CC BY
154
Электронное периодическое издание «Вестник Дальневосточного государственного технического университета» 2009 год № 2 (2)
05.00.00 Технические науки
УДК 37.013(045)
Ю.А.Дмитриев, В.В.Корецкий, Е.А.Попов, С.В. Смирнов
Дмитриев Юрий Анатольевич - ведущий инженер Отдела технического обеспечения морских исследований и эксплуатации судов ДВГУ. E-mail: [email protected]
Корецкий Валерий Владимирович - ведущий инженер Отдела технического обеспечения морских исследований и эксплуатации судов ДВГУ. E-mail: [email protected]
Попов Евгений Александрович - ведущий инженер Отдела технического обеспечения морских исследований и эксплуатации судов ДВГУ. E-mail: [email protected]
Смирнов Сергей Витальевич - канд. техн. наук, доцент, начальник Отдела технического обеспечения морских исследований и эксплуатации судов ДВГУ. E-mail: [email protected]
ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМЫЙ ПОДВОДНЫЙ АППАРАТ «COMANCHE»:
ЗАДАЧИ И ВОЗМОЖНОСТИ
Рассмотрены задачи, решаемые телеуправляемыми необитаемыми подводными аппаратами. Приведены характеристики ТПА «COMANCHE». Освещен ход и результаты сдаточных испытаний ТПА «COMANCHE».
Ключевые слова: телеуправляемый подводный аппарат «COMANCHE», морские технологии, оператор-пилот, подводные исследования.
Yury A. Dmitriev, Valery V. Koretsky, Evgeny A. Popov, Sergey V. Smirnov TASKS AND PERFORMANCE CAPABILITIES OF REMOTELY-CONTROLLED UNDERWATER VEHICLE «^MANCHE»
The article describes the tasks of remotely-controlled unmanned underwater vehicles. Specifications of remotely-controlled underwater vehicle «COMANCHE» are shown. The author describes the process and analyzes the results of «COMANCHE» release testing.
Key words: remotely-controlled underwater vehicle «COMANCHE», marine technology, underwater vehicle operator, underwater studies.
В процессе интенсивного и эффективного исследования и освоения Мирового океана особая роль отводится необитаемым телеуправляемым подводным аппаратам, способным исключить непосредственное присутствие человека в опасной зоне подводных работ.
В различных странах, занимающих ведущее положение в области морских технологий, было создано большое количество телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов (ТНПА) для решения широкого круга научных и прикладных задач по исследованию и освоению океана. За последнее десятилетие их численность увеличилось более чем на порядок и, по прогнозам специалистов, эта тенденция не только сохранится в ближайшие годы, но и будет еще более усиливаться. Прогнозы базируются на достижениях современных технологий, прежде всего в области электроники и материаловедения [5].
Телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (ТНПА), или (ТПА) (англ. Remotely Operator Underwater Vehicle (ROV) - это подводный аппарат, часто называемый роботом, который управляется оператором или группой операторов (пилот, навигатор, и др.) с борта судна. Аппарат связан с судном сложным кабелем, через который поступают сигналы управления и электропитание, и обратно передаются показания датчиков и видео сигналы.
ТПА используются для осмотровых работ, спасательных операций, ост-ропки и извлечения крупных предметов со дна, работ по обеспечению объектов нефтегазового комплекса (поддержка бурения, осмотр трасс газопроводов, осмотр структур на наличие поломок, выполнение операций с вентилями и задвижками), операций по разминированию, научных исследований, поддержки водолазных работ, работ по поддержанию рыбных ферм, решения археологических задач и др. Круг задач постоянно расширяется и парк аппаратов стремительно растет. Работа аппарата намного дешевле дорогостоящих водолазных работ, несмотря на то, что первоначальные вложения достаточно велики, хотя работа аппарата не может заменить все разнообразие водолазных работ [3].
В 2008 г. Дальневосточный государственный университет получил телеуправляемый подводный аппарат «COMANCHE» производства фирмы «Sub-
133
Atlantic» (Великобритания). ТПА приобретен для реализации совместных научных и образовательных программ ДВГУ и ДВО РАН в области изучения и освоения Мирового океана на средства, выделенные университету, как победителю конкурса инновационных ВУЗов в рамках Приоритетного национального проекта «Образование» (рис. 1).
Рис. 1. Ректор ДВГУ профессор В.И.Курилов (справа) и председатель ДВО PAH академик В^^ершенко знакомятся с ^ПЛ «COMANCHE»
«COMANCHE» относится к аппаратам рабочего класса, способен нести широчайший набор навесного оборудования - инструментального рабочего и научного исследовательского [2, 6].
Aппарат и все его составные части, включая приборы и средства наблюдения и выполнения подводных операций, изготовлены в особом глубоководном исполнении с возможностью проведения исследований и работ на глубинах до 6000 метров.
Всего в мире выпущено 11 TOA класса «COMANCHE».
TOA «COMANCHE» серийный номер SA-RCOM-009 по составу научного оборудования - уникален (рис. 2).
TOA «COMANCHE» позволяет решать широкий спектр задач:
наблюдение за водолазами и их поддержка;
работа с использованием различных инструментов; осмотры конструкций под водой; установка под водой объектов и оборудования; обслуживание и ремонт подводных сооружений; поисковые работы; океанографические исследования;
поиск и подъем оборудования и имущества из-под воды.
Рис. 2. Tелеуправляемый подводный аппарат «COMANCHE»
Состав комплекта и технические характеристики.
Масса и габариты: высота - 1325 мм; ширина - 1300 мм; длина - 2300 мм;
максимальный вес в воздухе - 1500 кг;
вес полезной нагрузки (оборудования) - 250 кг;
рабочий диапазон температур - -20С - +45С;
максимальная скорость - 3 узла, вертикальная - 1,5 узла;
скорость поворота - 120 град/сек.
135
ТПА соединяется через лебедку с бортовым оборудованием термопластическим кабель-тросом с кевларовым усилением. Плавучесть аппарата обеспечивается пятью модулями, выполненными из синтактической пены. Вертикальное и горизонтальное движение аппарата обеспечивается семью безще-точными электродвигателями SPE-250 постоянного тока, мощностью - 4 кВт каждый. ТПА «COMANCHE» имеет цветную, черно-белую видеокамеры и фотокамеру.
Навигационные приборы: магнитный компас; датчик глубины;
гидролокатор секторный кругового обзора Tritech Super SeaKing, двухчастотный (325/675 кГц), в корпусе до 6800 м, поисковая зона 0,4-300 м, разрешение 5-400 мм;
альтиметр Tritech PA500 цифровой высокоточный, в корпусе до 6800 м, цифровое разрешение - 1 мм, аналоговое - 0,025%;
аварийные датчики - мониторинга сопротивления изоляции, давления масла и температуры.
Научное оборудование:
мультисенсорный комплекс исследования состояния воды SeaCat Profiler SBE 19plus в титановом корпусе до 7000м c встроенной памятью 8Mb и ПО SeaSoft. Производит измерения проводимости, температуры, давления;
датчик SBE43 растворенного в воде кислорода, в корпусе до 7000 м; глубоководный флюорометр Seapoint Sensor - высокочувствительный датчик измерения растворенного в воде хромофорного органического вещества;
высокочувствительный глубоководный датчик метана
CONTROS’HydroC [1, 6].
Манипуляторные устройства аппарата произведены фирмой Schilling (США) с использованием самых последних достижений науки и техники.
Для управления аппаратом и сбора информации используется поверхностное оборудование:
поверхностный блок управления; пульт управления аппаратом;
пульт управления дополнительным оборудованием; пульт управления манипулятором Orion 4R; пульт управления манипулятором Orion 7P; компьютер гидролокатора;
два компьютера для управления аппаратурой TПA и записи видеоинформации, ноутбук для управления фотокамерой аппарата; высоковольтный трансформатор; четыре четырнадцатидюймовых монитора [4, 6].
TOA «COMANCHE» управляется четырьмя операторами (один из которых управляет лебедкой кабель-троса) (рис. 3).
Рис. 3. Схема подключения TOA «COMANCHE»
ТПА «COMANCHE», поставленный в ДВГУ, не имеет доковой камеры и собственного спускоподъемного устройства. Спуск аппарата за борт судна осуществляется при помощи штатного спускоподъемного устройства (СПУ) судна. Управление ТПА осуществляется с пульта управления, размещенного в специальном помещении судна.
ТПА «COMANCHE» позволяет выполнять широкий спектр научных исследований, в том числе поиск полезных ископаемых, картографирование морского дна, исследование живого подводного мира.
Для обслуживания и эксплуатации ТПА «COMANCHE» в ДВГУ создан отдел технического обеспечения морских исследований и эксплуатации судов (ОТОМИЭС). В отделе на должностях инженеров-пилотов-операторов работают выпускники института физики и информационных технологий и академии морской биологии и биотехнологии ДВГУ.
В июле 2008 г. сотрудники отдела прошли обучение эксплуатации ТПА под руководством инженеров ООО «Дайвтехносервис» (г. Санкт-Петербург). В ходе обучения аппарат был подключен к электропитанию и проведены его предпусковые испытания. В августе инженеры-операторы прошли практическое обучение по управлению телеуправляемым подводным аппаратом РТМ-500 на базе отдела подводной робототехники ЗАО «Южморгеология» в г. Геленджике.
В период с 20 сентября по 29 сентября 2008 г. были проведены ходовые сдаточные испытания ТПА «COMANCHE» (рис. 4).
Целями испытаний являлись:
проверка работоспособности аппарата, его научного оборудования и определение его параметров;
отработка практических навыков управления ТПА операторами аппарата и их сертификация;
оценка возможностей ТПА по проведению научных исследований.
Испытательная команда включала 19 человек под руководством начальника экспедиции профессора Б.Л.Резника. В состав команды входили:
138
Первый спуск ТПА "COMANCHE" в морскую воду 20.09.2008 Уссурийский залив
Рис. 4. Сдаточные испытания ТПА «COMANCHE»
инженер фирмы-производителя «Sub-Atlantic» Kaamil Douglas; директор английского учебного центра по подготовке пилотов телеуправляемых аппаратов Richard Warburton;
сотрудники Санкт-Петербургской фирмы ООО «Дайвтехносервис» - российского партнера «Sub-Atlantic»;
представители Института биологии моря ДВО РАН, имеющие опыт эксплуатации ТПА «Falcon»;
инженеры Института проблем морских технологий ДВО РАН; сотрудники ОТОМИЭС ДВГУ.
Испытания проводились с борта НИС ДВО РАН «Профессор Богоров» на основании соглашения о совместной деятельности по испытаниям аппарата между ДВГУ ДВО РАН.
В связи с ухудшением погодных условий испытания были проведены в
2 этапа.
1 этап - с 20 по 22 сентября 2008 г. полным составом испытательной команды в двух районах Уссурийского залива на глубинах 25 м и 45 м.
2 этап - с 27 по 29 сентября 2008 г. частью испытательной команды в составе сотрудников ОТОМИЭС, представителя ИПМГ ДВО РАН в полутора милях восточнее м. Гамова на глубине 70 м и в двух милях восточнее о. Рикорда на глубине 41 м.
В ходе испытаний «COMANCHE» совершил 11 погружений на глубины 25, 40, 45 и 70 м и находился в подводном положении в общей сложности 12 ч. Управление ТОА производилось инженерами-пилотами ОTОМИЭС на 1 этапе под руководством английского шеф-пилота, на 2 этапе - под руководством начальника отдела (рис. 5, 6).
Рис. 5. Подводное положение ТПА «COMANCHE». Проверка работоспособности
систем аппарата
Рис. б. Результаты измерения параметров морской воды научным оборудованием TПA «COMANCHE» на разрезе глубин в районе о. Рикорда. Залив Петра Великого
По результатам испытаний, проверки знаний и практических навыков пи-лотам-операторам ОТОМИЭС выданы сертификаты от фирмы «Sub-Atlantic» на право эксплуатации и обслуживания аппарата, от международного учебного центра MTCS - на право управления TOA «COMANCHE».
При испытании бортового научного оборудования TOA получены и зарегистрированы параметры морской среды на разрезах до глубины 70 м в районе м. Гамова и до глубины 40 м в районе о. Рикорда.
Испытания показали: TOA «СOMANCHE» исправен, работоспособен, параметры соответствуют формулярным, может использоваться по прямому назначению.
Перспективы использования TOA связаны с реализацией комплексных программ исследований институтами ДВГУ и ДВО PAH в рамках Инновацио-но-образовательного центра «Мировой океан».
Использование TOA «COMANCHE» позволит:
1. Г отовить инженерно-технический персонал в области подводной робототехники, дефицитных в России и особенно на Дальнем Востоке специалистов по эксплуатации и обслуживанию подводных роботов.
2. Развивать производственные технологии в области подводно-технических работ в дальневосточных морях.
3. Расширить возможности научных исследований за счет применения телеуправляемых подводных аппаратов и носимого ими оборудования.
4. Проводить исследования на больших глубинах океана (до 6000 м).
5. Организовывать морские исследования путем совместного использования автономных и телеуправляемых подводных аппаратов, компенсируя тем самым недостатки АМПА и ТПА.
Более подробно ознакомиться с аппаратом, составом и возможностями его научного оборудования можно на месте базирования ТПА «COMANCHE» в учебном корпусе ДВГУ по адресу: г. Владивосток, ул. Сахалинская, 3В.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Агеев М.Д., Киселев Л.В. Автономные подводные роботы: системы и технологии. М.: Наука, 2005. 398 с.
2. Общие сведения [Электронный ресурс] // Телеуправляемые подводные аппараты: сайт.-URL: http://tnpa.ru/about.php (дата обращения 28.09.2009).
3. Телеуправляемый подводный аппарат [Электронный ресурс] // Википедия свободная энциклопедия: сайт.-URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/___Телеуправляе-
мый подводный аппарат (дата обращения 28.09.2009).
4. Филаретов В.Ф., Лебедев А.В., Юхимец Д.А. Устройства и системы управления подводных роботов. М.: Наука, 2005. 270 с.
5. Черкашин С.В. Мобильные средства поиска и обследования [Электронный ресурс] // diving research center: сайт.-URL: http://www.charley.ru/publication/article9.html (дата обращения 29.09.2009).
6. Operation & Maintenance Manual. Техническая документация к ТПА «COMANCHE».
