CC BY
57Р.В. ВИКТОРОВ, М.В. КНУРОВ
JL
м
R.V. VIKTOROV, M.V. KNUROV
БЕЗЭКИПАЖНЫИ КАТЕР
UNMANNED BOAT
ОБУЧАЮЩИЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС С МОДУЛЬНОЙ СМЕННОЙ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКОЙ
TRAINING ROBOTICS COMPLEX WITH MODULAR REPLACEABLE PAYLOAD
Сведения об авторах: Викторов Руслан Викторович - начальник кафедры радиоэлектронного вооружения ТОВВМУ имени С.О. Макарова, капитан 1 ранга, доктор технических наук, доцент (г. Владивосток);
Кнуров Максим Вадимович - адъюнкт кафедры устройства и живучести корабля ТОВВМУ имени С.О. Макарова, капитан 3 ранга (г. Владивосток. E-mail: knurov. maks07@mail. ru).
Аннотация. В статье представлен робототехнический комплекс обучающий (РКО) на базе БЭК «Макаровец» со сменной модульной полезной нагрузкой, имитирующей некоторые типы дистанционно управляемых модулей (ДУМ), созданный в Тихоокеанском высшем военно-морском училище имени С. О. Макарова.
Ключевые слова: безэкипажный катер, робототехнический комплекс обучающий, дистанционно управляемый модуль, береговой пост управления (БПУ).
Information about the authors: Ruslan Victorov - head of the department of electronic weapons of the Pacific Higher Naval college named after Makarov, captain 1st rank, doctor of technical Science, associate Professor (Vladivostok);
Maksim Knurov - postgraduate student of the department of ship Structure and Survivability of the Pacific Higher Naval college named after Makarov, captain 3d rank (Vladivostok).
Summary. The article presents a robotic training complex based on the USV named «Makarovets» with a replaceable modular payload that imitates some variety of remotely controlled weapon station (RCWS) created at the Pacific Higher Naval School named after S.O. Makarov.
Keywords: unmanned surface vehicle, a robotics training complex, remotely controlled weapon station, coastal control post, a remotely operated underwater vehicle (ROV), an unmanned aerial vehicle (UAV).
Безэкипажные катера прочно закрепились в составе военно-морских сил развитых стран как эффективное средство вооружённой борьбы на море. В России существует несколько самостоятельных разработок морских надводных роботизированных систем для ВМФ, которые по своим характеристикам приближаются к зарубежным образцам. Одним из перспективных направлений мирового развития БЭК является
их оснащение разнообразными ДУМ, определяющими тактическое назначение, например: ДУМ стрелкового оружия; ДУМ малогабаритного ракетного оружия; ДУМ посадочной площадки с беспилотным летательным аппаратом; ДУМ спускоподъёмного устройства (СПУ) с противоминными телеуправляемыми необитаемыми подводными аппаратами и т.д. Учитывая современные тенденции развития ВМС развитых
стран, и ВМФ РФ в частности, командованием Тихоокеанского высшего военно-морского училища имени С. О. Макарова в сентябре 2019 г. было принято решение о создании собственного РКО на базе БЭК «Макаровец» со сменной модульной полезной нагрузкой, имитирующей некоторые типы ДУМ. Главный конструктор комплекса - профессор кафедры устройства и живучести корабля ТОВВМУ имени С. О. Макарова,
ИЮЛЬ - АВГУСТ 2022 №4 (37) ^¡Ц ^
8 ч KJ
Рис. 1. Общий вид БЭК «Макаровец»:
1 - якорное устройство; 2 - посадочная площадка; 3 - квадрокоптер; 4 - носовая телекамера; 5 - радар; 6 - мегафон; 7 - антенны ГЛОНАСС; 8 - главная телекамера; 9 - антенна радиомодема; 10 - антенна Wi-Fi; 11 - топовый огонь; 12 - проблесковый огонь; 13 - гакобортный огонь; 14 - главные прожекторы; 15 - сирена; 16 - ходовые огни; 17 - кормовая телекамера; 18 - прожекторы (нос - корма); 19 - лебёдка кабель-троса; 20 - ТНПА; 21 - СПУтипа «П-рама»; 22 - движители
Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, капитан 1 ранга запаса Г. Ю. Илларионов.
Назначение. РКО на базе БЭК «Макаровец» предназначен для:
• повышения качества образовательного процесса курсантов училища путём их непосредственного участия в подготовке катера к плаванию и выполнению упражнений по управлению БЭК и его полезными нагрузками;
• повышения качества подготовки научно-педагогических кадров в училище (докторантов, адъюнктов и соискателей учёной степени);
• участия в мероприятиях по планам Тихоокеанского флота и ДВО РАН;
• представительства училища на различных соревнованиях и конкурсах по морской робототехнике.
Состав. РКО на базе БЭК «Макаровец» состоит из следующих основных частей: безэкипажного катера «Макаровец»; берегового поста управления; ряда сменных модульных полезных нагрузок, а также береговой инфраструктуры, различного вспомогательного оборудования, запасного имущества и приспособлений.
Устройство. Корпус безэкипажного катера «Макаровец» создан на базе корпуса гидроцикла марки Sea-Doo, модель BRPSeadooRXP 215. В кормовой части корпуса сделана прямоугольная герметичная ниша, предназначенная для установки различных съёмных модулей полезной нагрузки. Корпус катера, палуба и надстройка выполнены из стеклопластика. Основные образцы радиоэлектронных средств (РЭС) расположены на сварной мачте, выполненной из стальных тонкостенных труб (см. рис. 1). БЭК имеет следующие ТТХ: водоизмещение около 250 кг; длину 3,3 м; ширину 1,2 м; высоту 1,7 м; скорость 15 уз; автономность 6 ч; грузоподъёмность до 120 кг. Катер имеет два гребных винта
с погружными электромоторами мощностью по 1,0 кВт каждый. Управление движением происходит за счёт регулирования частоты вращения движителей. Источником энергии служит свинцово-ге-лиевая аккумуляторная батарея ёмкостью 200 А»ч.
В состав РЭС и другого бортового оборудования БЭК входят: система дистанционного управления движением; компас; лаг; эхолот; 4G радар; приёмники ГЛОНАСС/ GPS; системы радиосвязи; система видеонаблюдения; технические устройства обеспечения размещения и подключения сменных модулей полезной нагрузки и их РЭС; аудиоаппаратура (вербальный контакт с людьми в море). Аппаратно-программный комплекс БЭК позволяет реализовать два основных режима управления катером:
• режим супервизорного управления (управление катером с берегового пульта управления);
• режим автономного управления (управление путём назначения маршрутов и реперных точек, общих задач и программы работы).
Общая архитектура берегового поста управления БЭК «Макаровец» показана на рис. 2. БПУ разворачивается на твёрдой площадке вблизи береговой черты. Компьютеры и приборы БПУ смонтированы на специальном столе, который рассчитан на посадку трёх операторов (с учётом выполнения учебных задач): оператора управления БЭК; оператора навигационного комплекса и оператора управления полезными нагрузками. Возможно наличие также и четвёртого оператора со своим малогабаритным пультом управления (например, оператор управления БПЛА). На БПУ установлены антенны связи и управления БЭК и его полезными нагрузками. Оператор БЭК контролирует главный монитор. Оператор навигационного комплекса контролирует монитор навигатора, монитор радара и картплоттер эхолота. Оператор полезных нагрузок контролирует монитор полезных нагрузок. При необходимости оператор полезных нагрузок управляет ТНПА при помощи джойстика. Дополнительно БПУ может оснащаться отдельно
й on h ИЮЛЬ - АВГУСТ 2022 №4(37)
JL
АРМИЯ-2022 J\
устанавливаемыми монитором эхолота, монитором гидролокатора бокового обзора и монитором квадрокоптера.
Возможные варианты построения модульной комплектации РКО. В настоящее время изготовлены и проходят испытания два образца ДУМ полезной нагрузки БЭК «Макаровец»: ДУМ посадочной площадки БПЛА и ДУМ СПУ типа «П-рама» с ТНПА. Носовая часть БЭК «Макаровец» -носителя БПЛА (квадрокоптера) показана на рис. 3. Посадочная площадка способна фиксировать БПЛА в момент его посадки на БЭК при наличии сильного ветра, всех видов качки на волнении, а также при наличии больших статических кренов и дифферентов. Это свойство достигается за счёт создания сил удержания БПЛА с помощью включенных (работающих) электромагнитов, равномерно распределённых по всей площади с тыльной стороны посадочной площадки. Во время нахождения БПЛА на посадочной площадке происходит также бесконтактный заряд его аккумуляторной батареи.
Перед взлётом БПЛА электромагниты посадочной площадки отключаются, и сила, удерживающая БПЛА, исчезает. ДУМ предназначен для выработки навыков управления БПЛА при взлёте и посадке на БЭК и использования его для обнаружения надводных целей и подводных объектов в мелководных акваториях.
Кормовая часть БЭК «Макаровец» - носителя малогабаритного ТНПА показана на рис. 4. В состав СПУ входят: монтажная платформа,дистанционно управляемая «П-рама» и малая океанологическая лебёдка с кабелем нейтральной плавучести. «П-рама» приводится в движение при помощи двух шаговых электродвигателей с ходовыми винтами и ползунами. ДУМ предназначен для выработки навыков управления СПУ и ТНПА при дистан-
3 4 5
ционном поиске потенциально опасных донных объектов с борта БЭК.
В настоящее время специалистами ТОВВМУ им. С. О. Макарова и ИПМТ ДВО РАН ведутся работы по созданию следующих ДУМ полезных нагрузок:
• БЭК - носитель буксируемого гидролокатора бокового обзора (ГБО) и его СПУ. ДУМ предназначен для обучения навыкам использования ГБО для поиска, обнаружения и картографирования донных объектов;
• БЭК - носитель автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) и его СПУ ДУМ предназначен для обучения навыкам управления АНПА, составления программы-задания для автономной работы аппарата и использования его для поиска и картографирования донных объектов;
• БЭК - носитель экспериментальных образцов морского подводного оружия (макетов гидроакустических буев, торпед и мин) и их пусковых устройств. ДУМ предназначен для выработки навыков использования приборов
управления стрельбой и систем дистанционного наведения морского подводного оружия и других перспективных систем;
• БЭК - носитель экспериментальных образцов средств радиоэлектронной борьбы и маскировки. ДУМ предназначен для проведения научных исследований в данном направлении.
Береговая инфраструктура и вспомогательное оборудование РКО включают в себя специально оборудованный для хранения и развёртывания комплекса 20-футовый морской контейнер, расположенный в непосредственной близи от береговой черты на территории шлюпочной базы училища. Для обеспечения работы РКО предусмотрен комплект вспомогательного оборудования, который включает: автомобильный трейлер, макеты подводных целей, генератор, зарядное устройство, сменные аккумуляторы, водолазное снаряжение, видеокамеры (в том числе и подводные), надувную лодку с подвесным мотором, ГЛОНАСС/GPS-навигато-ры, различные измерительные приборы, инструмент, запасное
ИЮЛЬ - АВГУСТ 2022 №4 (37)
Рис. 2. Береговой пост управления РКО на базе БЭК «Макаровец»:
а - вид спереди; б - вид сзади: 1 - пульт управления квадрокоптером; 2 - сектор управления движением; 3 - главный монитор; 4 - метеопост; 5 - монитор навигатора; 6 - джойстик управления ТНПА; 7 - монитор (ноутбук) управления полезными нагрузками; 8 - основной компьютер управления; 9 - антенна радиомодема LoRa; 10 - антенна Wi-Fi
и расходное имущество, материалы и др.
Модель использования РКО содержит следующие основные этапы:
1. Учебная группа курсантов в количестве до 10 человек с преподавателем и инструкторами прибывает на шлюпочную базу ТОВВМУ имени С. О. Макарова. Преподаватель доводит до курсантов учебную цель и порядок проведения занятия.
2. По команде преподавателя «По местам стоять, катер к походу приготовить» курсанты под контролем инструкторов вскрывают контейнер, вручную выкатывают катер на трейлере кормой к морю и спускают его на воду. Параллельно к работе готовится БПУ и проверяются все его системы.
3. Группа курсантов занимает места за автоматизированными рабочими местами БПУ и по команде преподавателя под контролем инструкторов выполняет проверку систем БЭК в дистанционном режиме.
4. Согласно плану занятия по команде преподавателя оператор БЭК даёт ход РКО и приступает к выполнению упражнений, например: движение БЭК заданным
курсом, выполнение различных эволюций, обнаружение морских и воздушных целей при помощи бортовых РЭС, использование средств навигации и радиосвязи БЭК.
5. После уверенной отработки навыков управления БЭК, в различных режимах движения, обучаемые приступают к отработке навыков управления полезными нагрузками БЭК с учётом заданной учебной тактической обстановки.
Создание и опытная эксплуатация РКО на базе БЭК «Макаровец» позволит найти оптимальные методы подготовки курсантов военно-морских училищ по управлению надводными робототехническими комплексами и их полезными нагрузками и, следовательно, повысить качество обучения курсантов, подготовки адъюнктов, докторантов в проведении исследований по разработке, обслуживанию и применению надводных и подводных робототехнических комплексов различного назначения. Создание РКО на базе БЭК открывает также принципиальную возможность прогнозирования инновационных форм и способов ведения боевых
Рис. 3. ДУМ посадочной площадки квадрокоптера БЭК «Макаровец»:
1 - стойки; 2 - площадка; 3 - квадро-коптер; 4 - сигнальный огонь
Рис. 4. Общий вид и конструкция СПУ и ТНПА:
1 - монтажная платформа; 2 - лебёдка с электроприводом; 3 - кабель-трос; 4 - блок со шкивами; 5 - «П-рама»;
6 - ТНПА; 7 - ходовые винты; 8 - ползуны; 9 - электродвигатели
действий на море с использованием широкого спектра робототехниче-ских средств (надводных, подводных и воздушных), повышающих боевые возможности сил ВМФ. Совместная работа при создании БЭК и ДУМ различного назначения, преподавателей, адъюнктов и курсантов ТОВВМУ им. С. О. Макарова со специалистами ИПМТ ДВО РАН является хорошим примером плодотворного сотрудничества академической науки и высшей военной школы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Безэкипажные катера на боевых кораблях и вспомогательных судах ВМФ / Г. Ю. Илларионов, К. З. Лаптев, А. С. Шмаков, Н. А. Корнилов // Сборник материалов XV научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления». -Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2020. С.105-113.
2. Трушенков, В. В. Состояние и перспективы развития безэкипажных катеров. Предложения в концепцию развития и применения безэкипажных катеров ВМФ России / В. В. Трушенков, А. И. Кабанов, В. А. Сударчиков [и др.]. - Санкт-Петербург: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «Морское подводное оружие - Гидроприбор», 2016. 105 с.
3. Шмаков, А.С. Малые формы подводной робототехники на безэкипажных катерах, их спускоподъёмные и пусковые устройства / А. С. Шмаков, Р. В. Викторов, Н. А. Корнилов // Наукоёмкие технологии, 2020. № 7 (21). С. 22-31.
4. Патент № 210564 Российская Федерация, МПК B63G 7/02 (2006.01). Учебно-тренажёрный безэкипажный катер: № 2021119268: заявл. 29.06.2021: опубл. 21.04.2022 / Г.Ю. Илларионов, А. С. Шмаков, Р. В. Викторов, М. В. Кнуров, Н. А. Корнилов. 13 с.: 6 ил. - Текст: непосредственный.
й Ol h ИЮЛЬ - АВГУСТ 2022 №4(37)
