Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Беспилотные летательные аппараты в разрезе ТЭК и направления развития БЛА на UVS-Tech '2008 В Экспоцентре на Красной Пресне в конце января 2008 г. проходила довольно необычная выставка — «Беспилотные многоцелевые комплексы в интересах ТЭК». Под одной крышей для представления своей продукции собрались ведущие российские предприятия-разработчики и изготовители беспилотной техники, комплексов управления, навигации и связи. Специалисты встретились уже второй раз (дебют прошел в прошлом году на этом же месте и в это же время), что отнюдь не умаляет оригинальности мероприятия UVS-Tech ’2008. В его рамках, помимо выставки, состоялся и 2-й Московский международный форум. Организаторы и участники отмечали, что проведение подобных акций преследует несколько целей. Это и содействие продвижению продукции и технологий российских предприятий на внутренний и внешний рынки, и расширение межрегионального и международного делового сотрудничества, и привлечение инвестиций для реализации перспективных проектов. За относительно короткий срок существования UVS-Tech ’2008 стало одним из наиболее авторитетных федеральных мероприятий в этой узкоспециализированной сфере. Оно, в частности, способствует интеграции и координации усилий по реализации энергетической стратегии, представлению потенциала российской науки и промышленности, выработке путей развития беспилотной техники в РФ. Не случайно и участие в работе выставки представителей органов исполнительной и законодательной власти, руководителей и инженеров крупных компаний, промышленных предприятий и научно-исследовательских организаций. Это говорит о том, что отечественная промышленность и бизнес серьезно заинтересованы в поиске новых решений по развитию и использованию беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Известно, что топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является фундаментом для построения современного общества. От эффективности его развития в значительной степени зависят уровень благосостояния государства, деятельность других отраслей экономики и позиции страны в мировом сообществе. В построении же энергетических систем немалую роль играет доставка сырья (продукции) к месту переработки (использования). При этом надо принимать во внимание, что теплотрассы или линии электропередачи простираются на сотни и тысячи километров, причем зачастую по труднодоступной местности, на которой сложно осуществить не то что ремонт, а даже контроль конструкций и оборудования. Учитывая необходимость решения задач по проверке и восстановлению коммуникаций и тот факт, что эффективные системы наблюдения весьма востребованы, на UVS-Tech ’2008 специалистами были продемонстрированы уникальные проекты и технологии в области БЛА. По мнению разработчиков, их использование будет способствовать не только более рациональной эксплуатации ТЭК. Одновременно применение беспилотных многоцелевых комплексов позволит кардинально повысить продуктивность военной разведки, охраны государственной границы и других стратегических объектов, поможет в борьбе с терроризмом. Широкое внедрение БЛА существенно облегчит задачи цифрового картографирования, геофизических исследований и производственно-экологического мониторинга. Платформа вертикального взлета Тематически выставка была разбита на четыре раздела: конструкции беспилотной техники, пилотажно-навигационное обеспечение, полезная нагрузка, а также нормативно-методическая и информационная поддержка. Самым внушительным был, конечно, первый. В него входили БЛА самолетного и вертолетного типов, беспилотные аэростатные комплексы, наземная, подводная и надводная техника, силовые установки и конструкционные материалы для аппаратов, средства обеспечения надежности и безопасности эксплуатации БЛА. Но даже среди такого множества устройств особо выделялись непосредственно сами модели, оригинальность их форм и исполнения. Государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП, г. Санкт-Петербург) представил на форуме ряд интересных беспилотных летательных аппаратов. Самой свежей новинкой, еще не попавшей даже в серийное производство, является автоматическая платформа вертикального взлета и посадки с рабочим названием ВП-300. Она предназначена для фото- и видеомониторинга проблемных участков или транспортировки и обеспечения работы любого другого оборудования, соответствующего грузоподъемности устройства. Другими словами, ВП-300 — это универсальное автоматизированное средство, способное доставить определенный датчик в выбранную точку пространства. Платформа работает в двух режимах. Первый — полный автомат. При этом устройство летает при наличии GPS-сигнала, поддерживая по нему свое пространственное положение и парируя ветровые нагрузки. Второй режим — полуавтоматический. Он используется в больших помещениях, а поскольку в них отсутствует GPS-навигация, то необходимо ручное управление по визуально отслеживаемой траектории. Корректировать последнюю надо и для того, чтобы ВП-300 не врезалась в элементы конструкций. Электрический привод устройства не требует никакого обслуживания, кроме зарядки аккумулятора. Стабилизация платформы осуществляется автоматически. По словам разработчиков, в России пока не было прецедента создания таких аппаратов. И хотя модель еще не запущена в серийное производство, образец, представленный на выставке, уверенно функционирует. Особо специалисты отмечают возможность вертикального взлета и посадки, небольшие габариты и вес ВП-300 (850 г при массе полезной нагрузки 300 г), а также непрерывный полет в течение 1 ч (±10–15 мин.). Благодаря легкости платформа получилась достаточно безопасной: при ее столкновении с какими-либо объектами (например, внутри зданий) вряд ли произойдет их разрушение. Следовательно, устройство является идеальным средством для внутреннего мониторинга промышленных помещений. Основная проблема, которую видят разработчики в ближайшем будущем, — обучение персонала, способного на должном уровне управлять платформой, либо превращение устройства в полный автомат. В настоящее же время процесс контроля автоматизирован наполовину и без оператора не обойтись. БЛА серии «Орлан»: компактность, устойчивость, управляемость Помимо ВП-300 ГУАП представил и серию БЛА «Орлан». В частности, относительно компактный беспилотный летательный аппарат «Орлан-3», предназначенный для использования в качестве носителя в процессе разработки авиационных комплексов. Он применяется и при выполнении панорамной и плановой аэрофото- и видеосъемки, а также для других схожих задач. Конструктивное исполнение устройства (модульная архитектура) позволяет оперативно варьировать состав бортового оборудования и менять полезные нагрузки, для которых выделен специальный блок. Его герметичное исполнение, а также защищенный модуль системы управления существенно продлевают срок службы дорогостоящего оборудования при регулярной эксплуатации. Высокая устойчивость и хорошая управляемость способствуют не только применению БЛА «Орлан-3» в сложных метеоусловиях, но и благоприятствуют его запуску с ограниченных площадок. Компоновочная схема с силовой установкой на пилоне наилучшим образом соответствует решаемым задачам и обеспечивает безопасность персонала. Дополнительный объем внутри консолей крыла позволяет разместить на борту широкий спектр контрольно-измерительной аппаратуры (КИА). С помощью КИА и САУ (системы автоматического управления) АПС 2.2 проводится видео- и фотосъемка с параллельной регистрацией всех необходимых параметров. Это значительно облегчает последующую обработку данных и позволяет автоматизировать, например, процесс сшивки отдельных кадров при подготовке результатов. Летательный аппарат весит всего около 5 кг и благодаря небольшим габаритам (длина фюзеляжа, размах крыльев и высота самолета составляют соответственно 1,45; 2,1 и 0,4 м) помещается в удобный переносной контейнер. Устройство способно нести полезную нагрузку массой до 1 кг со скоростью 60–130 км/ч, при этом продолжительность полета на одной заправке достигает 2 ч. Санкт-Петербургский университет продемонстрировал также модель беспилотного летательного аппарата «Орлан-30», отличающегося большим показателем полезной нагрузки (до 8,5 кг). Он разрабатывался по техническому заданию в качестве ближнего тактического разведчика и после испытаний подтвердил соответствие тактико-технических характеристик заданным параметрам. Устройство выполнено по классической аэродинамической схеме с толкающим винтом и Т-образным хвостовым оперением, установленным на трубчатой композитной балке. Конструктивное исполнение обеспечивает компактное расположение управляющих модулей и сервоприводов в моноблоке, что существенно упрощает электромагнитную совместимость с системами полезной нагрузки. Компоновка планера специально адаптировалась под высокие прочностные характеристики и длительную эксплуатацию. «Орлан-30» также оснащен САУ АПС 2.2, которая позволяет уверенно пилотировать устройство. При этом летная информация регистрируется в реальном масштабе времени на пункте управления. Весит аппарат 27 кг, скорость, продолжительность и допустимая дальность полета составляют соответственно 80–150 км/ч, 4 ч и 50 км. Аппарат большой грузоподъемности Научно-производственный центр «Антиград-Авиа» (г. Дубна, Московская обл.) представил на выставке многофункциональный беспилотный летательный аппарат А-03. Он предназначен для оперативной доставки грузов в труднодоступные районы (что зачастую используется в ТЭК) и выполнения аэрообработки сельхозугодий. Кроме того, у А-03 есть еще одна интересная функция — проведение активных воздействий на метеорологические процессы с целью предотвращения образования града, ливневых осадков, смерчей и тайфунов, а также активация осадков в засушливых областях. Аппарат А-03 — это низкоскоростной планер, выполненный по нормальной аэродинамической схеме с высокорасположенным крылом и V-образным оперением. Его фюзеляж смонтирован по «симметричному» принципу с зонным размещением бортовых систем, что придает устройству высокую технологичность при ремонтном обслуживании. В транспортном положении консоли крыла и оперения складываются, обеспечивая размещение БЛА в контейнере с поперечным сечением 2500і800 мм для транспортировки на автомобиле типа КамАЗ-43114. В состав БЛА входят непосредственно планер, комплекс бортового радиоэлектронного оборудования, силовая установка, системы электроснабжения и посадки, а также полезная нагрузка. Последняя расположена на унифицированной платформе в центральной части фюзеляжа, симметрично относительно центра масс аппарата. Это позволяет размещать в отсеке груз с переменными массовыми характеристиками (с возможностью сброса в полете). Длина и высота А-03 со стартовым весом 350–1100 кг составляют соответственно 4200–5200 и 1150–1800 мм (в зависимости от вариантов исполнения), размах крыла — 4500–9000 мм. Планер способен летать со скоростью 100–400 км/ч, покоряя при этом высоту 8 км. Максимальное время в полете (на высоте 6 км) — до 50 ч. Масса полезной нагрузки достигает 500 кг. Комплексы экологического мониторинга В последнее время огромное значение приобретают системы дистанционного наблюдения и контроля. К ним относится и пилотажно-навигационное обеспечение. В него входят комплексы управления, ориентации, навигации и связи для эксплуатации в различных целях (в т. ч. — мониторинга объектов ТЭК) беспилотных многоцелевых устройств, а также средства мобильной спутниковой связи. Беспилотный авиационный комплекс экологического мониторинга «Данэм», вызвавший интерес специалистов, продемонстрировало Опытно-конструкторское бюро «Сокол» (г. Казань). Он предназначен для решения различных задач, связанных с топливно-энергетическим комплексом РФ. В частности, им осуществляется удаленная техническая диагностика и производственно-технологический мониторинг объектов ТЭК, цифровое картографирование перспективных районов, а также геологоразведка с применением дистанционных методов. Помимо этого, комплекс способен охранять важные для ТЭК объекты, проводить обнаружение и идентификацию угроз. Для решения этих и других задач беспилотный самолет может быть оборудован тепловизионной и телевизионной системами, радиолокационной станцией, лазерным газоанализатором и/или сканером подстилающего рельефа. Кроме того, на нем может быть установлена и другая полезная нагрузка (массой до 100 кг), определяемая целями полета. Схема функционирования «Данэм» следующая. В процессе полета устройство получает необходимые управляющие сигналы спутника связи, что обеспечивает его патрулирование по заданной траектории. При этом установленное на самолете целевое оборудование принимает и обрабатывает данные, передаваемые затем на бортовой накопитель информации. Сведения с последнего поступают на специализированный сервер непосредственно, либо через промежуточный пункт управления. В дальнейшем информация с сервера может быть отправлена в корпоративную сеть к конечным операторам в объеме, зависящем от уровня их доступа. При взлетной массе в 500 кг и крейсерской скорости 120–140 км/ч аппарат способен совершать полеты на высоте до 6 тыс. м в течение 20 часов. При этом допустимые эксплуатационные перегрузки составляют от +5 до -3 ед. ООО «Юг-нефтегазгеология» (г. Киев, Украина) занимается геологоразведкой и поиском полезных ископаемых, а также геофизическими исследованиями с помощью методов магниторазведки и так называемого геополяритонного зондирования. В частности, предприятие использует метод глубинной пассивной широкополосной локации (ПШПЛ), позволяющий с высокой степенью достоверности выявлять геометрию нефтегазоносных структур, рудных тел и разрывных нарушений. Метод ПШПЛ обеспечивает съемку территорий в реальном масштабе времени и значительно снижает трудозатраты комплексным подходом к проведению работ. Локация проверяемого участка ведется с использованием автомобильного транспорта, аэросъемки (с помощью БЛА) и полевых экспедиционных бригад. Это позволяет осуществлять региональные или локальные исследования и, при необходимости, детализировать наиболее сложные проблемные участки поверхности. Приборной основой метода является комплекс Astrogon (спроектированный и запатентованный фирмой), включающий модификацию оборудования, предназначенного для пешеходного, автомобильного, авиационного и скважинного вариантов измерений. Использование такой системы позволяет выполнять аэродинамические работы в труднодоступных районах, к которым относятся горная и пересеченная местности, пустыни, болота, шельфы и др. В своих изысканиях компания «Юг-нефтегазгеология» применяет и беспилотные летательные аппараты. Примером может служить созданный ее специалистами комплекс Astrogon-Sky, отличительными особенностями которого являются: • одновременный синхронный полет строем до четырех летательных аппаратов; • резервированные каналы радиосвязи (УКВ-диапазона и спутниковой системы Iridium) с БЛА; • высокая мобильность (бортовые и наземные системы размещаются в компактных транспортировочных контейнерах); • возможность сертификации для применения в открытом воздушном пространстве. В Astrogon-Sky нашла применение еще одна разработка фирмы — беспилотный летательный аппарат Sky-Surveyor, характеризующийся компанией как самая перспективная и эффективная платформа для размещения аппаратуры геополяритонного зондирования Земли. Взлетная масса устройства составляет 10–12 кг, а рабочий диапазон скоростей и высот полета находится соответственно в пределах 50–195 км/ч и 40–4000 м. При этом максимальная продолжительность нахождения БЛА в воздухе — более 4 ч. Радиус действия самолета, управляемого наземной станцией, — 200 км. В случае установки оборудования на БЛА Sky-Surveyor можно за один летный час собрать информацию с территории протяженностью 100 км. За один рабочий день осмотра, в зависимости от того, проводится ли детальная крупномасштабная или региональная съемка, исследуется от 25 до 250 км2 пространства. При этом глубина физического зондирования составляет более 40 км. В комплекс Astrogon-Sky входят пять аппаратов Sky-Surveyor. Системы защиты трубопроводов Научно-производственное предприятие «Укртехно-Атом» (г. Киев, Украина) работает на рынке средств безопасности более 10 лет. Компания предлагает широкий спектр услуг в этой области, а также оригинальное оборудование для контроля трубопроводов ТЭК. Одним из ее действующих проектов является комплексная система технической защиты трубопроводов «Форпост-1», представленная на выставке. «Форпост-1» состоит из трех основных элементов, объединенных в общую сеть информационного взаимодействия и ситуационной поддержки. В нее входят: • стационарная система обнаружения повреждений трубопроводов (СОПТ); • мобильный комплекс беспилотного воздушного мониторинга (МКВМ); • программно-аппаратный модуль на базе мобильного комплекса радиолокационной разведки («Георадар»). СОПТ предназначена для выявления повреждений трубопровода (в виде механического воздействия на стенки) при попытке организации его несанкционированного вскрытия. Помимо этого, система определяет факт сквозного повреждения линии с сопутствующей утечкой транспортируемого продукта вследствие коррозии и разрушения материала трубы. Система обнаружения включает в себя сигнальные датчики повреждений, блоки обработки сигналов, кабельные линии электропитания и связи, удаленный терминал, автоматизированное рабочее место и пульт управления. Терминал предназначен для анализа данных, полученных от блоков обработки сигналов, размещенных вдоль линейного участка трубопровода. МКВМ служит для наблюдения за земной поверхностью в течение суток при любых погодных ситуациях и в условиях противодействия. Его применение обеспечивает значительное увеличение запаса времени, необходимого для прибытия оперативной группы к месту предполагаемой врезки. Комплекс также обеспечивает информационную поддержку таких групп, позволяет фиксировать совершение фактов противоправных действий и отслеживает перемещение преступников вплоть до их задержания. Комплекс воздушного мониторинга состоит из нескольких беспилотных летательных аппаратов, способных совершать полет по заранее заданным маршрутам в автоматическом режиме или непосредственно под управлением оператора. В полете БЛА передают в реальном масштабе времени разведывательную видеоинформацию о наличии и состоянии объектов на подстилающей поверхности. МКВМ и СОПТ дополняют друг друга, расширяя оперативные возможности комплексной системы технической защиты трубопроводов. Они повышают вероятность задержания злоумышленников, обеспечивая получение доказательств их преступной деятельности. Для поиска мест несанкционированных врезок на проблемных участках местности применяется программно-аппаратный комплекс «Георадар». Он представляет собой радиолокационное устройство для проведения подповерхностных исследований, объединенное каналом передачи информации с портативным компьютером (ноутбуком). Последний оснащен оборудованием и программным обеспечением, позволяющим принимать и обрабатывать радиолокационные данные. В зависимости от результатов выносится решение о наличии подземной замаскированной врезки. Отличительной особенностью системы «Форпост-1» перед существующими аналогами является высокий уровень комплексирования независимых подсистем. Они работают на основании информации, получаемой от датчиков различных видов, находящихся в разных физических средах (под землей или в воздухе). Такое построение сводит к нулю уровень возможных ошибочных сигналов комплекса и делает практически невозможным подавление функционирования подобной системы защиты. Полезная нагрузка Один из тематических разделов выставки включал в себя устройства, размещаемые на беспилотных летательных аппаратах и предназначенные для различных целей (их еще принято называть полезной нагрузкой). К таким устройствам относится радио- и оптоэлектронное оборудование, которым оснащают БЛА (в интересах ТЭК, ЖКХ и других гражданских отраслей), а также программное обеспечение и средства обработки информации. Полезная нагрузка служит для дистанционной диагностики объектов, цифровой картографии, производственно-экологического мониторинга, геологоразведки и охраны объектов (включая обнаружение угроз и их идентификацию). Компания «ЦДС “НефтеГазАэроКосмос”» (г. Москва) занимается продвижением технологий оборонно-промышленного комплекса двойного назначения в гражданские сектора и, прежде всего, в ТЭК. На выставке фирма показала уникальный прибор — газоанализатор ДЛГА. Он предназначен для обнаружения мест утечки газа (метана) и измерения усредненной по лучу зрения концентрации вещества путем определения мощности эмиссии метана из газопровода. При этом трубопровод может быть и подземного (подводного) залегания. ДЛГА обеспечивает функционирование в автономном режиме и выдачу зарегистрированных данных в комплекс обнаружения. Работа газоанализатора основана на измерении спектра пропускания исследуемой трассы и спектра поглощения эталонной кюветы, наполненной метаном, в спектральном диапазоне, включающем линию поглощения вещества. В качестве последней используются линии R3–R6, а источником зондирующего излучения (на длине волны 1,651 мкм) является полупроводниковый одномодовый DFB-лазер* мощностью 10 мВт. Контроль содержания метана на трассе обеспечивается методом прямого детектирования полосы поглощения с последующей обработкой полученных данных. Для этого величина инжекционного тока, подаваемого на лазер, ступенчато изменяется по пилообразному закону таким образом, чтобы перестройка линии излучения происходила в требуемом спектральном диапазоне. При этом его центральная часть установлена в соответствии с требуемой линией поглощения метана. Расчет содержания газа в исследуемой зоне осуществляется путем сравнительного анализа линий поглощения, полученных для эталонной кюветы и трассы. Стабилизация центральной частоты прибора выполняется системой термостатирования лазера, содержащей два контура — грубый и точный. Первый поддерживается настройкой заданной температуры термостата, а тонкая подстройка происходит по контролю величины сигнала на выходе кюветы. ДЛГА размещается на летающем носителе (например, вертолете), обеспечивающем скорость полета 100 км/ч и штатную (максимальную) высоту 100 (150) м. Прибор способен работать круглосуточно, при этом метеорологическая дальность видимости должна составлять не менее 1 км. Питается газоанализатор от источника постоянного тока напряжением 24–29,4 В. Плотность лазерного излучения на поверхности Земли при заявленных летных высотах не представляет опасности для органов зрения человека, находящегося в зоне мониторинга. Андрей Потапенко, фото автора