В подлёдном плавании

Повышение вероятности спасения экипажей подводных лодок в Арктике за счет применения автономных необитаемых подводных аппаратов

Обеспечение военной безопасности, защиты и охраны государственной границы Российской Федерации в Арктике является одним из приоритетных направлений развития этого региона государства и обеспечения национальной безопасности [1]. В связи с этим неуклонно расширяется деятельность сил Военно-Морского Флота (ВМФ) в Арктике и, как следствие, повышается количество походов кораблей (в первую очередь — атомных подводных лодок) в районы Арктики со сложной ледовой обстановкой.

Действия подводных лодок (ПЛ) осуществляются в различных районах Арктического бассейна при решении широкого круга задач. Интенсивность подледных походов ПЛ растет, соответственно, растет и вероятность возникновения различного рода происшествий на подводных лодках, в том числе с их вооружением и специальной техникой. Каждый поход подводных лодок «под лед» связан с многочисленными рисками, которые можно снизить выполнением комплекса организационных и технических мероприятий, углубленной и скрупулезной подготовкой экипажей и материальной части, строгим исполнением приказов, наставлений и инструкций. Но, к сожалению, всего предусмотреть нельзя. Для эффективного оказания помощи и спасания экипажа в условиях возможных происшествий с подводными лодками должен быть задействован весь комплекс средств, представляющих собой совокупность организационных и технических методов и средств спасания, объединенных способами их использования по предназначению в условиях Арктики.

Добиться повышения вероятности успешного спасания экипажей подводных лодок в арктических условиях можно применением автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА).

Опыт применения АНПА иностранными государствами подо льдом с подводных носителей

Использование автономных необитаемых подводных аппаратов для съемки профиля льда и измерения гидрофизических параметров подо льдом впервые было осуществлено США в 1972 г. Исследования проводились в интересах навигации атомных подводных лодок и ведения боевых действий в Арктике. Аппараты UARS (Underwater Arctic Research Submersibale) и SPURV (Self Propeller Underwater Research Vehicle), построенные по торпедной технологии, были оснащены гидроакустической аппаратурой (акустические профилографы и эхолоты), направленной в сторону льда, и набором гидрофизических датчиков. До этого подобные исследования в стратегически важных районах Арктики осуществлялись атомными подводными лодками. Дальнейшее развитие АНПА для работы подо льдом, применяемых с подводных лодок, воплотилось в аппаратах Bluefin.

В 2013–2014 гг. принята и с 2015–2016 реализовывается программа по использованию АНПА подо льдом в военных целях. Расширенные испытания аппаратов, способных вести боевые и обеспечивающие действия подо льдами и применяемых с различных носителей (прежде всего с атомных подводных лодок), проводились на учениях ICEX 2016.

ICEX 2018, ICEX 2020. По итогам «ледовых учений» сделаны выводы о перспективности использования АНПА в целях повышения боевой и аварийной устойчивости атомных подводных лодок, действующих подо льдом. Увеличено финансирование исследований.

Одними из направлений исследований действий АНПА, применяемых с подводных лодок подо льдом, являются:

освещение ледовой обстановки в целях обеспечения безопасного всплытия ПЛ для применения оружия (крылатых ракет морского базирования) или в аварийной ситуации;

обеспечение двухсторонней связи по линии берег (надводный объект) — АНПА — подводный объект;

обеспечение передачи донесений через АНПА в автономном режиме;

комбинированное управление АНПА с подводного носителя по кабелю и в автономном режиме;

возможность использования группы АНПА и управления ими.

Целенаправленные разработки автономных необитаемых подводных аппаратов, предназначенных для использования в полярных районах, проводят: Канада (компания International Submarine Engineering Ltd) при поддержке Министерства обороны и гидрографической службы Канады. Разработано и построено три поколения аппаратов: ARCS (ARCtic System), Theseus и Explorer; Китай, Япония, Великобритания, Германия, Норвегия, Австралия, Дания.

По оценкам участников ICEX (в том числе привлеченных специалистов Японии и Норвегии) вероятность обнаружения благоприятного участка среди льдов для безопасного всплытия ПЛ в аварийной ситуации или по необходимости (например, для использования оружия) с применением одного АНПА — увеличивается на 20–40 %, двух и более АНПА — на 50–70 %, в зависимости от района действий. Вероятность гарантированной передачи донесения через АНПА может достичь 0,8–0,85. Таким образом, аварийная подводная лодка, с большой долей вероятности, всплывет либо на «чистой воде», либо на участке, где возможно проламывание льда.

При невозможности всплыть аварийная ПЛ практически гарантированно передаст донесение об аварии и в дальнейшем обеспечит наведение сил поиска и спасания.

Обеспечение всплытия подводной лодки с использованием АНПА обусловлено прежде всего большой площадью обследования ледовой поверхности, точностью измерений и маневренностью самих аппаратов. Гарантированная передача данных через АНПА возможна за счет обнаружения малых и сверхмалых полыней, разводий и каналов во льду.

С помощью АНПА гораздо легче найти и обследовать нестабильные, «короткоживущие» участки «чистой воды». Время жизни малых и сверхмалых полыней, разводий и каналов во льду составляет от нескольких десятков минут до нескольких суток, в зависимости от интенсивности ветра и течения.

Обмен информацией, управление и наведение в «боевом режиме» взаимодействие между самими АНПА стандартизировано и приведено к единому протоколу гидроакустической связи. Это позволяет обмениваться данными и осуществлять наведение через АНПА как минимум между силами и средствами (в том числе и поисково-спасательными) ВМС США, Канады, Великобритании и Норвегии.

Применение АНПА для всплытия ПЛ во льду (в том числе и аварийной ПЛ, когда время для всплытия резко ограничено) позволяет предотвратить столкновения с опасными ледовыми образованиями.

Развитие отечественных АНПА, используемых подо льдом с подводных носителей

Первые идеи и начальные конструкторские проработки АНПА для ледовых условий в нашей стране относятся к 1985 г. При финансовой поддержке Главного управления навигации и океанографии ВМФ СССР Институтом проблем морских технологий ДВО РАН был разработан макетный образец глубоководного АНПА, впоследствии названного «Тифлонус».

По первоначальному замыслу он предназначался для проведения батиметрической съемки, гравиметрических измерений, измерений фазовой структуры акустических полей и флуктуаций течений как в открытом океане, так и подо льдом Арктики. Конструкция и форма аппарата определялись его назначением и обеспечивали достижение наименьшего сопротивления и высокой точности стабилизации в различных режимах движения. Для коррекции выполняемой программы использовались команды телеуправления по гидроакустическому каналу. Аппарат был оснащен промерным эхолотом, гидролокатором бокового обзора, трехкомпонентным магнитометром, датчиками температуры и электропроводности. Имелась возможность установки гравиметра, фото- или видеокамеры. Штатный комплект серебряно-цинковых аккумуляторов мог обеспечить удаление аппарата от базы на 100 км. Поскольку планировалась эксплуатация аппарата с ледовой базы, были проведены исследования, конструкторские проработки и натурные эксперименты, цель которых состояла в проверке возможности осуществления подледной навигации и возвращения аппарата по сигналам акустического и электромагнитного маяков. Из-за отсутствия дальнейшего финансирования и прекращения работ в этом направлении аппарат был модифицирован для выполнения других целей.

В настоящее время, на этапе строительства современного Военно-морского флота, не возникает сомнения в о необходимости иметь отечественные АНПА ледового класса. Российские проектные организации активно развивают это направление. Результатом их работы стал ряд АНПА различного назначения. Сразу несколько компаний работают над созданием полностью автоматизированных подводных аппаратов для использования в Арктике (ИПМТ ДВ РАН, АО «ЦКБ МТ «Рубин», АО «НПП ПТ «Океанос» и др.).

Так, например, основными разработками АО «НПП ТП «Океанос» является семейство автономных подводных аппаратов с преимущественно гидродинамическими принципами движения (глайдеры) для Арктического региона. Но большинство известных подводных аппаратов, применяемых в высоких широтах, пока являются экспериментальными образцами или стендами для научных исследований.

Фонд перспективных исследований (ФПИ) совместно с АО «ЦКБ МТ «Рубин» реализует ряд проектов («Айсберг»  и др.), ориентированных на дальнюю перспективу и направленных на создание подводных и подледных комплексов для освоения месторождений арктических морей, в том числе ранее неразведанных участков шельфа.

Намечена разработка технологий, материалов и создание на их основе новых роботизированных комплексов для исследования самых глубоких мест в труднодоступных районах Мирового океана («Юнона», «Амулет» и др., которые демонстрировались на специализированных выставках. Развернуты работы по созданию АНПА дальнего радиуса действия, систем группового управления глубоководными аппаратами, группы (роя) АНПА, демонстратора сверхавтономного необитаемого подводного аппарата, который без всплытия и использования ядерной энергетики пройдет Северным морским путем, в том числе подо льдами.

Дальнейшей перспективой исследований в сфере робототехнических средств является концепция семейства робототехнических средств и разработка нового класса техники — универсальных подводных аппаратов, сочетающих в себе достоинства различных типов морских робототехнических средств с внедренными технологиями группового управления.

Приоритетным направлением целесообразно считать интеграцию АНПА, решающих широкий комплекс задач, в атомные и неатомные подводные лодки пятого поколения. Наряду с вопросами боевого применения в перспективных АНПА необходимо учитывать и возможность повышения безопасности подледного плавания подводных объектов.АНПА, позволяющие гарантированно передать информацию (сигнал об аварии) и всплыть (обозначить место аварийной ПЛ), позволят значительно сократить риски нахождения подводных лодок подо льдом и повысят их боевую устойчивость.

Конечно, задача поиска малых и сверхмалых полыней при плавании АНПА в арктических районах показывает, что эта проблема охватывает широчайший круг организационных и технических вопросов, решение большинства из которых потребует революционного подхода к созданию как системы обеспечения подледного плавания АНПА, так и конструкции самого аппарата. Отдельным пунктом следует поставить вопросы, связанные с организацией связи АНПА. В то же время, несмотря на многочисленные трудности, которые предстоит преодолевать подводным роботам в подледном плавании, опыт, полученный ИПМТ ДВО РАН, ЦКБ МТ «Рубин» и другими организациями в ходе эксплуатации АНПА в различных условиях, доказывает принципиальную возможность успешного планирования и выполнения АНПА любых задач в арктических районах.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Указ Президента Российской Федерации от 26 октября 2020 года «О Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года».
2. Материалы журналов MarineForum 2018–2020 гг.
3. Инзарцев А.В. Подводные робототехнические комплексы: системы, технологии, применение: Монография / А.В. Инзарцев, Л.В. Киселев, В.В. Костенко. – Владивосток: Дальнаука, 2018. – 368 с.
4. Боженов Ю.А. Использование автономных необитаемых подводных аппаратов для исследования Арктики и Антарктики // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. — 2011. — Т. 4. — № 1.
5. Применение автономного необитаемого подводного аппарата для научных исследований в Арктике / [А.В. Инзарцев и др.] // Подводные исследования и робототехника. — 2007. — № 2 (4).
6. Лаптев К.3., Багницкий А.В. 3адача для АНПА дальнего радиуса действия по поиску полыней при плавании в арктических районах // Известия ЮФУ. Технические науки. — 2018. — № 2.

А. ОВЧИННИКОВ