Робототехнические подводные аппараты для исследования недр Арктики.

Сейчас успешно реализуются проекты по созданию аппаратов нового поколения, с новыми технологическими характеристиками на основе бортового высокоточного оборудования, предназначенного для обслуживания подводных нефтегазовых сооружений и трубопроводов, выполнения комплексных исследований и работ на морских шельфах и глубоководных работ. Спектр направлений деятельности с применением подводных роботов в интересах морских энергетических и добывающих компаний достаточно широк. В частности, он включает выполнение геологоразведочных работ на континентальном шельфе, проведение инженерных изысканий при проектировании морских нефтегазопромысловых сооружений и подводных трубопроводов, а также контроль внешнего состояния подводной части морских нефтегазопромысловых сооружений и подводных трубопроводов. Решение этих задач неизбежно влечет за собой дополнительные исследования по созданию более совершенных робототехнических систем и технологий, расширению функциональных возможностей аппаратов при работе в условиях сложной подводной среды, способных осуществлять обозначенный круг рабочих миссий, функций и подводных операций. Одним из главных приоритетов в вопросах практического применения подводных роботов в ближайшем будущем может стать их использование в программах по освоению ресурсов российского арктического шельфа. В общей структуре технических средств, призванных решать задачи по исследованию и освоению Арктики, роботизированные подводные технические средства должны получить важную роль.

Конфигурация

Аппараты оснащены большим количеством исследовательского оборудования, развитой навигационной системой, мощной энергетикой. На первый план выступает функциональная насыщенность аппарата. При этом общая структура аппарата фактически остается неизменной. Как правило, аппарат включает базовый набор систем и устройств, образующих подводный работ, обеспеченный средствами энергетики, управления, навигации, связи и несущего полезную нагрузку в виде различного научного оборудования. Кроме того, на судне-носителе размещается оборудование управления, обеспечивающее оперативный контроль и сопровождение миссий аппарата с использованием гидроакустического канала связи. Эксплуатационные и потребительские характеристики подводных роботов формируются развитой системой бортового автоматического управления. Система организует работу и контролирует состояние бортовых устройств и корпусной системы аппарата, осуществляет сбор и накопление информации, а также обеспечивает обработку данных поисковых систем. Кроме того, система взаимодействует с судовым комплексом управления аппарата. Дистанционное изменение миссии аппарата осуществляется средствами гидроакустической системы связи. Последняя также используется для оперативного получения данных о текущем состоянии аппарата.

Навигационное обеспечение и контрольКлючевым фактором эффективного выполнения миссий подводного робота в неизвестной и малодоступной среде является навигация. В навигационном оснащении современных аппаратов используются элементы бортовой автономной, гидроакустической и спутниковой систем навигации. Гидроакустический комплекс навигации и связи включает в себя систему с длинной базой (ГАНС-ДБ), систему с ультракороткой базой (ГАНС-УКБ), систему связи, работающую в режимах телеуправления и телеметрии, системы дальнего и ближнего приведения. Географическая привязка всего пространственно распределенного комплекса обеспечивается с помощью приемников спутниковой навигации, а для экстренной связи и телеуправления, когда аппарат находится на поверхности воды, используются радиомодемы. В состав бортовой автономной навигационной системы (БАНС) входят инерциальная навигационная система (ИНС), эхолокационная система (ЭЛС), приемник GPS, навигационно-пилотажные датчики (глубиномер, магнитный и гироскопический компасы, датчики крена и дифферента, измеритель абсолютной скорости – доплеровский лаг (ДЛ), датчики угловых скоростей). В зависимости от конфигурации БАНС доставляемая измерителями информация используется для повышения надежности и точности работы системы. Собственно БАНС представляет собой распределенный модуль, который состоит из системы счисления пути, ИНС и приемника GPS, работающих под управлением локальной вычислительной сети. Автономные навигационные средства в таком составе способны обеспечить осуществление программных миссий и накопление информации о состоянии аппарата в процессе движения.

Поисковые и измерительные устройства и системы

Гидролокаторы обеспечивают зондирование поверхности дна, накопление информации на борту аппарата и визуализацию накопленной информации после подъема аппарата. Имеется возможность передачи фрагментов изображения в процессе миссии по гидроакустическому каналу связи на борт обслуживающего судна. Телевизионная система обеспечивает покадровую черно-белую или цветную фотосъемку дна при движении аппарата на расстоянии до 5 м от дна с периодом съемки 2, 5, 10 секунд при скорости до 1,5 м/с. Электромагнитный искатель обеспечивает обнаружение металлосодержащих объектов и определение ориентации аппарата по отношению к обнаруженному объекту. Акустический профилограф предназначен для вертикального зондирования структуры грунта морского дна.   Измеритель параметров среды обеспечивает сбор и накопление данных о давлении (глубине), температуре, электропроводимости воды и пр.

 Работа аппарата «Исследователь» в Арктике

Изложенные выше характеристики подводных роботов многоцелевого назначения реализованы в настоящее время в автономном подводном необитаемом аппарате «Исследователь», разработанном ОАО «Газпром». Первый опыт практического использования аппарата получен в высоких полярных широтах подо льдом, 12 марта в Северном Ледовитом океане. Погружение и всплытие аппарата осуществлялось через полынью размером около 70 х 150 м при состоянии ледового покрытия примерно 9,5 балла (сплошной лед с отдельными редкими полыньями размером до сотни метров) и при скорости дрейфа ледового поля до 0,5 узла. За короткий срок были выполнены исследования геологических характеристик дна на площади более 50 кв. км на глубинах 1400–1600 м. АНПА «Клавесин» представляет собой многофункциональный комплекс, оснащенный развитыми средствами автономной и гидроакустической навигации и связи, реконфигурируемой системой управления, которая позволяет выполнять обзорно-поисковые и обследовательские работы автономно или с применением средств гидроакустического телеуправления. Навигационное обеспечение, в условиях подледного использования автономного аппарата необходимо не только для точной координатной привязки проводимых работ, но и в значительной степени для оперативного контроля и гарантии возвращения аппарата «Исследователь» к обеспечивающему судну. Хорошая навигационная обеспеченность комплекса «Исследователь» позволила с высокой эффективностью выполнить ряд исследовательских работ при проведении глубоководных погружений подо льдом в высоких широтах. В ходе экспедиции подводным аппаратом была выполнена батиметрическая съемка участка морского дна площадью 50 кв. км, гидролокационная съемка поверхности морского дна, акустическое профилирование грунта, маршрутная фотосъемка отдельных участков морского дна и измерения температуры и электропроводности морской воды. Суммируя полученный опыт можно обозначить основные преимущества применения роботов в сложных условиях Арктики. Роботы должны стать частью комплекса оборудования, предназначенного как для исследований по определению внешних границ континентального шельфа России в арктическом бассейне, так и для использования в программах по освоению ресурсов российского арктического шельфа.

описание принято.