Роботы в глубинах морей и океанов

Опубликовано admin мая 25, 2013 в Роботетхника

Известный исследователь мирового океана Ж. И. Кусто говорит, что будущее человечества связано с Мировым океаном. Он содержит все элементы таблицы Менделеева и является источником тепла в масштабах планеты. Подводные горы и долины содержат запасы кобальта, алюминия и меди для обеспечения потребностей всей нашей планеты в течение нескольких десятков тысяч лет.

Активное изучение богатств подводного царства началось не так уж и давно. Причина — в ограниченных возможностях человека. Уже на глубине в 100 м давление воды превосходит предел прочности грудной клетки человека. Требуется водолазный костюм. Но и он, ограничивая действия человека под водой, не спасает его от возникновения кессонной болезни при быстром подъеме с большой глубины. Время, за которое выравнивается давление в организме человека с давлением воды, составляет многие часы. Поэтому сегодня активно разрабатываются как обитаемые (ОПА), так и необитаемые (НПА) подводные аппараты-роботы, среди которых наиболее распространены подводные телеуправляемые манипуляционные роботы (ПТМР).

10 апреля 1963 г. в Атлантическом океане в 220 милях от Бостона на глубине 2800 м затонула американская атомная подводная лодка «Трешер». В тот день она завершила ходовые испытания после очередного ремонта на Портсмутской верфи. Программа испытаний предусматривала погружение лодки до предельной глубины (360 м). Лодку сопровождало в походе спасательное судно «Скайларк». На борту «Трешера» находились 129 человек.

Эта катастрофа, унесшая 129 человеческих жизней, показала, что ни военно-морской флот, ни научно-исследовательские организации не имеют технических средств для проведения аварийно- спасательных, поисковых и научно-технических работ в глубинах Мирового океана.

Особенно широко ПТМР применяются при обслуживании плавучих буровых установок, прокладке и обследовании трубопроводов и кабелей, возведении и ремонте подводных сооружений. Поэтому на них, помимо манипуляторов, имеется целый ряд сменных инструментов и приспособлений. Для подъема больших грузов используется специальный буй для выноса на поверхность подъемного троса. Буй может крепиться к рабочему органу манипулятора, который отделяется после прикрепления к объекту.

Кроме того, создаются приводные самоходные НПА, перемещающиеся по грунту с помощью движителей гусеничного или колесного типа. Аппараты такого типа широко использовались при освоении нефтяных и газовых месторождений в Северном море. Траншеекопательный аппарат норвежской фирмы использовался в 1983 г. для закладки трубопроводов длиной 4 км. Рытье траншеи осуществлялось с помощью механической фрезы, в то время как манипулятор захватывал отрезок трубы и автоматически укладывал его в вырытую траншею. Самоходные НПА в будущем окажут неоценимую помощь и при промышленной добыче рассыпных месторождений на континентальном шельфе (золота, платины, олова, титановых соединений и др.; глубина 200 м), залегающих на глубинах до 5000 м, и других полезных ископаемых.

ПТМР и ОПА прекрасно зарекомендовали себя при проведении ряда поисково-спасательных операций.

17 января 1966 г. во время дозаправки топливом в воздухе загорелся американский стратегический бомбардировщик В-52, на борту которого находилось четыре водородные бомбы мощностью 25 мегатонн каждая. Бомба представляла собой цилиндр диаметром 609 м и длиной 3675 мм. Экипаж произвел аварийный сброс, три бомбы приземлились неподалеку от деревни Паломарес, а четвертая — на парашюте в море. Операция поиска затонувшей бомбы продолжалась почти три месяца. В ней принимали участие 18 боевых кораблей и специальных поисковых судов. 19 марта спасательное судно «Хойст» приступило к подъему, однако трос перетерся, и бомба была утеряна. Найти ее удалось сравнительно легко по сигналам прикрепленного к ней маяка-ответчика. Она лежала на краю глубокой впадины на глубине 870 м. 7 апреля ПТРМ «Курв-3» после нескольких неудачных попыток закрепил подъемный трос на манипуляторе, однако сам запутался и был поднят на поверхность вместе с бомбой.

Взаимодействие человека-опера- тора с НПА представляет весьма тяжелую и отнимающую много времени работу. Поэтому возникла настоятельная потребность в создании автономно действующих подводных роботов. Прообразы таких роботов уже появились. Канадская фирма «Интернэшнл сабмарин инджиниринг» создала два автономных подводных робота, способных плавать среди препятствий и самостоятельно возвращаться на базу. Они обнаруживают препятствия с помощью акустических датчиков. Движением аппарата управляет компьютер, который обрабатывает получаемую от датчиков информацию и управляет работой водометных двигателей. Перед началом работы в память компьютера закладывается маршрут следования. Подводный робот АРЦС может, например, следовать на глубинах до 300 м вдоль трубопровода, дистанционно обследуя его и определяя трещины и утечки. Передача информации осуществляется по гидроакустическому каналу.