Wykorzystanie bezzałogowych pojazdów nawodnych i podwodnych różnego typu, a także innych systemów zrobotyzowanych w rozwiązywaniu szerokiego zakresu zadań w interesie sił morskich i straży przybrzeżnej czołowych krajów świata stało się w ostatnich latach powszechne i ma tendencję do do dalszego szybkiego rozwoju.
Jednym z powodów, dla których specjaliści z marynarki wojennej przywiązują uwagę do tworzenia robotów podwodnych, jest wysoka skuteczność ich bojowego użycia w porównaniu z tradycyjnymi środkami, jakimi do tej pory dysponowały dowództwa sił morskich państw świata. Na przykład podczas inwazji na Irak dowództwu grupy US Navy w Zatoce Perskiej za pomocą autonomicznych bezzałogowych pojazdów podwodnych udało się usunąć miny i inne niebezpieczne obiekty z min oraz inne niebezpieczne obiekty z obszaru wodnego zatoki za pomocą powierzchni ćwierć mili kwadratowej (ok. 0,65 km2), mimo że, jak zauważył jeden z przedstawicieli Marynarki Wojennej USA korespondentowi Associated Press, typowy oddział nurków górniczych zająłby 21 dni na to.
Jednocześnie lista zadań rozwiązywanych przez bezzałogowe pojazdy podwodne stale się poszerza, a oprócz tych tradycyjnych i najczęstszych – poszukiwanie min i obiektów wybuchowych, wykonywanie różnych operacji podwodnych, a także rozpoznanie i obserwacja - obejmuje już rozwiązywanie zadań szokowych i pracę nad bardziej złożonymi i wcześniej niedostępnymi dla „Robotów na szelkach” w strefie przybrzeżnej, gdzie muszą niszczyć miny i inne elementy obrony przeciwzwodnej wroga. Specyficzne warunki ich bojowego wykorzystania to płytka woda, silne prądy pływowe, falowanie, trudna topografia dna itp. - W efekcie prowadzą do powstania mechanizmów charakteryzujących się dużą złożonością techniczną i oryginalnością zastosowanych rozwiązań. Jednak ta oryginalność często schodzi na dalszy plan: klient nie jest jeszcze gotowy na masowe wprowadzenie takich potworów stworzonych przez człowieka do wojska.
KOMPOZYT METALOWY „RAK”
Jednym z pierwszych robotów wojskowych stworzonych do pracy na obszarze „plaży” w ramach przygotowań do operacji amfibii, może być mały autonomiczny robot podwodny ze skorupiaków, znany jako Ambulatory Benthic Autonomous Underwater Vehicle, co można przetłumaczyć z angielskiego jako „walking benthic”. (na dole) autonomiczny pojazd podwodny”.
Ten ważący zaledwie 3,2 kg aparat został opracowany z inicjatywy specjalistów z Marine Science Center of Northeastern University z siedzibą w Bostonie, Massachusetts (USA), pod kierownictwem dr. Josepha Ayersa. Zleceniodawcą pracy była Dyrekcja ds. Badań Marynarki Wojennej USA (ONR) oraz Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Ministerstwa Obrony USA (DARPA).
Urządzenie jest dolnym autonomicznym robotem tzw. klasy biomimetycznej (roboty podobne do niektórych próbek świata zwierzęcego. - V. Sch.), który wygląda jak rak i jest przeznaczony do prowadzenia rozpoznania i akcji minowania w litoralu strefy i na pierwszej linii brzegowej, a także na dnie rzek, kanałów i innych płytkich zbiorników naturalnych i sztucznych.
Robot posiada korpus wykonany z wytrzymałego materiału kompozytowego o długości 200 mm i szerokości 126 mm, osiem nóg mechanicznych o trzech stopniach swobody każda, a także parę nóg przednich, podobnych do krabowych lub krabowych pazurów oraz jedną tylną, przypominające ogon kraba, powierzchnie do hydrodynamicznej stabilizacji robota pod wodą o długości około 200 mm każda (czyli każda powierzchnia ma porównywalną długość z korpusem robota). Mechaniczne nogi są wprawiane w ruch przez sztuczne mięśnie wykonane ze stopu niklowo-tytanowego z efektem pamięci kształtu (stop z pamięcią kształtu NiTi), a twórcy zdecydowali się na zastosowanie w napędach modulacji szerokości impulsu.
Działaniami robota steruje kontroler sieci neuronowej, który implementuje model behawioralny zapożyczony przez twórców z życia homarów i dostosowany do warunków bojowego wykorzystania tych robotów. Ponadto specjaliści z Northeastern University wybrali homara amerykańskiego jako źródło do opracowania behawioralnego modelu omawianego robota.
„Sposoby i zachowania, które homary wykorzystywały do znajdowania pożywienia przez tysiąclecia, mogą być równie dobrze wykorzystywane przez robota do znajdowania min” – powiedział kierownik projektu, dr Joseph Ayers z Centrum Nauk Morskich Northeastern University.
Pokładowy system sterowania robota onkologicznego oparty jest na systemie obliczeniowym typu Persistor opartym na mikroprocesorze Motorola MC68CK338, a ładowność urządzenia obejmowała system komunikacji hydroakustycznej, kompas oraz inklinometr / akcelerometr oparty na MEMS (MEMS - system mikroelektromechaniczny).
Tak wyglądał typowy scenariusz użycia bojowego tego robota. Grupa zrobotyzowanych raków jest dostarczana na obszar zastosowania specjalnym transporterem w kształcie torpedy (miał on stworzyć coś w rodzaju podwodnej wersji małego kontenera używanego w lotnictwie). Roboty po rozproszeniu, zgodnie z ustalonym programem, musiały przeprowadzić rozpoznanie lub dodatkowe rozpoznanie wyznaczonego obszaru, rozpoznać elementy systemu obrony przeciwlotniczej przeciwnika, szczególnie w odniesieniu do min i innych obiektów wybuchowych itp. W przypadku produkcji na dużą skalę cena zakupu jednego zrobotyzowanego raka może wynosić około 300 USD.
Wydaje się jednak, że sprawa nie wyszła poza budowę kilku prototypów i ich krótkie testy. Główny potencjalny klient, Marynarka Wojenna, która początkowo przeznaczyła na te badania około 3 mln USD, nie wyraziła dalszego zainteresowania projektem: ostatnim razem, gdy rozwój Northeastern University został zademonstrowany specjalistom dowództwa Marynarki Wojennej USA, najwyraźniej w 2003. Prawdopodobnie wśród uczestników tych wystaw, na których prezentowano ten wynalazek, nie było klientów.
KRAB "ARIEL II"
Próbę stworzenia robota opartego na cechach konstrukcyjnych „owoców morza”, a konkretnie – kraba, podjęli również specjaliści z amerykańskiej firmy „AyRobot”. Firma jest dziś jednym z wiodących na świecie projektantów i producentów robotów różnego typu do celów wojskowych i cywilnych, a wielkość ich dostaw od dawna szacowana jest na miliony. Założona w 1990 roku firma od 1998 roku regularnie angażuje się w interesy DARPA lub innych oddziałów agencji wojskowych i bezpieczeństwa Stanów Zjednoczonych, a także innych krajów świata.
Robot opracowany przez specjalistów firmy został nazwany Ariel II i jest sklasyfikowany jako Autonomous Legged Underwater Vehicle (ALUV). Przeznaczony jest do wyszukiwania i usuwania min i różnych przeszkód w systemie obrony przeciwamfibijnej przeciwnika, zlokalizowanym w przybrzeżnej strefie płytkiej wody oraz na „plaży”. Według twórców cechą robota jest jego zdolność do działania nawet w stanie odwróconym.
„Ariel II” waży około 11 kg i może zabrać ładowność do 6 kg. Długość korpusu aparatu wynosi 550 mm, maksymalna długość dla manipulatorów z kompasem i pochyłomierzem to 1150 mm, szerokość 9 cm w niskim położeniu i 15 cm - na uniesionych „nogach”. Robot może pracować na głębokości do 8 m. Źródło zasilania - 22 baterie niklowo-kadmowe.
Strukturalnie „Ariel II” to urządzenie przypominające kraba z głównym korpusem i sześcioma przymocowanymi do niego nogami, które mają dwa stopnie swobody. Cały docelowy sprzęt elektroniczny umieszczony na pokładzie „kraba w mundurze” powinien, zgodnie z planem twórców, znajdować się w zaplombowanym module. Docelowy system zarządzania obciążeniem jest rozproszony. Prace nad tym robotem minowym były realizowane na podstawie kontraktów wystawionych przez agencję DARPA i US Navy Research Office.
Scenariusz bojowego użycia tych robotów jest pod wieloma względami podobny do opisanego powyżej, z jedną tylko różnicą: robot miał tryb niszczenia min. Po znalezieniu miny robot zatrzymał się i zajął pozycję w bezpośrednim sąsiedztwie miny, czekając na polecenie. Po otrzymaniu odpowiedniego sygnału ze stanowiska dowodzenia robot zdetonował minę. Tym samym „stado” tych robotów mogło jednocześnie niemal całkowicie lub nawet całkowicie zniszczyć przeciwpancerne pole minowe w rejonie planowanego desantu desantowego. Deweloper zaproponował też opcję, która nie przewidywała roli kamikaze: robot po prostu podłożył ładunek wybuchowy na minę i wycofał się na bezpieczną odległość przed wybuchem.
Jeden z prototypów robota - poszukiwacz min "Ariel". Zdjęcie ze strony www.irobot.com
Ariel II zademonstrował swoją zdolność do wyszukiwania min podczas co najmniej trzech testów. Pierwszy został przeprowadzony na płytkim obszarze przybrzeżnym w rejonie Riviera Beach, w pobliżu miasta Riviera w stanie Massachusetts; drugi znajduje się w rejonie Panama City na Florydzie, finansowany przez Boeing Corporation, a trzeci w rejonie Monterey Bay dla National Geographic Group. Podobno projekt ten nie doczekał się dalszego rozwoju (m.in. ze względu na dalekie od jednoznacznych wyników tych testów), a klient wojskowy, który sfinansował prace w pierwszym etapie, rzekomo uważał kolejne opracowanie tej samej firmy za bardziej obiecujące, znane jako „ Transfibian”i omówione poniżej. Chociaż i tutaj nie wszystko jest takie proste.
„TRANSFIBIA” Z MASSACHUSETS
Kolejny bezzałogowy pojazd podwodny do pracy w strefie przybrzeżnej, który jest notowany przez firmę „AyRobot”, nie został pierwotnie opracowany przez jej specjalistów, ale odziedziczył po firmie „Nekton Corporation”, którą nabyła we wrześniu 2008 roku za 10 mln USD
Urządzenie to zostało nazwane „Transphibian” (Transphibian) i zostało stworzone w interesie wojska do wyszukiwania i niszczenia min różnego typu poprzez samodetonację za pomocą pokładowego ładunku wybuchowego o masie 6,35 kg i sygnału dostarczonego przez zdalnego operatora.
„Transfibian” to niewielki (przenośny) autonomiczny bezzałogowy pojazd podwodny o długości około 90 cm, którego główną różnicą w porównaniu z innymi okrętami podwodnymi działającymi na miny w strefie przybrzeżnej jest zastosowanie połączonej metody ruchu: w słupie wody urządzenie porusza się za pomocą dwóch par „płetw”, jak ryba lub płetwonogi, i wzdłuż dna, za pomocą tych samych „płetw”, już się czołga. Jednocześnie w materiałach poświęconych temu rozwojowi argumentuje się, że „płetwy” mają sześć stopni swobody. W zamyśle deweloperów daje to możliwość równie efektywnego wykorzystania rozważanej aparatury zarówno w płytkiej wodzie, jak i na dużych głębokościach, a także znacznie zwiększa jej mobilność i zdolność do pokonywania przeszkód o różnym charakterze.
Jako ładunek planowano użyć różnego sprzętu poszukiwawczego, aż po wielkogabarytową kamerę optoelektroniczną, która miała być zawieszona na specjalnych uchwytach pod centralną częścią nadwozia pojazdu.
Stan rozwoju nie jest obecnie do końca jasny, ponieważ sekcja poświęcona bezzałogowemu pojazdowi podwodnemu „Transfibian” jest nieobecna nawet na stronie internetowej firmy deweloperskiej. Chociaż wiele źródeł twierdzi, że na korzyść tego urządzenia preferował amerykański departament wojskowy, rezygnując z rozważanego wcześniej rozwoju tej samej firmy - bezzałogowego pojazdu podwodnego Ariel II. Jednak jest prawdopodobne, że projekt został zamknięty lub zamrożony, ponieważ amerykańscy specjaliści od marynarki byli, delikatnie mówiąc, niezadowoleni z szeregu ważnych parametrów omawianego bezzałogowego pojazdu podwodnego.
AMFIBIA NA TRAS
Ostatnią próbkę niezamieszkanych pojazdów przeznaczonych do poszukiwania i niszczenia min, a także prowadzenia rozpoznania wrogiej obrony przeciwpancernej w tzw. strefie surfowania, którą tutaj rozważymy, stworzyli specjaliści ze słynnej amerykańskiej firmy Foster- Miller, który specjalizował się w rozwoju robotów wojskowych i policyjnych. Prace nad tym urządzeniem, zwanym Tactically Adaptable Robot, były prowadzone w ramach programu Very Shallow Water/Surf Zone MCM, finansowanego przez kierownictwo badawcze Marynarki Wojennej USA.
Ta próbka była bezzałogowym, gąsienicowym pojazdem amfibijnym, opracowanym przy użyciu osiągnięć uzyskanych przez Fostera-Millera podczas tworzenia małego robota naziemnego Lemming na zlecenie DARPA. Dzięki temu urządzenie to może działać zarówno na dnie morskim w płytkiej wodzie w pobliżu wybrzeża (w rzece, jeziorze itp.) Jak i na wybrzeżu. Jednocześnie twórca przewidział możliwość wyposażenia urządzenia w różne opcje elementów zasilających (akumulatorów), czujników i innego ładunku, który znajdował się w komorze o użytecznej objętości około 4500 metrów sześciennych. cale (około 0,07 metra sześciennego).
Skonstruowany prototyp urządzenia ma następujące parametry taktyczno-techniczne: długość – 711 mm, szerokość – 610 mm, wysokość – 279 mm, masa (w powietrzu) – 40, 91 kg, prędkość maksymalna – 5,4 km/h, maksymalna przelotowa zasięg - 10 mil. Jako ładunek zaplanowano opracowanie czujników dotykowych (czujników dotykowych), gradientu magnetycznego, czujnika magnetoindukcyjnego do bezdotykowego wykrywania obiektów itp.
W wyposażeniu pokładowym robota amfibijnego mają znaleźć się pomoce nawigacyjne (wieloczujnikowy system określania przestrzennego położenia pojazdu z wykorzystaniem filtra Kalmana; system nawigacji do pracy na płytkiej wodzie SINS (Swimmer Inshore Navigation System); odbiornik dyferencjału podsystem globalnego systemu nawigacji satelitarnej (DGPS), kompas trójosiowy, drogomierze, czujnik żyroskopowy prędkości zbaczania, itp.) i łączności (odbiornik radiowy ISM i podwodny modem akustyczny), a pokładowy system sterowania oparty jest na komputerze PC / 104 standardowy komputer.
Wyniki badania wyznaczonego obszaru akwenu wodnego (dna morskiego) przez każdy z przeznaczonych do tego robotów amfibii – a operacja jest planowana z wykorzystaniem grupy podobnych urządzeń – są przekazywane na konsolę operatora, gdzie cyfrowy na ich podstawie powstaje mapa tego obszaru.
Specjaliści z firmy Foster-Miller i dywizji systemów przybrzeżnych Centrum Wojny Naziemnej Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych wspólnie przeprowadzili cykl testowy prototypu omawianego systemu, podczas którego musieli wykazać zdolność robota-amfibii do rozwiązywania następujących zadań:
- wyszukiwanie różnych obiektów w wyznaczonym obszarze akwenu;
- poszukiwanie i identyfikacja obiektów na dnie morskim;
- kompletne i dokładne rozpoznanie strefy przybrzeżnej (strefy surfingowej) w miejscu zbliżającej się operacji desantowej;
- utrzymywanie dwukierunkowej łączności z operatorem na statku transportowym lub przybrzeżnym stanowisku dowodzenia;
- rozwiązywanie wymaganych zadań w trybie offline.
W lipcu 2003 roku ten robot-amfibia został pokazany wszystkim w Bostonie w ramach wystawy zorganizowanej przez Dyrekcję Badań Marynarki Wojennej USA podczas Boston Harborfest, a wcześniej, w 2002 roku, wojsko USA używało tych urządzeń w wersji zoptymalizowanej do użytku na lądzie, podczas operacji badania jaskiń w górach Afganistanu.
Status systemu jest oznaczony jako „w trakcie rozwoju”, umowy na jakąkolwiek seryjną produkcję robotów amfibii nie zostały jeszcze zawarte (przynajmniej informacja o tym nie została upubliczniona), dlatego jest prawdopodobne, że klient reprezentowany przez Dowództwo marynarki wojennej USA nie wykazało jeszcze aktywnego zainteresowania kontynuacją prac nad projektem. Ponadto na stronie internetowej US Navy nie ma wzmianki o tym zrobotyzowanym systemie w sekcji poświęconej Mine Action Forces and Facilities for Very Shallow Water Areas and Surf Zone Program.
POTENCJALNY HAZARD
Generalnie można stwierdzić, że zadanie poszukiwania, wykrywania, klasyfikowania i niszczenia min w strefie przybrzeżnej i na pierwszej linii brzegowej („plaży”), a także wykrywanie różnych elementów obrony przeciwpłodowej przeciwnika pozostaje jednym z głównych zadań. najważniejsze elementy złożonego procesu dla marynarek wojennych czołowych krajów światowego wsparcia desantowych operacji desantowych. Zwłaszcza te, które odbywają się na nieznanych odcinkach wybrzeża.
W związku z tym możemy spodziewać się dalszego rozwoju prac nad stworzeniem zrobotyzowanych narzędzi przeznaczonych do rozwiązywania powyższych problemów. Choć, jak widać z powyższych informacji, zadanie stworzenia niezamieszkałych, a zwłaszcza autonomicznych pojazdów zdolnych do operowania w ekstremalnie trudnych warunkach strefy przybrzeżnej (strefa surfingowa, na pierwszej linii brzegowej), charakteryzującej się złożoną topografią dna, płytkimi głębokościami i silne prądy, nie jest bynajmniej proste i nie zawsze prowadzi do pożądanych i satysfakcjonujących dla klienta rezultatów.
Z drugiej strony, już w 2008 roku na łamach internetowego zasobu NewScientist.com opublikowano materiał oparty na prognozach brytyjskich i amerykańskich ekspertów dotyczących najpoważniejszych zagrożeń naukowych i technicznych, z jakimi ludzkość może się zmierzyć w przewidywalnej przyszłości. … I co godne uwagi, zdaniem autorów prognozy, jednym z zagrożeń o dużym stopniu prawdopodobieństwa może być nadmiernie szybki rozwój robotów biomimetycznych – systemów tworzonych w oparciu o zapożyczanie pewnych próbek natury planety. Takie jak na przykład autonomiczne bezzałogowe pojazdy podwodne, powstały podobnie do niektórych próbek fauny morskiej zarówno w sensie konstruktywnym, jak i w odniesieniu do modeli behawioralnych zaimplementowanych w ich systemach kontroli.
Zdaniem brytyjskich naukowców, błyskawiczna „hodowla” tego rodzaju robotów biomimetycznych może stać się nowym gatunkiem zamieszkującym naszą planetę i wejść w konfrontację o posiadanie przestrzeni życiowej z ich dawnymi twórcami. Fantastyczny? Tak, prawdopodobnie. Ale kilka wieków temu łódź podwodna Nautilus, rakiety kosmiczne i lasery bojowe wydawały się fantastyczne. Z kolei specjalista od robotów biomimetycznych Robert Full, który pracuje na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, podkreśla: „Moim zdaniem na tym etapie zbyt mało wiemy o możliwych zagrożeniach, aby właściwie planować nasz rozwój”.
