Некоторое время назад мир облетела видеозапись американского беспилотного летательного аппарата, выполняющего автоматическую посадку и взлёт с борта авианосца. Новостные программы и интернет-блогеры активно обсуждали новые технологии, вспоминали агрессивных роботов из голливудских блокбастеров и размышляли о том, как изменятся военные действия с началом широкого применения подобной техники. Однако от внимания широкой общественности и неспециалистов ускользнул тот факт, что в подводном мире уже десятилетия действуют автономные аппараты, реализующие не менее, а то и более сложные алгоритмы, успешно выполняющие научные, экспериментальные и, конечно, военные задачи. И относительно недавно к известным и ставшим уже привычными (для специалистов) автономным необитаемым подводным аппаратам с традиционным гребным винтом (АНПА, или AUV – Autonomous Underwater Vehicle) добавился совершенно новый класс аппаратов с другим принципом движения – подводные планеры, или глайдеры (англ. glider – планер).
Термин «планер» крайне удачно описывает как принцип действия этих аппаратов, так и их основные отличия от традиционных АНПА, которые в данной аналогии можно считать «самолётами». Скорость планера невелика, зато длительность его полёта зависит не от запаса топлива, а лишь от желания пилота. Планер обладает крайне низким уровнем шумов, малозаметен и скрытен. Именно эти качества и легли в основу создания подводных глайдеров.
Принцип перемещения глайдера – гидродинамический и заключается в следующем: подводный планер перемещается по синусоидальной траектории. В верхней части синусоиды (на/у поверхности) аппарат посредством специального устройства (так называемого привода изменения плавучести – variable buoyancy engine) приобретает отрицательную плавучесть, а путём перемещения в нос специального балласта (обычно в этой роли выступает АКБ самого аппарата) – конструктивный дифферент на нос. Опустив носовую часть, аппарат начинает погружаться. В классической конструкции глайдер имеет крылья симметричного профиля, которые улучшают его гидродинамическое качество и позволяют планировать со скоростью от 0,1 до 1 узла; также существуют и бескрыльевые глайдеры с уменьшенным качеством, но увеличенной скоростью. По достижении заданной глубины привод плавучести активизируется, аппарат приобретает положительную плавучесть, а балласт смещается в корму – и аппарат начинает всплывать под тем же углом, под которым ранее погружался. По достижении заданной минимальной глубины глайдер готов начать новый цикл погружения либо всплыть для выполнения сеанса связи и определения места. Некоторые глайдеры (например, проект SPRAY) реализуют сеанс связи достаточно нетрадиционным способом – поворачиваясь на 90% вокруг продольной оси, т. к. их антенны находятся в законцовке одного из крыльев (рис. 1). У более традиционных аппаратов антенны цифровой спутниковой связи, радиомодем и другие средства связи находятся в верхней части хвостового оперения либо в специальной антенне за кормой, которая оказывается высоко над водой при увеличении дифферента аппарата на нос.
Управление по курсу достигается традиционно (с помощью рулей) либо с помощью перемещения того же балласта, но не в продольной, а в поперечной плоскости.
Также необходимо отметить существование аппаратов типа «летающее крыло» (в данном случае, скорее «плавающее крыло»), созданных в 2004 г. в рамках проекта Liberdade планеров XRAY, способных вести наблюдение за АПЛ с помощью антенных массивов, расположенных в крыльях большого размера (рис. 2). Материалом для отдельной статьи могут стать проекты так называемых волновых глайдеров, использующих энергию солнца и волн для работы и ещё более автономных, чем глайдеры «традиционной» компоновки. Группировки из таких аппаратов, способных удерживаться на одном месте под действием ветров и течений, позволяют создавать разведывательные и противолодочные рубежи в различных областях Мирового океана.
Как видим, расходы энергии на движение и управление подводным планером крайне невелики и фактически присутствуют только в начальном и конечном участке траектории, при изменении плавучести и дифферента. Это позволило создавать аппараты автономностью свыше полугода.
Глайдеры могут решать ряд научных (океанографических, биологических и т. д.) задач, но основное преимущество перед АНПА они получают при применении в военных целях:
- высокая автономность: до 6 месяцев против 24–48 часов у АНПА;
- низкий уровень собственных шумов, малая заметность, высокая скрытность (отсутствует гребной винт и постоянно работающий двигатель, возникающие шумы крайне неспецифичны и трудны в опознании);
- возможность незаметного преодоления противолодочных и противодиверсионных рубежей в разведывательных целях и для доставки грузов;
- малые размеры и вес, делающие возможным запуск глайдеров вручную, с подручных плавсредств, десантирование на воду, запуск с «материнского» необитаемого судна или подводного аппарата;
- возможность длительного патрулирования указанного района;
- относительно невысокая цена, делающая возможным среднесерийное производство и групповое использование.
Особый интерес вызывает активнейшим образом развивающаяся сейчас идеология и концепция группового применения робототехнических средств (SWARM-технологии), в которой глайдерам отведено заметное место. С помощью алгоритмов стайного поведения, наличия надводных и донных узлов связи (например, донных станций, разрабатываемых компанией OceanWorks), взаимодействия с безэкипажными надводными судами, АНПА традиционной компоновки, БПЛА и спутниковыми каналами цифровой связи, вышеупомянутыми волновыми глайдерами, «стая» глайдеров может успешно и крайне эффективно как в боевом, так и экономическом отношении решать широчайший спектр как оборонных, так и активных боевых задач, от создания разведывательного заслона вблизи баз предполагаемого противника и до доставки в заданную точку и установки на грунт различных оружейных комплексов.
Необходимо отметить, что если в области АНПА Российская Федерация обладает достаточным заделом и научно-практическим потенциалом, то в области подводных планеров, а главное – в создании интегрированных, посвящённых единой концепции систем подводно-надводной робототехники, в которых аппараты той или иной конструкции являются лишь составной частью, наблюдается прискорбное отставание, которое необходимо как можно скорее сокращать – чтобы очередные кадры выполняющего ту или иную операцию боевого робота не казались научной фантастикой, а рождали уверенность в наличии ответного потенциала.
ЗАО «Научно-производственное предприятие подводных технологий «ОКЕАНОС»
194295, Россия, Санкт-Петербург, ул. Есенина, д. 19/2
Тел./факс: +7 (812) 517-09-19, e-mail: office@oceanos.ru
http://www.oceanos.ru
