В ПГУ создали безэкипажный подводный аппарат бионического типа
Версия для печати
В Пензенском государственном университете разработали безэкипажный подводный аппарат бионического типа. Он найдет широкое применение в океанологических исследованиях, в поисково-спасательных работах под водой и в военной сфере. Разработка превосходит аналоги по многим показателям. Она более маневренная, скрытная и бесшумная. Об этом сообщило ТАСС.
В последнее время во всем мире растет интерес к подводной робототехнике. Это обусловлено широким кругом ее применения: исследования морской фауны и флоры, морских геологических образований, обследование и ремонт подводных нефтяных и газовых скважин, военная разведка и многое другое.
Существует несколько вариантов подводных аппаратов: неавтономные (привязанные) и автономные. Принцип их работы различен.
Неавтономные прикреплены к какому-либо судну. Через проводной канал энергообеспечения получают необходимую энергию для работы. У автономных аккумулятор встроен в сам аппарат. Таким типом можно управлять с помощью телеуправления.
Определенную модель используют в конкретных целях.
Самым оптимальным, безопасным и экономичным средством для исследования рельефа дна служат безэкипажные подводные аппараты бионического типа. Им отдают большее предпочтение, чем классическим вариантам: торпедообразным, цилиндрическим и сигарообразным.
По словам разработчика — аспиранта ПГУ Ильи Урваева, аппараты с бионическими формами повторяют форму рыб и имеют гибкую конструкцию.
«Они производят значительно меньше шума в процессе движения, обладают большей маневренностью, меньше воздействуют на окружающую обстановку. К примеру, они не поднимают ил со дна, тихо работают, оставляют менее заметный след на воде. И внешне похожи на подводных обитателей. Поэтому их не принимают за чужака жители морского дна», — рассказал Илья Урваев.
В Пензенском госуниверситете смоделировали 3D-модель устройства и собрали макетный образец безэкипажного подводного аппарата бионического типа. Его длина составляет 0,5 метров, а диаметр — 20 см. Конструкция аппарата основана на механике движения рыб. Заставляет его перемещаться в воде «настоящий» рыбий хвост.
Принципиальное отличие разработки пензенских ученых от аналогов в том, что в механизм работы хвостовой части заложены две техники плавания морских обитателей — тунца и дельфина.
Тунцы способны преодолевать большие расстояния. Их хвост, большой и мощный, расположен вертикально. Он позволяет рыбе плавать на высоких скоростях и быстро маневрировать. Хвостовой плавник состоит из нескольких частей: верхней доли, нижней доли и киля, которые помогают рыбе сохранять устойчивость и контроль. А хвост дельфина имеет мощную мускулатуру. Он расположен горизонтально, а не вертикально, как у рыб. Поэтому дельфинам удается плавно передвигаться, с легкостью обходя все препятствия.
Благодаря соединению двух техник плавания морских обитателей «железный хвост» меняет направление движения. Поэтому безэкипажный подводный аппарат бионического типа от научного коллектива ПГУ (д-р техн. наук, профессор кафедры «Приборостроение» Сергей Базыкин и аспирант Илья Урваев) сможет подстраиваться под определенные задачи, переключая виды плавания.
«Подвижная платформа ориентирует хвостовой плавник в соответствии с желаемым движением. Для каких-то целей будет использоваться режим плавания, как у тунца. Например, если нужно быстрее проплыть участок. А для задачи маневрирования под водой будет использоваться положение хвостовой части, как у дельфина, — горизонтально», — поделился Илья Урваев.
Внешний вид разработки напоминает бионическую рыбу-робота. В носовой части располагается видеокамера и гидролокатор. Он помогает ориентироваться аппарату в пространстве. В среднюю часть встроены основные электронные компоненты и брюшные плавники. Последние помогают аппарату накреняться и изменять глубину погружения.
В этой же части располагается система управления — «мозги» аппарата, в состав которой входят: блок управления и сбора данных, блок навигации и блок контроля хвостового движителя (хвостовой плавник). Здесь же находится и флеш-память, в которую будет накапливаться собранная информация об исследуемом объекте, а после передаваться оператору.
Хвостовой плавник выполнен в форме клиновидно-конусного тела с упругой армиированной пластиной. Он соединяется шарнирно со штоком линейного актуатора.
«Решение встроить в конструкцию линейные актуаторы (специальные устройства для линейного перемещения) позволило менять направление движения хвостовой части. В движение хвост будут приводить три актуатора, два из которых будут перемещать хвост в стороны, а третий не позволит ему изменить свое положение по вертикали. Хвост выполняет роль руля», — пояснил Илья Урваев.
С корпусом самого аппарата хвостовой движитель крепится с помощью штанги. Это придает ему нужную ориентацию в пространстве. Поверхность хвостового движителя обтекаемая и покрыта силиконом, который защищает конструкцию от влаги.
Ученые исследовали гидродинамическую модель аппарата. Так им удалось узнать, как «железная рыба» будет вести себя в имитационных условиях под водой.
Реальный образец будет 1,5 метра в длине и 30 см в диаметре, рассказал разработчик. Илья Урваев также подчеркнул, что вес их рыбы-робота будет всего около 20 кг. Каркас исследователи предлагают сделать из алюминиевого сплава, а внешнюю оболочку — из пластика. Это дает безэкипажному подводному аппарату бионического типа преимущество перед известными образцами. Как правило, последние громоздкие, и их вес достигает несколько сотен килограммов.
Управлять «железной рыбой» будет оператор с помощью дистанционного пульта.
«Разработанный подводный аппарат может найти применение в военной сфере, при проведении разведывательных операций. И везде, где нужно погружаться в воду: гидрометеорологические и океанологические исследования, поисково-спасательные работы под водой», — добавил Илья Урваев.
В настоящее время научная группа увеличивает дальность работы подводного аппарата. Сейчас управлять им можно в радиусе 100 метров, не прерываясь в течение двух часов. Дальность планируется увеличить до нескольких десятков километров.
В этом году ученые стали победителями конкурса «Ректорские гранты» ПГУ. На грантовые средства был собран макет безэкипажного подводного аппарата бионического типа. Исследование продолжается. В планах научного коллектива — протестировать безэкипажный подводный аппарат бионического типа на водоеме.