Автономный необитаемый подводный аппарат

Автономные необитаемые подводные аппараты представляют собой класс необитаемых подводных аппаратов, способных выполнять задачи без постоянной связи с оператором. В отличие от телеуправляемых аппаратов АНПА не связаны с носителем кабелем и действуют по заранее заложенной программе или принимают решения самостоятельно с использованием систем искусственного интеллекта^[1]. Основными преимуществами АНПА являются способность действовать скрытно, независимость от погодных условий на поверхности и возможность работы в труднодоступных районах, включая подлёдные акватории^[2].

Первые шаги в создании подводных беспилотных систем были предприняты в середине XX века. В 1957 году в Лаборатории прикладной физики Вашингтонского университета в США был разработан первый автономный подводный аппарат. Однако широкое практическое применение получили сначала телеуправляемые аппараты. Одним из первых стало использование дистанционно управляемого аппарата CURV (англ. Cable-Controlled Undersea Recovery Vehicle) ВМС США в 1966 году для поиска и подъёма термоядерной бомбы B28RI, утерянной в результате авиакатастрофы над испанским Паломаресом. Аппарат успешно поднял бомбу с глубины 869 метров^[3].

В СССР работы по созданию подводных роботов начались в 1960-х годах. В 1972 году был испытан телеуправляемый аппарат «Краб», в 1973 году — макет первого советского АНПА «Скат»^[4]. Разработка «Ската» велась во Владивостоке под руководством академика Михаила Агеева, который основал единственную в стране научную школу по проектированию АНПА. В 1974 году с помощью «Ската» было проведено обследование озера Байкал^[5]. В 1976—1980 годах были созданы глубоководные аппараты «Л-1» и «Л-2», которые использовались для обследования затонувших атомных подводных лодок, в том числе «К-8» в Северной Атлантике^[4].

В 1980-е годы технология АНПА начала активно применяться в гражданской сфере, в первую очередь в нефтегазовой отрасли для обслуживания подводных добывающих платформ, глубины установки которых превысили возможности водолазов^[3]. В то же время продолжалось и военное применение. В 1985 году с помощью буксируемых аппаратов «Арго» и ANGUS была обнаружена кормовая часть «Титаника». Экспедиция под руководством Роберта Балларда финансировалась ВМС США и служила прикрытием для поиска затонувших в 1960-х годах атомных подводных лодок USS Scorpion и USS Thresher^[3].

В СССР в конце 1980-х годов в Институте проблем морских технологий ДВО РАН была разработана серия АНПА, первым из которых стал «МТ-88». В 1990-е годы были созданы аппараты «Гном» и «Макс», а также проведены совместные разработки с компаниями из США, Китая и Южной Кореи^[4].

Толчком к возобновлению активных работ по созданию АНПА в России послужила трагедия с подводной лодкой «Курск» в 2000 году. ВМФ России начал закупать современные зарубежные аппараты, что позволило отечественным специалистам изучить передовые технологии. Вскоре в России появились собственные разработки: поисковый аппарат «Марлин-350», противоминный комплекс «Маёвка» и глубоководный аппарат «Концепт-М»^[6].

В 2007 году АНПА «Клавесин-1Р» использовался в Арктике для сбора доказательств принадлежности хребта Ломоносова к российскому континентальному шельфу^[4].

В 2010-е годы Россия вернулась к идее создания стратегических подводных аппаратов, которая существовала ещё в 1950-х годах в виде проекта суперторпеды «Т-15».

В 2018 году было официально объявлено о создании межконтинентального подводного аппарата «Посейдон» с ядерной энергетической установкой^[6].

В 2020 году АНПА «Витязь-Д» совершил погружение на дно Марианской впадины, став первым российским аппаратом, достигшим самой глубокой точки Мирового океана^[7].

Существует несколько систем классификации АНПА, основанных на их назначении, массогабаритных характеристиках и конструктивных особенностях. Главными критериями принято считать предназначение и массогабаритные показатели, которые определяют боевые, энергетические и другие возможности аппаратов^[7].

По своему назначению АНПА делятся на военные, гражданские и научные. Военные аппараты предназначены для решения широкого спектра боевых задач, включая разведку, патрулирование, противоминную и противолодочную борьбу, а также нанесение ударов по морским и наземным целям^[8]. Крупногабаритные и сверхгабаритные АНПА фактически представляют собой роботизированные подводные лодки, способные нести различное вооружение, в том числе ядерное^[9]. Гражданские АНПА используются для инспекции подводных трубопроводов и кабелей, обслуживания объектов нефтегазовой отрасли и картографирования морского дна. Научные аппараты применяются для океанографических исследований, экологического мониторинга и изучения морской флоры и фауны.

Массогабаритные характеристики являются ключевым параметром, определяющим автономность, глубину погружения и возможности по размещению полезной нагрузки. Существуют различные подходы к классификации. В частности, журнал «Зарубежное военное обозрение» приводит следующую классификацию:

Классификация, принятая Министерством обороны США в 2004 году, оперирует следующими категориями^[9]:

• Переносные (англ. man-portable): до 45 кг
• Лёгкие (англ. light weight): 45-230 кг
• Тяжёлые (англ. heavy weight): 230—1400 кг
• Крупногабаритные (англ. large): 1400-10 000 кг
• Сверхгабаритные (англ. extra-large): более 10 000 кг

По конструктивным особенностям можно выделить несколько основных типов АНПА:

• Торпедообразные аппараты — наиболее распространённый тип, имеющий корпус сигарообразной формы. Такие аппараты приводятся в движение с помощью гребного винта или водомётного движителя. Примерами являются российские «Клавесин» и «Витязь-Д»^[10].
• Подводные планёры (глайдеры) — аппараты, которые перемещаются за счёт изменения своей плавучести. Они набирают воду в балластную цистерну для погружения и выталкивают её для всплытия. При этом крылья преобразуют вертикальное движение в горизонтальное, что позволяет аппарату перемещаться по характерной «пилообразной» траектории. Такой принцип позволяет значительно экономить энергию и достигать автономности в несколько месяцев^[11]. Примером является российский глайдер «Морская тень»^[12].
• Аппараты с бионическим дизайном — устройства, имитирующие форму и способ передвижения морских животных. Например, американский аппарат Manta Ray, разрабатываемый по заказу DARPA, внешне напоминает ската^[13].

Ключевые тактико-технические характеристики АНПА включают в себя максимальную глубину погружения, автономность, скорость, дальность хода и массу полезной нагрузки.

Современные аппараты способны работать на глубинах от нескольких сотен метров до предельных глубин Мирового океана. Так, российский АНПА «Витязь-Д» в мае 2020 года совершил погружение на дно Марианской впадины на глубину более 10 000 метров^[10]. Китайский глайдер Haiyi-7000 способен погружаться на глубину до 7 000 метров^[14].

Автономность аппаратов варьируется от нескольких часов у малых моделей до нескольких месяцев у крупных аппаратов и глайдеров. АНПА с ядерной энергетической установкой обладают практически неограниченной автономностью и дальностью хода. Глайдеры благодаря экономичному принципу движения способны работать автономно более четырёх месяцев и преодолевать значительные расстояния^[11]. Американский аппарат Orca способен преодолевать до 6500 морских миль^[15].

Скорость большинства аппаратов составляет от 3 до 8 узлов, однако у ударных систем она может достигать 60-70 узлов^[16]. Глайдеры, использующие изменение плавучести для движения, развивают скорость порядка 1,5-2 узлов^[10].

Большинство современных АНПА оснащены электрическими энергетическими установками с литий-ионными аккумуляторами. Для увеличения автономности крупные аппараты могут оснащаться дизель-электрическими установками со шноркелем для подзарядки аккумуляторов в надводном положении. Отдельные образцы обеспечивающими практически неограниченную дальность хода^[17].

Военно-морские силы ведущих государств рассматривают АНПА как перспективное средство ведения боевых действий на море. К основным задачам военных АНПА относятся:

• освещение подводной обстановки и ведение разведки
• обнаружение и уничтожение морских мин
• противолодочная борьба
• радиоэлектронная борьба
• нанесение ударов по морским и наземным целям
• доставка грузов и специальных средств

Способность действовать скрытно является важнейшим тактическим свойством АНПА. Скрытность обеспечивается большой дальностью плавания под водой, низкими уровнями физических полей и малой шумностью.

В гражданской сфере АНПА применяются для:

• инспекции подводных трубопроводов и кабелей
• обследования объектов нефтегазовой инфраструктуры
• картографирования морского дна
• поиска затонувших объектов
• экологического мониторинга
• океанографических и гидрологических исследований

Россия ведёт активные разработки в области создания АНПА как военного, так и гражданского назначения. Ключевыми разработчиками являются ЦКБ МТ «Рубин», ИПМТ ДВО РАН и СПбГМТУ^[10].

Лидерами в разработке АНПА за рубежом являются США, Китай и страны Европы. Работы ведутся в направлении увеличения автономности, модульности полезной нагрузки и внедрения систем искусственного интеллекта^[17].

Основные зарубежные АНПА

Страна	Название	Разработчик	Назначение	Характеристики
США	Orca (XLUUV)	Boeing	Многоцелевой аппарат	Длина — до 26 м, водоизмещение — до 85 т, дальность — до 6 500 миль, автономность — несколько месяцев[15]
США	Snakehead (LDUUV)	—	Разведка, РЭБ, противолодочная борьба	Носители — ПЛ типа «Вирджиния»[17]
США	Manta Ray	Northrop Grumman	Многоцелевой аппарат	Конструкция типа «летающее крыло»[13]
Великобритания	Cetus	MSub	Многоцелевой аппарат	Длина — 12 м, автономность — до 170 ч
КНР	UUV300CB/CD	Poly Technology	Разведка, противолодочная борьба (версия CD)	Длина — 11,5 м, масса — 50 т, скорость — до 12 узлов, дальность — 450 миль[17]
Франция	D19	Naval Group	Многоцелевой аппарат	Пуск из 533-мм торпедного аппарата
Германия	SeaOtter Mk II	Atlas Elektronik	Разведка, противоминная борьба	Длина — 3,65 м, масса — 1 200 кг, автономность — до 24 ч[14]
Республика Корея	Combat	Hanwha Ocean	Многоцелевой аппарат	Длина — 23 м, водоизмещение — 60 т, вооружение — 2 торпеды[16]

В развитии АНПА наблюдаются следующие основные тенденции^[14]:

• наделение аппаратов способностью принятия самостоятельных решений с использованием технологий искусственного интеллекта
• повышение уровня взаимодействия между несколькими необитаемыми системами, выполняющими общую задачу
• увеличение дальности хода и продолжительности работы за счёт применения более эффективных энергетических установок
• повышение эффективности полезной нагрузки путём внедрения модульных контейнеров
• разработка алгоритмов, обеспечивающих надёжную классификацию обнаруженных целей
• создание надёжных каналов связи и управления для совместного использования нескольких автономных систем.