CC BY
0УДК 629.584
А.А. Бурденков1, П.А. Замятин2, Е.В. Поганов1, Е.Е. Тимошенко1, А.А. Юдов1
1 Национальный-исследовательский ядерный университет «МИФИ»,
Москва, 115409;
2 ООО «Научно-производственный центр беспилотных авиационных систем и робототехнических комплексов», Ковров, 601910 e-mail: [email protected]
ПРОЕКТ СОЗДАНИЯ ПОДВОДНОГО ДРОНА
Рассмотрены вопросы создания подводного дрона в рамках работы студенческого научного общества НИЯУ МИФИ. Показаны основные технические решения, использованные при реализации описываемого проекта.
Ключевые слова: подводный дрон, AUV, UUV, ROV.
A.A. Burdenkov1, P.A. Zamyatin2, E.V. Poganov1, E.E. Timoshenko1, A.A. Yudov1
1 National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute),
Moscow, 115409;
2 Research and Production Center for Unnamed Aircraft Systems and Robotic Complexes Ltd,
Kovrov, 601910 e-mail: [email protected]
THE PROJECT OF CREATING AN UNDERWATER DRONE
The issues of creating an underwater drone within the framework of the work of the student scientific society of the National Research University MEPhI are considered. The main technical solutions used in the implementation of the described project are shown.
Key words: underwater drone, AUV, UUV, ROV.
В последнее время в мире все более развивается направление робототехнических комплексов, в том числе подводных дронов.
Основные принятые международные обозначения для подводных дронов:
- AUV - Autonomous Underwater Vehicle;
- UUV - Unmanned Underwater Vehicles;
- ROV - Remotely Operated Vehicle.
По данным аналитиков из агентства Market.US (рис. 1), состояние и перспективы рынка характеризуются следующим образом:
- в 2022 г. объем мирового рынка подводных дронов оценивался в $3,9 млрд;
- в 2026 г. объем рынка по прогнозу достигнет $6,4 млрд;
- к 2032 г. ожидается увеличение объема рынка до $12,2 млрд;
- среднегодовой темп роста на этом рынке составляет 12,4 %.
Аналитики считают, что рост спроса на подводные беспилотники будет наблюдаться, прежде всего, со стороны нефтегазовых компаний, которые используют их для поисково-разведочных работ на глубоководных скважинах. Еще одним востребованным направлением являются работы по картографированию морского дна. Востребованы и научные исследования, а также оборонные цели.
Больше всего на рынке представлены подводные дроны тяжелого индустриального класса -38%, и чаще всего это аппараты имеют дистанционное управление. Очевидно, что в обозримом будущем будет расти сегмент автономных подводных дронов.
Следует отметить, что, если на рынке беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) доминируют азиатские компании (прежде всего - китайские), то на рынке подводных дронов первенство принадлежит Северной Америке. В этом сегменте главенствуют европейские и американские компании: Blueye Robotics, Deep Ocean Engineering Inc, Kongsberg Gruppen ASA, Lockheed Martin Corporation, Oceaneering International Inc, Saab Seaeye Limited, Teledyne Marine, The Boeing Company.
Global Underwater Drone Market 't ZZZT—^ ,.uv,
Size, by Type, 2022-2032 (USD Billion)
Hybrid Vehicles
14 12 10
12.2
10.7
9.5
6.4
7.1
5.6
3.9
■
4.4 49 ЩШ
■ ■III
■ I
II
2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032
The Market will Grow At the CAGR of:
12 4% The forecasted market «fclO OD О il market.US I Ж..** /о size for 2032 in USD: * .....................
Рис. 1. Прогноз рынка подводных дронов
Существующие решения
В настоящее время на мировом рынке представлено значительное число подводных дронов различной функциональности [1-3]. При анализе существующих решений основное внимание было сосредоточено на аппаратах, имеющих неподвижные двигательные установки. Среди моделей начального уровня были выделены широко распространенные и прекрасно зарекомендовавшие себя изделия QYSEA Fifish V6 (рис. 2) и Chasing M2 (рис. 3).
Рис. 2. Каплевидный дрон QYSEA Fifish V6
Рис. 3. Внешний вид подводного дрона Chasing M2
Цель и задачи проекта
Целью проекта является создание беспилотного аппарата, способного перемещаться в воде и погружаться под воду. Аппарат должен обладать камерой и управляться дистанционно. Для достижения цели предполагается решить следующие основные задачи:
- патентный поиск;
- анализ существующих решений и доступных комплектующих;
- определение компоновочной схемы дрона;
- выбор конструкционных материалов;
- поиск вариантов теплоотведения для тепловыделяющих компонентов (регуляторы оборотов, бортовой вычислитель и пр.);
- формирование перечня основных составных частей дрона и подготовка схемы деления;
- подготовка сметы проекта;
- формирование начальной комплектации;
- создание силовой установки;
- создание системы управления;
- создание системы передачи данных от дрона к пункту управления;
- создание системы видеонаблюдения;
- разработка 3D-модели;
- изготовление основных деталей;
- сборка дрона;
- тестирование дрона;
- устранение замечаний (недоработок), выявленных на этапе тестирования;
- демонстрация возможностей дрона.
Отдельно рассматриваются вопросы кибербезопасности жизненного цикла [4].
Предполагаемые к реализации в рамках проекта основные технологические решения
В качестве базовой компоновки создаваемого подводного дрона выбрана схема с шестью двигателями, обеспечивающая шесть степеней свободы (рис. 4).
Внешний вид и размеры используемых бесколлекторных двигателей показаны на рис. 5. Двигатели доступны к поставке на всех торговых площадках.
Для управления подводным дроном используются одноплатный микрокомпьютер Raspberry Pi и бортовой контроллер Pixhawk (рис. 6 и 7).
Рис. 4. Иллюстрация шести степеней свободы
т I О Л»
Рис. 5. Внешний вид и размеры двигателя для начальных экспериментов
Рис. 6. Микрокомпьютер для системы управления
Рис. 7. Бортовой контроллер для управления двигателями и получения информации от датчиков
При выполнении работ учитывается опыт ранее выполняемых в этом направлении исследований, в том числе работы специалистов Камчатского государственного технического университета [5-9].
Проект имеет значительный потенциал последующего развития. На стадии проектирования изначально закладываются широкие возможности по масштабированию решений и использованию вновь появляющихся перспективных технологий в области робототехники, информационных технологий и кибербезопасности.
После получения начальных результатов материалы будут использованы, в том числе в качестве научно-технического задела при участии в конкурсах на получение тематических грантов.
Литература
1. ROBO-ROV 45 KG CLASS. Beijing: BoyaGongdao (Beijing) Robot Technology Co., Ltd, 2023. - 2 p.
2. Enterprise and Industrial-grade ROV Platform. Carry Out Deep-diving and Advanced Subsea Operations. - Shenzen: Shenzen QYSEA Tech Co. Ltd., 2022. - 6 p.
3. Chasing M2. Руководство пользователя. V 1.0. - 8 c.
4. Кибербезопасность жизненного цикла подводного дрона МИФИ [Электронный ресурс] // Кибербезопасность Z: Telegram-канал. - 23 октября 2024. - URL: https://t.me/z_cybersec/1009 (дата обращения: 24.10.2024).
5. Змеев АД. Разработка подводного дрона с модульной конструкцией // Молодёжь. Наука. Инновации. - 2022. - Т. 1. - С. 427-432.
6. Змеев АД. Модификация подводного дрона модульной конструкции // Молодёжь. Наука. Инновации. - 2023. - Т. 1. - С. 622-626.
7. Змеев АД. Разработка пульта управления подводного дрона модульной конструкции // Молодёжь. Наука. Инновации. - 2024. - Т. 1. - С. 502-506.
8. Разработка и организация испытаний подводного дрона модульной конструкции / А.Д. Змеев, А.О. Рогожников, Д.П. Ястребов // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы XIII Нац. (всерос.) науч.-практ. конф. -Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2022. - С. 97-101.
9. Змеев АД., Рогожников А.О. Натурные испытания по подбору мощности освещения для подводного дрона модульной конструкции // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Пятой междунар. науч.-техн. конф. (18-21 октября 2022 г.). -Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2022. - С. 66-69.
