Для чого використовуються безпілотні надводні апарати? 6 перспективних сфер застосування
У процесі ускладнення та подорожчання морських місій використання суден з екіпажем стає не завжди виправданим: це занадто повільно або ризиково. Саме тому на зміну приходять безпілотні надводні апарати.
Безпілотний надводний апарат (USV) — це судно без екіпажу, яке працює на поверхні води. Деякі моделі керуються дистанційно. Інші здатні автономно рухатися за заздалегідь визначеним маршрутом, обходити перешкоди, обробляти дані датчиків безпосередньо на борту та передавати інформацію віддаленим операторам.
Це більше, ніж просто “судна без екіпажу”. USV дозволяють виконувати морські місії ефективніше, використовуючи автоматизацію та аналіз даних.
6 реальних сфер застосування безпілотних надводних апаратів
USV давно перестали бути лише перспективною концепцією. Сьогодні вони активно використовуються в реальних морських операціях, допомагаючи охоплювати великі акваторії, швидше виконувати операції та проводити операції в зонах конфліктів.
Морське спостереження
Морське спостереження є одним із найочевидніших варіантів застосування безпілотних надводних апаратів. Контролювати величезні простори Світового океану надзвичайно складно, тому підозріла діяльність часто залишається непоміченою.
Нещодавно ВМС Данії завершили тримісячне випробування безпілотних апаратів Saildrone Voyager у Балтійському морі. Voyager — це 10-метрове роботизоване судно, створене для прибережного спостереження та картографування. Воно здатне працювати до 100 діб без заходу в порт і виконувати картографування зі швидкістю 5 вузлів. Завдяки цьому апарат може автономно патрулювати великі райони, забезпечуючи сили НАТО цілодобовою морською розвідкою та обробкою розвідданих (ISR).
Апарати Saildrone Voyager також використовувалися Митно-прикордонною службою США та Береговою охороною США біля узбережжя Сан-Дієго, щоб виявляти та класифікувати рух малих суден. Завдяки електрооптичній та інфрачервоній камері з функціями панорамування, а також вбудованому графічному процесору (GPU) алгоритми машинного навчання ідентифікували судна, які рухалися незвичними маршрутами, із точністю 94%. Загалом п’ять апаратів “Voyager” за час місії виконали понад 30 000 ідентифікацій, суттєво скоротивши навантаження на патрульні екіпажі.
Інспектування морської інфраструктури
Обслуговування морської інфраструктури коштує дорого, але відсутність регулярних перевірок обходиться ще дорожче. Трубопроводи, платформи, кабелі та морські енергетичні об’єкти потребують регулярної інспекції, проте традиційні методи значною мірою залежать від погодних умов і доступності персоналу.
Безпілотні надводні апарати (USV) менш чутливі до несприятливих погодних умов і значно економічніші, ніж судна з екіпажами.
Компанія “Eni Energy Netherlands” нещодавно залучила безпілотний надводний апарат “Blue Essence від Fugro” для інспектування морських об’єктів без виведення екіпажу в море. Компанія “Fugro” повідомила про 132 години збору даних за допомогою донного профілографа, 238 годин збору даних за допомогою багатопроменевого ехолота та збір батиметричних даних на відстані понад 1 000 лінійних кілометрів. Крім того, USV провів сім діб безперервної цілодобової роботи, дозволивши перевірити 282 км трубопроводів, виконати 26 інспекцій платформ і скоротити викиди на 290 тонн порівняно з традиційними методами.
Саме це робить USV не просто роботизованим судном, а перетворює на інструмент підвищення безпеки, зниження витрат і скорочення викидів. Оператори морських об’єктів можуть перенести більшість процесів до віддалених центрів управління, зменшити витрати пального та майже миттєво передавати результати інспекцій інженерам на березі. Менше зусиль — більше операційної ефективності.
Гідрографічні дослідження
Гідрографічні дослідження — одна з найрозвиненіших цивільних сфер застосування USV. Порти, прибережні служби, енергетичні компанії, наукові установи та військово-морські сили постійно потребують точних даних про морське дно. Традиційно для цього використовувалися судна з екіпажем, які повільно рухалися визначеними маршрутами. Метод перевірений, але далеко не найефективніший.
Безекіпажне судно DriX компанії “Exail” змінює цей підхід. Від моменту запуску у 2017 році воно вже відпрацювало понад 15 000 годин у різних країнах світу, виконуючи збір геофізичних і енергетичних даних. Порівняно зі звичайними суднами, “DriX” може працювати довше та збирати дані швидше.
Основна перевага полягає в тому, що USV можуть працювати паралельно із судном-носієм. Поки судно з екіпажем виконує роль базової платформи, безпілотні апарати досліджують додаткові райони навколо нього.
Завдяки цьому можна охопити території, які інакше вимагали б більшої кількості суден, екіпажів або триваліших експедицій. Крім того, USV значно безпечніше використовувати на мілководді або в районах зі щільним судноплавством, де великим суднам з екіпажем складно маневрувати.
Після успішних випробувань разом із гідрографічним судном “Thomas Jefferson” Інститут спільних досліджень океану NOAA придбав DriX USV та універсальну систему запуску, щоб підвищити ефективність картографування океану силами одного дослідницького судна.
Моніторинг навколишнього середовища
Подібно до інспектування, моніторинг морського середовища зазвичай дорогий, проводиться нерегулярно та залежить від погодних умов. Безпілотні надводні апарати можуть виконувати такі місії навіть тоді, коли використання суден з екіпажем є недоцільним або небезпечним.
Починаючи з 2021 року NOAA використовує безпілотні надводні апарати Saildrone для дослідження ураганів. За цей час 21 USV виявив 21 іменований ураган або тропічний шторм у 46 місіях, сумарно провівши понад 2600 діб у польових дослідженнях ураганів.
Урагани зазвичай формуються над океаном, однак напряму спостерігати процес взаємодії океану й атмосфери дуже складно. Saildrone USV мають посилені вітрила, що здатні витримувати екстремальні умови тропічних циклонів. Це дозволяє безперервно збирати метеорологічні та океанографічні дані.
Моніторинг навколишнього середовища не обмежується лише ураганами. Безпілотні надводні апарати (USV) також можуть відстежувати якість води, солоність, характер течій, цвітіння водоростей, берегову ерозію, стан рибних ресурсів і випадки забруднення. Їхня головна перевага — тривале безперервне спостереження. Разовий аналіз показує ситуацію лише в конкретний момент, тоді як USV дозволяють бачити, як умови змінюються з часом і на різних ділянках акваторії.
Протимінні заходи
Мінні поля створені для того, щоб уражати людей. Сучасні міни можуть лежати на морському дні та реагувати на акустичні, магнітні або гідродинамічні сигнали. Їхній пошук за допомогою суден з екіпажем дуже ризикований і дорогий.
Завдяки безпілотним надводним суднам (USV) військово-морські підрозділи можуть розгортати датчики, гідролокатори, автономні підводні апарати (AUV) та системи знешкодження мін у небезпечних зонах, не наражаючи персонал на ризик. Галузь також активно переходить до архітектур “системи систем”, у якій надводний апарат виконує роль носія, координатора та вузла зв’язку для підводних апаратів.
Компанія “Maritime Robotics” представила Eelume WP960 — USV, спеціально розроблений для протимінних заходів і складних підводних місій. Платформа може працювати автономно або у складі групи, здійснюючи розмінування великих територій за допомогою гідролокаторів і багатопроменевих ехолотів. Також WP960 може перевозити підводні апарати Eelume S All-Terrain AUV — високоманеврові автономні або дистанційно керовані підводні апарати (ROV) для виконання робіт, що вимагають вищої точності.
Ця концепція має велике значення, оскільки розмінування майже ніколи не виконується однією платформою. Безпілотний надводний апарат (USV) координує місію й транспортує обладнання. Безпілотні підводні апарати (AUV) швидко обстежують великі площі. Дистанційно керовані підводні апарати (ROV) детально перевіряють знайдені об’єкти. А системи підтримки прийняття рішень на базі ШІ допомагають швидше класифікувати загрози за даними датчиків. Саме взаємодія кількох платформ забезпечує найкращий результат.
Морські ударні операції
Найбільш помітним і суперечливим напрямком застосування безпілотних надводних апаратів (USV) є нанесення ударів по морських цілях. Використання Україною морських дронів у Чорному морі продемонструвало, що навіть відносно невеликі безекіпажні судна можуть успішно уражати значно більші танкери та військові кораблі.
Ударні USV здатні проходити великі відстані, атакувати з несподіваних напрямків і нести різноманітне корисне навантаження. Відносно недорога платформа може пошкодити портову інфраструктуру або логістичні маршрути, змушуючи супротивника витрачати значно більше коштів на розвідку та оборону. У цьому сенсі USV є не лише зброєю, а й інструментом економічного виснаження супротивника.
У США компанія “BlackSea Technologies” розробляє власні ударні морські платформи. Її новітній апарат Comet — це 13,1-метровий USV, розроблений для швидкісного автономного плавання з великим корисним навантаженням у зонах морських конфліктів.
Цей апарат може перевозити до 10 000 фунтів корисного навантаження (разом із паливом), проходити понад 1000 морських миль зі швидкістю більше 45 вузлів. Модульна конструкція дозволяє швидко інтегрувати різне обладнання залежно від місії: від тактичної розвідки до перевезення систем РЕБ або інших систем протидії дронам.
Яким буде майбутнє безпілотних надводних апаратів
Прогнозують, що протягом наступного десятиліття світовий ринок бепілотних надводних апаратів досягне 3,85 млрд доларів США. Популярність USV пояснюється просто: вони дозволяють виконувати більше морських місій, особливо там, де залучати більше людей занадто дорого або небезпечно.
Однак наступний етап розвитку значною мірою залежатиме від того, наскільки ефективно USV зможуть працювати як частина єдиної морської мережі збору та обробки даних. Найбільш цінними стануть платформи, які продовжать удосконалювати свої системи автономності, забезпечуючи більш надійну навігацію та інтеграцію ширшого спектра корисних навантажень.
Саме тому дедалі актуальнішими стають такі системи, як OSIRIS OS. Завдяки єдиному програмному середовищу для навігації, управління місіями, роботи з корисним навантаженням та автономного прийняття рішень OSIRIS допомагає перетворити окремі безпілотні надводні апарати (USV) на скоординовані пристрої, які можуть спільно збирати і передавати дані, та адаптуватися до змін обстановки – і діяти як частина єдиної системи для виконання морських місій.
