- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
50 лет назад первые подводные беспилотники были по карману только военным и впервые «засветились», чтобы любой ценой исправить международный скандал.
Затем технология перекочевала на службу нефтегазовым магнатам для построения и обслуживания океанических добывающих платформ.
Следующая веха — поиски «Титаника» (но на самом деле это была замаскированная подводная разведка). Но все же эти экспедиции принесли немалую пользу в гражданских и научных целях.
Чтобы привлечь молодежь в индустрию, в 1998 году американцы начали проводить международный студенческий конкурс, а в 2013 стартовал открытый чемпионат Азии в Сингапуре.
Цена входа в индустрию постепенно снижалась: сначала были только военные бюджеты, потом пришли нефтяные корпорации, за ними — университеты и наконец, на сцене появились open source проекты стоимостью от 500$ для «гаражных стартапов». А сейчас даже есть DIY-конструктор подводных беспилотников для школьников.
Содержание
1. Как искали термоядерную бомбу на дне испанского моря [1]
2. Океанические нефтеплатформы [2]
3. «Титаник» и секретная подводная разведка [3]
4. Международные соревнования: США и Сингапур [4]
5. Open source проекты, краудсорсинг и конструктор для школьников [5]
6. Достижения российских студенческих команд [6]
Термоядерная бомба B28RI, поднятая с глубины 869 метров.
Авиакатастрофа над Паломаресом [7].
Журнал «Тайм» включил инцидент в список наиболее серьёзных ядерных катастроф.
17 января 1966 года американский стратегический бомбардировщик B-52G с термоядерным оружием на борту столкнулся с самолетом-топливозаправщиком KC-135 во время дозаправки в воздухе. В результате катастрофы погибли 7 человек и были потеряны четыре термоядерные бомбы. Три из них приземлились на суше и были найдены сразу, четвёртая, упавшая в море — лишь после двухмесячных поисков.
В состав группы поиска входили эксперт по водолазным работам капитан Уиллард Сирл и математик, доктор Джон Крейвен, который при помощи байесовской теории эффективного нахождения потерянных объектов [8] составил план поисков.
Оболочки двух термоядерных бомб B28 из Паломареса.
Для проведения поисковых работ была сформирована эскадра ВМС США из 34 кораблей, на которых находилось свыше трёх тысяч военных моряков и гражданских контрактников. Для исследования дна на малых глубинах до 24 метров использовались аквалангисты; водолазы в жёстких скафандрах работали на глубинах до 120 метров. Поиски на больших глубинах выполнялись подводными пилотируемыми аппаратами «Алвин» и «Алюминаут».
Алвин — один из известнейших действующих пилотируемых подводных аппаратов (ППА). Батискаф рассчитан на трёх человек (двоих учёных и пилота) и позволяет за 10 часов совершать погружение на глубину до 4500 метров.
Первая в мире алюминиевая подводная лодка Aluminaut [9], 1964 года. На ней, кстати, потом гонял Жак Кусто.
Бомба была обнаружена «Алвином» на глубине почти 800 метров. Бомба лежала на 70-градусном склоне разлома, глубина которого доходила до 1300 метров. Первая попытка поднять ее, предпринятая 26 марта, привязав трос к парашютным стропам, оказалась неудачной. Бомба сорвалась, и её вновь потеряли. Она была обнаружена 2 апреля. 5 апреля возникла серьёзная аварийная ситуация, когда «Алвин» запутался в парашюте, пилоты аппарата потеряли обзор и не могли освободиться в течение 15 минут.
Дистанционно управляемый аппарат сable-controlled Undersea Recovery Vehicle (CURV).
После этого инцидента для дальнейших работ использовался дистанционно управляемый необитаемый аппарат CURV. 7 апреля с помощью аппарата удалось прикрепить два троса к парашюту, но при попытке завести третий трос CURV также запутался и потерял управление. Попытки освободить его закончились неудачей, и было принято решение поднимать бомбу вместе с аппаратом на двух тросах. Попытка закончилась успешно, и бомба была поднята на палубу спасательного корабля «Петрель» через 81 день после катастрофы.
По утверждению газеты «Нью-Йорк Таймс», это был первый в истории случай публичной демонстрации ядерного оружия.
Военные продолжили разработки в области телеуправляемых и автономных аппаратов. Тем временем на технологию положили глаз нефтяники.
«Телеуправляемые необитаемые подводные аппараты» (ТНПА, ROV) стали набирать популярность в 1980-х годах, когда большая часть новой нефтегазовой разработки на шельфе превысила возможности водолазов. Но в середине 80-х годов индустрия морских ТНПА пострадала от серьезного застоя в технологическом развитии, вызванного, в частности, падением цен на нефть и глобальным экономическим спадом.
ROV в действии на подводном нефтегазовом месторождении. ТНПА крутит гайки на подводной конструкции.
ТНПА подобные этому, широко применяются в шельфовой добыче. Новые технологии позволяют роботам погружаться еще глубже.
Вот, кстати, легендарное видео, как акула кусает подводный кабель:
Титаник затонул 15 апреля 1912 года. Попытки его отыскать предпринимались в 1953, в 1966, в 1970 и в 1980 годах. (Подробнее тут [10].)
Согласно накладным, на «Титанике» перевозили коллекцию драгоценностей на сумму около 300 миллионов долларов. Кроме того, на борту находились оригиналы рубаи Омара Хайяма, а также мумия древнеегипетской принцессы.
Роберт Баллард обнаружил «Титаник» в 1985 году. Хотя эта «экспедиция» была всего лишь прикрытием. Операция была профинансирована ВМС США для секретной разведки двух затонувших в 1960-е годы атомных подводных лодок USS Scorpion и USS Thresher, а не «Титаника». Подлодки затонули в 1963 и 1968 годах, соответственно, и военно-морские силы хотели выяснить, имела ли место утечка радиации.
ANGUS — это куча видеокамер и фотоаппаратов, буксируемых судном под водой на тросе:
ANGUS (Acoustically Navigated Geological Underwater Survey). Этот аппарат имел недостатки: не был достаточно оперативен. Отснятый материал можно было проявить и изучить только после подъема аппарата на поверхность.
Создатели этого аппарата были те еще приколисты. Инженеры ласково называли аппарат «дурачком на веревочке» из-за отсутствия даже самых простых способов управления. Лозунгом команды ANGUS была фраза «Хоть и протекает, но тикать продолжает».
«Арго», как и ANGUS, представлял собой металлическую конструкцию, оснащенную пятью видеокамерами и двумя гидроакустическими системами.
1 сентября 1985 года монитор, связанный с видеокамерой «Арго», показал объекты неприродного происхождения. На следующий день был обнаружен корпус «Титаника», и на дно был отправлен ANGUS для проведения фотосъемки.
В следующие четыре дня «Арго» и ANGUS сделали тысячи фотографий. Обломки «Титаника» были разбросаны на площади радиусом в 1600 метров на глубине около 3800 метров.
12 июля 1986 года Баллард совершает вторую экспедицию к «Титанику». Теперь у него в распоряжении батискаф «Алвин» на трех человек и телеуправляемый робот Jason Jr.
«Алвин» — один из известнейших действующих пилотируемых подводных аппаратов (ППА). Батискаф рассчитан на трёх человек (двоих учёных и пилота) и позволяет за 10 часов совершать погружение на глубину до 4500 метров.
Аппарат «Ясон Джуниор» (Jason Jr)
Исследование «Титаника» с помощью аппарата «Ясон Джуниор».
В 1987 National Geographic Channel сняли документальный фильм поисках «Титаника», его посмотрел Джеймс Кэмерон и вдохновился на создание своего шедевра.
Кэмерон в сентябре 1995 года лично совершил 12 погружений к «Титанику» на батискафах «Мир-1» и «Мир-2», находившихся на борту российского научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш», позднее также задействованного в фильме.
Фильм «Титаник» стоил больше, чем сам корабль. Строительство корабля обошлось в 4 000 000 фунтов, что в современных деньгах составляет 100 000 000 фунтов, а стоимость фильма Джеймса Кэмерона — 125 000 000 фунтов.
Конкурсы — это отличная игровая механика, которая привлекает молодежь и позволяет «профориентировать» много специалистов в интересующую область. Появление международных конкурсов — важная веха развития подводных беспилотников и формирования индустрии и рынка.
RoboSub [11]
Международные соревнования проводятся с 1998 года проводится на базе Центра космических и военно-морских систем США.
Сайт — www.robonation.org/competition/robosub [12]
Правила 2017 года [13] (PDF).
В конкурсе RoboSub участвуют автономные подводные аппараты (AUVs), и выполняют реалистичные миссии в требовательной подводной среде.
Основанный Международной ассоциацией разработчиков систем необитаемых (unmanned) аппаратов, Фонд AUVSI представляет собой некоммерческую организацию, которая предоставляет студентам возможность поучаствовать в практических мероприятиях в сфере робототехники, направленных на стимуляцию и поддержание их интереса к науке, технологиям, инженерии и математике (STEM).
Каждый год Фонд AUVSI предлагает ряд образовательных программ, а также робототехнических соревнований, которые позволяют студентам применить свое техническое образование за пределами аудитории. Такие мероприятия — идеальная подготовка к профессиональной деятельности, поэтому участвующим в них студентам часто предлагают желанную стажировку и трудоустройство еще до окончания вуза.
Singapore AUV challenge (SAUVC)
Открытый чемпионат Азии по подводной робототехнике Singapore AUV Challenge (SAUVC), cоревнования проводятся в Сингапуре c 2013 года.
Сайт — www.sauvc.org [14]
Страница на Facebook [15].
Правила 2018 [16].
Вот как своими словами описывает задание участник соревнований 2013 года:
«Задание примерно можно описать так: нужно идти над чёрной полоской на дне бассейна и в определённый момент всплыть. То есть, такой line-following robot. Правила, правда, несколько мутновато описывают всё это дело. Там есть какие-то ворота, через которые надо пройти. Но если хорошо идти над полоской, то через них пройдёшь автоматически. Еще там есть стойка, на которой стоит шарик, и его надо пнуть. Опять же, если идти хорошо над полоской и на правильной высоте, то при очередном повороте шарик пнёшь автоматически. И всплыть нужно в правильном месте — когда закончится чёрная полоска. В общем, всё соревнование крутилось вокруг чёрной полоски на дне :-).»
Подробный рассказ про 2013 год в подводной робототехнике тут [17].
«Гаражный стартап» — так начиналась история Hewlett-Packard и Apple, а также множества других проектов Кремниевой долины. Когда технология становится доступной «хакерам», они начинают самостоятельно экспериментировать и находить потрясающие решения.
В 2012 году на Кикстартере был запущен проект OpenROV — дистанционно-управляемый мини-подводный робот весом около 2,5 кг. Он управляется с ноутбука, укомплектован видеокамерой с подсветкой. Глубина погружения: до 100 метров, время работы от аккумуляторов: ~1,5 часа. В движение он приводится тремя бесколлекторными двигателями (800Kv Brushless motor): два в горизонтальной и один в вертикальной плоскости. Для получения визуальной картинки используется обычная web-камера (Microsoft LifeCam HD-5000), которая через USB подключается к BeagleBone.
Набор поставляется в виде запчастей, которые надо собрать. Разработчики проекта ставили перед собой цель сделать подводные исследования дешевыми и общедоступными, по принципам open source software и open source hardware. Чертежи доступны на GitHub [18].
Выступление на TED:
В качестве бортового компьютера используется Beagle board [19].
Trident 2016 (следующая версия OpenROV)
Стартап OpenROV, США собирает средства на создание подводного телеуправляемого аппарата (ROV) Trident. Компания планировала собрать $50 тысяч, но вместо этого привлекла уже более $560 тысяч.
Дроны OpenROV 2.8 и Trident
Дальность управления — до 100 метров. Масса — 2,9 кг. Максимальная скорость — 2 м/с. Время работы от батарей — 3 часа. Поддержка автоматического зависания и сохранения направления движения. Может подключаться к очкам виртуальной реальности для управления «от первого лица».
Gladius 2017
В 2017 году появился очередной краудфандинговый проект [20] подводного робота на площадке IndiGoGo.
4к видеокамера, 100 метров глубины, 500 радиус действия, цена 600-1700 долларов.
Конструктор для школьников
MUR — набор для соревнований JuniorSkills.
Разработка была представлена Сергеем Муном из Владивостока на выставке РобоМех-2015 в Хабаровске 12 ноября.
Сайт проекта — murproject.com [21]
На базе этого конструктора проводится олимпиада НТИ для старшеклассников со всей России по профилю «Водные робототехнические системы» [22].
На отборочных этапах надо решеть задачки по физике и информатике, а так же освоить управление подводными роботами на 3д-симуляторе.
В заключительном этапе задачки поинтереснее:
Еще в 2017 прошла в Иннополисе прошла олимпиада «Водные Интеллектуальные Робототехнические Системы». (Правила тут [23].)
Мне было очень приятно узнать, что команда разработчиков подводных беспилотников из моего города и моего универа (Дальневосточный федеральный университет — ДВФУ) настолько крутая.
С 2012 года совместная команда робототехников ДВФУ и ДВО РАН ежегодно становится призером в классе автономных роботов на всемирных турнирах RoboSub и азиатских чемпионатах Singapore AUV Challenge.
А вот и «Джуниор», робот, с которым владивостокская команда захватывает глубины бассейнов завоевывает призовые места.
RoboSub
2012 — 5 место (ДВФУ, Владивосток)
2013 — 3 место (ДВФУ, Владивосток)
2014 — 4 место (ДВФУ, Владивосток)
2015 — 6 место (ДВФУ, Владивосток)
2016 — 4 место (Морской университет им. Невельского, Владивосток)
2017 — 2 место (ДВФУ, Владивосток)
Singapore AUV challenge
2013 — 1 место (ДВФУ, Владивосток)
2015 — 2 место (ДВФУ, Владивосток)
2016 — 2 место (ДВФУ, Владивосток)
2017 — 1 место (ДВФУ, Владивосток)
Про владивостокскую команду(интервью с разработчиками, ТТХ робота и пр.) и про правила международных соревнований напишу в следующем выпуске.
Автор: Алексей
Источник [33]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/diy-ili-sdelaj-sam/265316
Ссылки в тексте:
[1] 1. Как искали термоядерную бомбу на дне испанского моря: #one
[2] 2. Океанические нефтеплатформы: #two
[3] 3. «Титаник» и секретная подводная разведка: #three
[4] 4. Международные соревнования: США и Сингапур: #four
[5] 5. Open source проекты, краудсорсинг и конструктор для школьников: #five
[6] 6. Достижения российских студенческих команд: #six
[7] Авиакатастрофа над Паломаресом: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B2%D0%B8%D0%B0%D0%BA%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%84%D0%B0_%D0%BD%D0%B0%D0%B4_%D0%9F%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%BE%D0%BC
[8] байесовской теории эффективного нахождения потерянных объектов: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D0%B1%D0%B0%D0%B9%D0%B5%D1%81%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%BF%D0%BE%D0%B8%D1%81%D0%BA%D0%B0
[9] Aluminaut: https://en.wikipedia.org/wiki/Aluminaut
[10] тут: https://ria.ru/titanic_newlook/20111020/454773578.html
[11] RoboSub: https://en.wikipedia.org/wiki/RoboSub
[12] www.robonation.org/competition/robosub: http://www.robonation.org/competition/robosub
[13] Правила 2017 года: http://www.robonation.org/sites/default/files/RoboSub_2017_Final_Mission_v2_5-2.pdf
[14] www.sauvc.org: http://www.sauvc.org/
[15] Страница на Facebook: https://www.facebook.com/SingaporeAUVChallenge/
[16] Правила 2018: https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGVmYXVsdGRvbWFpbnxzaW5nYXBvcmVhdXZjfGd4OmQ0Yzk3ZTZiM2I5YmI4MQ
[17] тут: https://geektimes.ru/post/192326/
[18] GitHub: https://github.com/OpenROV
[19] Beagle board: https://ru.wikipedia.org/wiki/Beagle_board
[20] краудфандинговый проект: https://www.indiegogo.com/projects/gladius-submersible-underwater-drone-technology#/
[21] murproject.com: http://murproject.com/index?lang=ru
[22] «Водные робототехнические системы»: http://nti-contest.ru/profiles/wrs/
[23] тут: http://robolymp.ru/season-2017/rules-and-regulations/vodnye-irs/
[24] Паломарес. Водородные бомбы на пляже: https://topwar.ru/1836-palomares-vodorodnye-bomby-na-plyazhe.html
[25] Полное погружение: как использование роботов в поисках «Титаника» изменило подход к подводным исследованиям: https://theoryandpractice.ru/posts/15857-polnoe-pogruzhenie-kak-ispolzovanie-robotov-v-poiskakh-titanika-izmenilo-podkhod-k-podvodnym-issledovaniyam
[26] Роберт Боллард исследует океаны: https://www.ted.com/talks/robert_ballard_on_exploring_the_oceans?language=ru
[27] Путь Джеймса Кэмерона: https://geektimes.ru/post/79236/
[28] Джеймс Кэмерон: До «Аватара»… любознательный мальчик: https://www.ted.com/talks/james_cameron_before_avatar_a_curious_boy?language=ru
[29] OpenRov: https://en.wikipedia.org/wiki/OpenROV
[30] OpenROV — подводный робот (open source): https://habrahabr.ru/post/147030/
[31] David Lang: Мой подводный робот: https://www.ted.com/talks/david_lang_my_underwater_robot?language=ru
[32] Подводный дрон OpenROV Trident: https://geektimes.ru/company/ua-hosting/blog/271342/
[33] Источник: https://geektimes.ru/post/293231/
Нажмите здесь для печати.