Главное

• 
• 

Подробности

Опубликовано 24.09.2026 08:43

актуально

 

Шесть направлений морской робототехники

 

Гость нашей редакции, главный научный сотрудник Института автоматики и процессов управления ДВО РАН член-корреспондент РАН Александр Фёдорович Щербатюк, специалист по разработке и использованию подводных робототехнических комплексов по исследованию океана, руководитель и участник многочисленных экспедиций, выполнивший с помощью подводных аппаратов обширные исследования, в том числе гидролокационную и видеосъёмку дна, поиск и картографирование естественных и затонувших объектов, согласился ответить на несколько вопросов «Дальневосточного учёного».

– Александр Фёдорович, что такое морские робототехнические комплексы, и почему именно они сегодня определяют вектор подводных исследований?

– Морские робототехнические комплексы, или сокращённо МРК, – это системы, в состав которых могут входить автономные и телеуправляемые подводные аппараты, безэкипажные катера, а также беспилотные летательные аппараты. Каждый МРК оснащается исследовательским оборудованием и специализированными рабочими инструментами под конкретную задачу. Сегодня большинство подводных исследований в мире выполняется именно с их помощью. И это неслучайно: в условиях, где пребывание человека опасно или невозможно, МРК решают задачи эффективно и без риска для жизни. Создание таких комплексов входит в число приоритетных направлений научно-технического развития и в перечень важнейших наукоёмких технологий.

– Какие тенденции определяют развитие МРК сегодня?

– Главные тенденции развития МРК связаны с новыми подходами и конструктивными принципами для обеспечения высокой мобильности комплексов и их навигационной поддержки, снижения стоимости МРК, особенно при использовании групп однотипных аппаратов, а также уменьшения расходов на эксплуатацию за счёт отказа от дорогостоящего судового обеспечения.

– А какие конкретные задачи решают такие комплексы?

– Перечень направлений, в которых используются МРК, достаточно велик и продолжает расширяться. В качестве примера одного из важных гражданских приложений можно привести обследование и очистку днищ судов. Робот для очистки и инспекции металлического корпуса судна удерживается на корпусе с помощью магнитной гусеничной системы, выполняет очистку как ниже, так и выше ватерлинии, собирает шлаки всасывающим устройством. ИАПУ и ИПМТ ДВО РАН совместно создали макетный вариант МРК для очистки корпусов с использованием лазера. По прогнозам, мировой рынок таких комплексов будет расти примерно на 42% в год и к 2033 году достигнет почти полутора миллиардов долларов.

– Вы упомянули автономные необитаемые подводные аппараты. В чём заключается их особенность?

– МРК на основе БЭК и АНПА – это перспективная альтернатива традиционным методам, в которых используются телеуправляемые подводные аппараты и суда. АНПА не использует кабель для электропитания и связи с постом управления. Такие комплексы применяются для обследования протяжённых трубопроводов и кабельных линий, а также инспектирования обширных площадей. Они обеспечивают более точное и экономичное выполнение работ.

Известная компания British Petroleum поставила цель к концу 2025 года сделать беспилотные методы основными при инспектировании подводных технических объектов. Она уже успешно продемонстрировала обследование 180-километрового подводного трубопровода с помощью комплекса, включающего БЭК и АНПА.

– А что сделано в России?

– Одним из первых в России и в мире МРК на основе АНПА и БЭК был комплекс «Марк», разработанный в ИПМТ ДВО РАН. Он создавался, в том числе, для обследования протяжённых объектов. Для совместной работы комплекса мы создали систему управления и программное обеспечение для отслеживания протяжённых объектов, которое успешно испытано в морских условиях. Также был разработан способ мобильной навигации на основе гидроакустической навигационной системы с синтезированной длинной базой.

– В состав МРК могут входить и беспилотники. Зачем они морским комплексам?

– Включение в состав МРК беспилотных летательных аппаратов позволяет существенно повысить оперативность доставки подводных технических средств к удалённым местам выполнения работ и значительно снизить их стоимость. БПЛА также обеспечивают эффективную связь с удалённым постом управления.

В качестве примера можно упомянуть Sea-Air Integrated Drone, аппарат, в составе которого мощный воздушный беспилотник и телеуправляемый подводный аппарат промышленного класса. Дрон садится на поверхность моря в заданном районе и спускает подводный аппарат с помощью закреплённой на борту лебёдки. Основные задачи – осмотр подводных объектов и операции с помощью манипуляторов. Оператор на суше управляет подводным аппаратом с использованием визуальной обратной связи в режиме реального времени.

– Что такое гибридные воздушно-подводные аппараты (ГВПА), и зачем они нужны?

– При работе обычных БПЛА вблизи поверхности моря из-за порывов ветра и волнения велика вероятность падения дронов в воду и их потери. Это послужило стимулом к созданию аппаратов, которые могут действовать и в воздухе, и под водой, решая прикладные задачи в обоих пространствах в рамках единого устройства.

Один из примеров – аппарат, созданный в Шанхайском университете. На испытаниях в 2025 году в Южно-Китайском море он показал, что может работать на глубинах до 50 метров, перемещаться под водой со скоростью 1 км/ч, зависать в воздухе на 15 минут, лететь со скоростью 36 км/ч. Испытания подтвердили: аппарат способен маневрировать в воздухе и в толще воды, а также переходить из воздушной среды в подводную и обратно в сложных морских условиях.

– Расскажите о мобильной подводной навигации. В чём суть проблемы?

– Эффективность МРК во многом определяется точностью и оперативностью определения текущего местоположения. По принятым стандартам ошибка не должна превышать 10 метров. Бортовая система счисления пути (ССП) работает с использованием навигационных датчиков, которые имеют собственные погрешности и при определении местоположения только на её основе ошибка нарастает за счёт интегрирования. Для коррекции ССП наиболее широко применяется гидроакустическая навигационная система с длинной базой – ГАНС ДБ. Она работает периодически, но с фиксированной точностью.

Проблема в том, что перед началом работ нужно установить донные маяки и с высокой точностью определить их координаты, а после завершения – поднять их, что занимает несколько суток. Дальность действия системы обычно не превышает 10 километров. При обследовании больших площадей или протяжённых объектов приходится многократно переустанавливать систему, что традиционно выполняется с судовым обеспечением. Это существенно увеличивает время и стоимость работ.

– И какой выход вы предлагаете?

– Размещение маяков на БПЛА – один из способов оперативной установки ГАНС. На начальном этапе как минимум три беспилотника, каждый из которых несёт маяк, перемещаются в удалённую акваторию, садятся на поверхность моря и выпускают приповерхностные гидроакустические маяки, формируя ГАНС с длинной базой. Часы всех маяков синхронизируются через спутниковую навигационную систему. Но проблема в том, что часы подводных аппаратов и маяков рассинхронизированы, что затрудняет определение дальности от аппарата до маяков.

В ИПМТ ДВО РАН разработан разностно­дальномерный режим работы ГАНС­ДБ, при котором синхронизация часов подводного аппарата и маяков не требуется для определения местоположения АНПА. В ИАПУ ДВО РАН предложен более экономичный способ навигации АНПА с использованием ГАНС с короткой базой, в котором применяется только один маяк ГАНС и синхронизация часов подводного аппарата и маяка также не требуется. В начале этого года ИАПУ ДВО РАН получил патент на данный способ.

– В чём главные преимущества такого подхода?

– Во-первых, оперативное формирование навигационной системы в удалённых акваториях. Во-вторых, навигация нескольких подводных аппаратов с высокой точностью без необходимости всплытия на поверхность. В-третьих, существенное снижение финансовых затрат: не нужно привлекать дорогостоящие суда. После выполнения задания БПЛА с маяками могут оперативно переместиться в следующую точку или вернуться к месту базирования.

– Александр Фёдорович, если суммировать: куда движется морская робототехника?

– К автоматизации, интеллектуализации и удешевлению. Происходит уход от использования дорогостоящего судового обеспечения. Основной целью современных исследований является разработка технологий освоения океана более точным, безопасным и экономически оправданным способом. И институты Дальневосточного отделения РАН активно участвуют в этом процессе.

Александр КУЛИКОВ

Фотографии предоставлены Александром ЩЕРБАТЮКОМ

Дальневосточное отделение РАН в МАХ