ВЛАДИВОСТОК. Приехав с Стартап-туром во Владивосток, мы не могли не обратить свое внимание на такой важный для региона и всей страны технологический актив Приморья как подводное роботостроение. Тем более, что одним из победителей тура, в ИТ треке в результате стал Никита Коноплин из Артема с проектом «Программное средство управления подводными аппаратами». «Если что-то есть в нашей робототехнике славное и передовое – то это, прежде всего, подводная робототехника. Россия в числе лидеров этой отрасли. Просто отрасль еще очень юная – общее число мировых продаж аппаратов в 2013 году составило около сотни единиц», - прокомментировал нынешнее состояние дел в подводной робототехнике руководитель Робототехнического центра ИТ кластера Альберт Ефимов в своей публикации в разделе Skolkovo Robotics.
В сфере подводной робототехники в нашей стране действительно есть неплохие наработки и свои гуру мирового уровня, отраслевые лидеры. Один из ключевых центров компетенции на национальном уровне – «Институт проблем морских технологий» Дальневосточного отделения Академии наук России («ИПМТ ДВО РАН»). Институт тесно сотрудничает с Дальневосточным федеральным университетом (ДВФУ), который стал партнером «Сколково» и именно там вскоре будет размещено дальневосточное представительство Инновационного Центра. «ИПМТ» и «Инженерная школа ДВФУ» создали совместный «Научно-образовательный центр «Подводная робототехника». С его директором, член-корром. РАН, доктором технических наук Александром Щербатюком мы встретились в здании «ИПМТ» на исторической улице Суханова во Владивостоке, которая находится рядом со знаменитой бухтой Золотой Рог.
Александр Щербатюк испытывает в море новый подводный робототехнический аппарат (фото из личного архива А. Щербатюка)
Виды подводных аппаратов
Александр Федорович решил, что разговор с московским журналистом следует начать с ликбеза о том, что такое вообще подводная робототехника, поэтому давайте начнем «погружение» с азов:
Итак, подводные аппараты, рассказал директор Центра «Подводная робототехника», делятся на две основные группы: обитаемые и необитаемые. Далее, разумеется, речь пойдет только о необитаемых аппаратах. Они, впрочем, в свою очередь тоже делятся на виды: телеуправляемые и автономные. И тут (пока) все просто: первые связаны кабелем с постом оператора или обеспечивающим судном.
Как правило, такие телеуправляемые с ведущего корабля аппараты достаточно «долгоиграющие». В этой нише работают как маленькие аппараты класса «Гном» (весом ок. 40кг.), так и большие машины, весом до нескольких тонн, которые могут варить трубы, а также выполнять другие серьезные работы под водой. Другой класс – автономные необитаемые подводные аппараты. Как правило, они предназначены для покрытия больших площадей и зачастую подводные работы сначала (до прихода их «телеуправляемых собратьев») выполняются именно такими аппаратами. С их помощью в заданной акватории находятся какие-то объекты, а затем телеуправляемые аппараты досматривают подводные объекты и обследуют, в том числе с помощью манипуляторов.
робот "Подводный инспектор", созданный при участии Инженерной школы ДВФУ, может работать как под водой, так и на земле (фото Sk.ru)
В принципе, это те основы, которые нужно понимать о подводных роботах, а теперь давайте обратимся к чуть более сложным материям: применению их на практике и перспективам коммерциализации. Сразу оговоримся о главном слабом месте автономного аппарата в принципе и подводные тут не исключение. По словам директора научно-образовательного центра «Подводная робототехника», он заключается в том, что аккумуляторов хватает только на 10-12 часов, максимум сутки, работы. Правда, крупные аппараты, с большим количеством аккумуляторов на борту могут продержаться и до трех суток. Впрочем, для обеспечения более долговременной работы есть аппараты с солнечными панелями. В светлое время суток они на поверхности – заряжая аккумуляторы и общаясь с центром, с заходом солнца начинают погружение.
Спектр применения подводных роботов
Как сказал Александр Щербатюк, роботизированные аппараты, прежде всего, применяются в высокоточном картографировании. Дело в том, что если делать картографирование только с судна, когда еще далеко до дна, то получается довольно низкое разрешение. А подводные аппараты-роботы могут работать в 10 метрах от дна, максимально точно обследуя рельеф. И здесь мы подходим к первой сфере массового применения роботов-подводников. Речь пойдет, как многие уже, наверно, догадались, об обследовании подводных трубопроводов. Человечество заложило на дно мирового океана огромное количество трубопроводов. По своей протяженности и разветвленности особенно выделяются подводные трубопроводные системы, находящиеся на дне Мексиканского залива, Северного моря, в Персидском заливе и на Балтике. Конечно, мировое сообщество регулирует использование этих потенциально довольно опасных для нашего общего океана промышленных объектов. По международным правилам требуется минимум 2 раза в год инспектировать подводные трубопроводы.
Дело в том, что у морского дна действуют мощные подводные течения, а на большой глубине трубы кладут на грунт, там, где он более-менее ровный. Но из-за течений из-под трубы вымывается песок, образуются провисы. Такие места надо заранее идентифицировать и предпринять меры. Кроме того, мощное течение может сдвинуть трубу с места или надвинуть на скалу, вокруг нее могут упасть затонувшие объекты. Нельзя сбрасывать со счетов и угрозу терроризма.
Но если эти виды работ теоретически еще могут сделать телеуправляемые субмарины, то подледные работы можно выполнить только с помощью автономных аппаратов. Много работ выполняется для глубоководных биологов. «Это очень полезный инструмент для экологического мониторинга. Если кто-то сбросил с корабля, скажем, бочку с химикатами – ее найти будет просто невозможно, а подводный аппарат по шлейфу от выброса в воду химикатов может точно выйти на источник, установить координаты, достать и обезвредить упавший или выброшенный с корабля опасный предмет. С помощью подводных аппаратов, заданный участок, оконтуривается, сообщаются точные координаты объектов», - сказал Щербатюк.
Морской автономный робототехнический комплекс /МАРК/, в действии (видео ИПМТ)
Технология востребована также предпринимателями, выращивающими морекультуры: рыбу, креветки, акватории и садки с морекультурами роботы обследуют на предмет мониторинга их состояния, выполняя также охранные функции. С помощью подводных аппаратов также можно калибровать спутниковые данные. Подводный робот также может довольно точно определять наличие биопланктона и гидробионтов (небольшие морские животные типа губок, звезд, иглокожих и т.д.). Сейчас, рассказал ученый, для их изучения буквально варварски используется донный трал. При этом при срезе тралом остается просто вспаханное дно, мертвое, как в тундре, где гусеницами вездеходов на многие годы снимается верхний плодородный слой. «Если эти работы выполнять подводным аппаратом-роботом, то он просто делает фото съёмк и мы можем посчитать, сколько объектов в кадре, зная площадь, оценить запасы донных гидробионтов, это самая экологичная и безопасная практика», - рассказывает Александр Щербатюк. И у связистов, рассказал директор Научно-образовательного центра «Подводная робототехника», также довольно часто возникает потребность в ремонте и поиске подтверждений: старые кабели связи проходят через места якорных стоянок, в результате случаются обрывы.
Примеры выполненных работ:
«ИПМТ» считает одним из своих самых больших достижений разработку аппарата, работавшего на глубине до 6 километров. Аппарат «Клавесин Р1» (весом 2.5 тонны), разработанный в институте, успешно работал вблизи хребта Ломоносова, в районе Северного полюса: сканировал
робот исследует газовые гидраты на Байкале (фото ИА "Байкал 24")
рельеф, доказывая миру, что этот участок дна принадлежит России, являясь продолжением континентального шельфа нашей страны. Под руководством Щербатюка был разработан 200- килограммовый аппарат «ММТ-3000» для обследования газовых гидратов. Газогидрат - метаносодержащий газ, потенциально очень мощный источник энергии. Он выходит на поверхность дна, где холод и высокое давление: там он превращается в подобие
газовый гидрат-топливо будущего (фото фото Института физики Земли РАН им. О.Ю. Шмидта)
кристаллического снега и оседает, образуя огромные подводные «сугробы». Ученые считают, Запасы газогидратов в 10 раз превышают разведанные сухопутные запасы натурального газа. Концентрация метана в морской воде исследовалась ИПМТ подводными роботами в бухте Новгородская, залив Посьет (Японское море). Технология показала свою крайнюю эффективность, по сравнению с традиционным методом: до этого пробу каждый раз приходилось везти в лабораторию для проверки концентрации, в «ИПМТ» научились просто ставить датчик метана, и в режиме реального времени получать данные о концентрации.
Ну и, конечно, самое, наверно, главное для самого Владивостока: два знаменитых вантовых моста, связавшие разные части столицы Приморья и ставшие символом города: нужно было исследовать дно, на котором, ка выяснилось, лежали даже затонувшие снаряды, причем еще со времен Первой мировой войны.
ДВФУ – Чемпион!
«ДВФУ», наряду с питерским «ЛИТМО», московским «Физтехом», «МГТУ» и другими ведущими техническими вузами страны является кадровой основой российской подводной робототехники. Александр Щербатюк рассказал, что в рамках научно-образовательного центра создана команда, которая потом объединилась с «ДВФУ», стала единой. Выступая с 2008 года, эта команда уже дважды становились чемпионами мира в классе телеуправляемых аппаратов.
В 2014 году в студенческих соревнованиях в классе телеуправляемых аппаратов впервые приняла участие команда «Морского госуниверситет им. адмирала Г. И. Невельского» (Владивосток). Она заняла 4-ое место среди около 40 команд ведущих университетов мира. Также успешно выступили и две другие российские команды – студенты МГТУ им. Н.Э.Баумана заняли второе место, а команда ДВФУ была третьей.В 2015 году в Сингапуре прошел третий чемпионат Азии SAUVC 2015 в классе автономных необитаемых подводных аппаратов. Команда ДВФУ, которая в единственном числе представляет Россию на соревнованиях данного класса, заняла второе место.
Робототехническая команда ДВФУ и машина, принесшая серебро на чемпионате Азии (фото ДВФУ)