипулятором аппарата. Затопленный «Титаник» был изучен именно таким транспортным средством.
Батискафы
Батискаф - это самоходный глубоководный погружной подводный корабль, состоящий из кабины экипажа, подобно батисфере, но подвешенный ниже поплавка, а не за поверхностный кабель, как в классическом дизайне батисферы. Многие рассматривают его как вид самоходного подводного аппарата.
Его поплавок заполнен бензином, легко доступен, плавуч и весьма прочен. Несжимаемость топлива означает, что цистерны могут быть очень легко сконструированы, поскольку давление внутри и снаружи резервуаров уравновешивается. Также емкости не имеют задачи полностью выдерживать любые перепады давления, тогда как кабина экипажа призвана оказать сопротивление огромной нагрузке. Плавучесть на поверхности можно легко уменьшить, заменив бензин водой, которая плотнее.
Этимология
Огюст Пикард, изобретатель первого батискафа, сочинил название «батискаф», используя древнегреческие слова βαθύς bathys («глубокое») и σκάφος skaphos («судно» / «корабль»).
Функционирование
Чтобы спуститься, батискаф затапливает воздушные резервуары морской водой. Но в отличие от подводной лодки, жидкость в его затопленных емкостях не может быть смещена со сжатым воздухом, чтобы подняться. Это связано с тем, что давление воды на глубинах, для которых корабль был предназначен для работы, слишком велико.
Например, нагрузка в нижней части Challenger Deep - аппарата, на котором плавал сам Джеймс Кэмерон - более чем в семь раз превышает давление в стандартном цилиндре сжатого газа типа H. Для равновесия этот аппарат использовал железные грузы. Контейнеры с ними состоят из одного или нескольких цилиндров, которые открыты на дне на протяжении всего погружения, а груз удерживается на месте электромагнитом. Это отказоустойчивое устройство, так как оно не требует повышения мощности.
История батискафов
Первый батискаф был назван FNRS-2 - в честь Национального фонда рекреационных исследований - и был построен в Бельгии с 1946 по 1948 год Огюстом Пикардом. FNRS-1 был воздушным шаром, используемым для подъема Пикарда в стратосферу в 1938 году.
Движение первого батискафа было обеспечено электродвигателями с батарейным питанием. Поплавок составил 37 850 литров авиационного бензина. В нем не было туннеля доступа. Сфера должна была быть загружена и выгружена на палубе. Первые плавания подробно описаны в книге Жака Кусто «Тихий мир». Как говорится в повествовании, «судно безмятежно выдержало давление глубин, но было уничтожено незначительным шквалом». FNRS-3 был новым подводным аппаратом, использующим экипажную сферу от поврежденного FNRS-2 и новый, более крупный, 75,700-литровый поплавок.
Второй батискаф Piccard был куплен ВМС США у Италии в 1957 году. В нем было два груза с водяным балластом и одиннадцать резервуаров плавучести, содержащих 120 000 литров бензина. Позже был изобретен подводный аппарат "Посейдон".
В 1960 году батискаф, несущий сына Пикара Жака и лейтенанта Дона Уолша, достиг самого глубокого известного места на поверхности Земли - Глубины Челленджера в Марианской впадине. Бортовые системы указали глубину 37 800 футов (11 521 м), но впоследствии она была исправлена до 35 813 футов (10 916 м) с учетом изменений, вызванных соленостью и температурой.
Аппарат был оснащен мощным источником энергии, который, осветив маленькую рыбу, подобную камбале, поставил вопрос о том, существовала ли жизнь на такой глубине в полном отсутствии света. Экипаж батискафа отметил, что дно состояло из диатомового ила и сообщал о наблюдении какого-то типа камбалы, напоминающего подошву, длиной около 1 фута и 6 дюймов в поперечнике, лежащей на морском дне.
В 1995 году японцы отправили автономный подводный аппарат на эту же глубину, но позже он был потерян в море. В 2009 году команда из Океанографического института Вудс-Хоул отправила роботизированную подводную лодку по имени "Нереус" на дно впадины.
Изобретение батисферы
Батисфера (от греческого βαθύς, бана, «глубокая» и σφαῖρα, сфайра, «сфера») была уникальной сферической глубоководной подводной лодкой, которая управлялась дистанционно и опускалась в океан на тросе. Она использовалась для проведения серии погружений у берегов Бермудских островов с 1930 по 1934 год.
Батисфера была спроектирована в 1928 и 1929 годах американским инженером Отисом Бартоном и стала известна благодаря тому, что натуралист Уильям Биб использовал ее для изучения подводной дикой природы. По своему строению батисфера близка к торпедному подводному аппарату.
