Лазерные технологии находят все более широкое применение при создании различных видов подводной техники. Среди них лазерные устройства для измерения расстояния, размеров и форм подводных объектов; лазерные системы связи между подводными объектами; подводные лазерные локационные системы( лидары); лазерные спектрометры для определения состава подводных объектов и концентраций веществ, содержащихся в морской воде.
Существует ряд приборов для измерения расстояния между подводными объектами и определения их размера. Подводный измеритель масштаба Laser Scaling SeaBotix от компании TELEDYNE [ 1 ] формирует пару красных лазерных лучей под заранее заданными углами и оценивает масштаб подводного объекта по расстоянию между двумя красными пятнами, оставляемыми лазерами на объекте. Устройство эффективно работает до 5 метров и устанавливается на легкие телеуправляемые аппараты. Другим устройством подобного типа является подводный лазерный генератор линии Tritech SeaStrip [ 2 ], который создает тонкую высококонтрастную линию, хорошо видную в воде и четко отображает профиль видимого объекта.
В системах лазерной подводной связи компания Abalux предлагает подводный оптический модем с дальностью канала связи до 40 метров и скоростью передачи данных до 10 Мбит / с [ 3 ]. Однако применение полностью оптических модемов значительно ограничено условиями и качеством самой водной среды. Подводные лидары позволяют достичь намного более высокого разрешения по сравнению с акустическими гидролокаторами. Например, компания 2G Robotics производит малогабаритный подводный лазерный сканер [ 4 ], разрешение сканирования которого достигает долей миллиметра. Сканер может использоваться как водолазом, так и на подводном аппарате.
Лазерные спектрометры, устанавливаемые на подводные аппараты, широко используются как в России, так и за рубежом. Морской государственный университет
Рис. 1. Автономный необитаемый подводный аппарат разработки АО « Концерн « Моринсис-Агат » им. адм. Г. И. Невельского занимается разработкой подобного спектрометра для исследования полей фитопланктона [ 5 ], оценки его состояния и проведения экологического мониторинга подводных акваторий. Этот спектрометр планируется установить на телеуправляемый подводный аппарат и получать на борт судна данные спектрального анализа воды в реальном времени.
Применение лазерного лага в АНПА
Традиционно навигация автономного необитаемого подводного аппарата( АНПА) обеспечивается средствами бортовой навигационной системы счисления пути и гидроакустической навигационной системой. Формирование текущей оценки координат достигается путем комплексирования данных системы счисления пути и гидроакустической навигационной системы.
Определение координат в автономной системе, когда отсутствуют внешние гидроакустические погружные модули или маяки, происходит только методом счисления пути. Для этого используются данные измерения вектора скорости, курс и при необходимости данные о течении. Расчет производится по формуле:
X c = X( t0) + ∫ t t0( V x cosφ + V y sinφ + V Tx) dt Y c = Y( t0) + ∫ t t0( V x sinφ + V y cosφ + V Ty) dt,
где X c, Y c – счисленные координаты; X( t0), Y( t0) – начальные координаты; Vx, Vy – продольные и поперечные составляющие скорости, измеряемые лагом; φ – курс; V Tx, V Ty – имеющиеся данные о течении.
В классическом варианте для измерения скорости движения автономного необитаемого подводного аппарата применяют дорогостоящий и достаточно габаритный акустический доплеровский лаг. Применение лазерного лага позволяет получить ряд преимуществ: снизить себестоимость АНПА, уменьшить его вес, снизить энергопотребление, повысить скрытность аппарата, так как лазерный лаг не создает акустического излучения.
Дальневосточным подразделением АО « Концерн « Моринсис-Агат » разработан экспериментальный автономный необитаемый подводный аппарат как платформа для испытания новых технологий. Аппарат способен работать как в автономном, так и в телеуправляемом режиме на кабеле. Все приборы и устройства АНПА размещены в отдельных гермоблоках, соединенных между собой разъемными гермокабелями и герморазъемами. Это позволяет быстро и удобно заменять устройства на новые или подключать дополнительные. Также предусмотрен внутренний отсек АНПА под дополнительное оборудование, в который выведены стандартные интерфейсы для подключения и питания устройств.
Репортаж с Дальнего Востока
87