В Пензе разработали бионический подводный дрон

Новый подводный аппарат разработали в Пензенском государственном университете. Он будет использоваться в океанологических исследованиях, поисково-спасательных работах и военной сфере. 

Разработка более маневренная, скрытная и бесшумная, чем аналоги.

Интерес к подводной робототехнике растет во всем мире. Эта сфера охватывает исследования морской фауны и флоры, геологических образований, а также ремонт подводных нефтяных и газовых скважин, военную разведку и многое другое.

Есть два вида подводных аппаратов: неавтономные (привязанные) и автономные. Неавтономные прикреплены к судну и получают энергию через проводной канал. Автономными аппаратами можно управлять с помощью телеуправления, так как у них аккумулятор встроен в сам аппарат. Каждая модель используется для определенных целей.

Безэкипажные подводные аппараты бионического типа — оптимальное, безопасное и экономичное средство для исследования рельефа дна. Им отдают предпочтение перед классическими аппаратами: торпедообразными, цилиндрическими и сигарообразными.

По словам разработчика Ильи Урваева, такие аппараты имеют гибкую конструкцию и форму, похожую на рыб. Они бесшумны, маневренны и не тревожат обитателей морского дна, так как не поднимают ил со дна и внешне похожи на подводных жителей.

В Пензенском госуниверситете создали 3D-модель и собрали макетный образец безэкипажного подводного аппарата бионического типа. Его длина — 0,5 метра, диаметр — 20 см.

Конструкция аппарата основана на механике движения рыб. Передвигаться в воде ему помогает рыбий хвост. Особенность разработки пензенских ученых в том, что в механизм работы хвоста заложены две техники плавания морских обитателей: тунца и дельфина.

Тунцы могут преодолевать большие расстояния благодаря мощному хвосту, который позволяет им плавать на высоких скоростях и быстро маневрировать. Хвост дельфина расположен горизонтально, имеет мощную мускулатуру и позволяет плавно передвигаться, обходя препятствия.

Благодаря объединению техник плавания морских обитателей, подводный аппарат бионического типа от ПГУ может менять направление движения. Он способен переключаться между разными видами плавания для выполнения различных задач.

Илья Урваев пояснил:

Подвижная платформа ориентирует хвостовой плавник в зависимости от нужного движения. Режим плавания как у тунца подойдет для быстрого преодоления участка, а положение хвостовой части как у дельфина — для маневров под водой.

Разработка похожа на бионическую рыбу-робота. В носовой части находятся видеокамера и гидролокатор, которые помогают аппарату ориентироваться в пространстве.

В средней части расположены основные электронные компоненты и брюшные плавники. Они позволяют аппарату накреняться и менять глубину погружения. Здесь же находится система управления — «мозги» аппарата. Она состоит из блока управления и сбора данных, блока навигации и блока контроля хвостового движителя (хвостовой плавник). Также в этой части расположена флеш-память для хранения собранной информации об исследуемом объекте, которая после передается оператору.

Хвостовой плавник имеет форму клиновидно-конусного тела с упругой армированной пластиной. Он шарнирно соединен со штоком линейного актуатора.

Решение использовать линейные актуаторы (специальные устройства для линейного перемещения) позволило менять направление движения хвостовой части. Хвост будет приводиться в движение тремя актуаторами: два из них перемещают хвост в стороны, а третий не дает ему изменить положение по вертикали. Таким образом, хвост выполняет роль руля, пояснил Илья Урваев.

Хвостовой движитель крепится к аппарату с помощью штанги, что обеспечивает его правильную ориентацию в пространстве. Поверхность движителя обтекаемая и покрыта силиконом для защиты от влаги.

Ученые исследовали гидродинамическую модель аппарата, чтобы понять, как он будет вести себя под водой.

Разработчик рассказал, что реальный образец будет 1,5 метра в длину и 30 см в диаметре, а вес рыбы-робота составит около 20 кг.

Исследователи предлагают сделать каркас из алюминиевого сплава, а внешнюю оболочку — из пластика. Это даст безэкипажному подводному аппарату преимущество перед известными громоздкими образцами весом в несколько сотен килограммов. Управлять «железной рыбой» будет оператор с помощью дистанционного пульта.

По словам Ильи Урваева, разработанный подводный аппарат может применяться в военной сфере для проведения разведывательных операций, а также для гидрометеорологических и океанологических исследований, поисково-спасательных работ под водой.

Сейчас научная группа увеличивает дальность работы подводного аппарата. Пока управлять им можно в радиусе 100 метров, не прерываясь в течение двух часов. Дальность планируется увеличить до нескольких десятков километров.

24.10.2024