Автономное плавание через Атлантику

Плыть на лодке через Атлантику достаточно сложно для человека-моряка. А как же компьютер? BBC Future посещает парусную регату для роботов.

Никто никогда не пересекал Атлантику на автономных лодках. Немногие даже пытались, всего несколько команд соревновались в трансатлантическом Microtransat Challenge с момента его начала в 2010 году. Все потерпели неудачу, для компании Offshore Sensing проехала 1,500 километров - более половины пути, прежде чем она начала кружить.

Официально победителем Microtransat становится команда, которая быстрее всех пересекла дорогу; на самом деле победитель - первый. У них есть установленные правила, такие как максимальная длина судна (2.4 м или 8 футов) и система предотвращения препятствий / столкновений. Но команды могут просто спустить лодку в любое время с июля по декабрь, и даже не имеет значения, в каком направлении они пойдут: от Ньюфаундленда до Ирландии или наоборот.

Среди конкурентов - университетские клубы, а также компании, занимающиеся автономными судами, такие как Offshore Sensing (компания, которая производит автономные исследовательские суда с парусными двигателями), и даже Военно-морская академия США. В конце концов, главная цель - это просто финишировать. Удовольствие от соревнований и долгосрочные поиски пересечения Атлантики для многих участников являются побочными продуктами бизнеса или исследовательских проектов.

У парусного буя есть небольшое преимущество. Это коммерческая компания, которая продает аналогичные лодки для исследований в океанографии и метеорологии. Судно, которое оно отправило на Microtransat, ранее без проблем отработало несколько месяцев автономного плавания в более суровом Северном море.

Сверху лодка немного похожа на доску для серфинга, с солнечной панелью посередине и короткой,
трапециевидный парус в передней части. Помимо паруса, он сидит низко в воде, разрезая его заостренным носом и хвостом. Бурное море разбрасывает его, даже омывая сверху, не повреждая его, и кажется, почти чудесным образом, он держит устойчивый курс.

У других тоже есть глаза на проблему и новые идеи о том, как ее решить. В Аландском университете прикладных наук небольшая группа инженеров с 2013 года конструирует роботизированные парусные лодки и участвует в соревнованиях. В этом году они купили у шведского производителя самолетов жесткое крыло размером 2.8 м (9.2 фута). и установил его на паруснике длиной 2.4 м (8 футов) ASPire.

ASP расшифровывается как Autonomous Sailing Platform, и она белого цвета, как Sailbuoy, но с более глубоким и узким корпусом и высоким прямоугольным крылом с двумя крыльями меньшего размера. Обе установки были созданы не для участия в гонках, а для использования в качестве исследовательских инструментов, оснащенных датчиками воды для измерения pH, температуры, проводимости и солености.

Несмотря на сосредоточение внимания на исследованиях, риски использования нового и непроверенного крыла и непроверенной системы, Aland Sailing Robots вошла в свое судно на сентябрьском чемпионате мира по роботизированному парусному спорту, проходившем в Хортене, Норвегия, и выиграла.

Мировой чемпионат по роботизированному парусному спорту является побочным продуктом Microtransat, в котором команды из университетов или компаний в смежных областях в течение четырех дней соревнуются в различных задачах, включая гонку флота, соревнование по сканированию местности, предотвращение столкновений и удержание станции, где лодка должна оставаться на месте в течение пяти минут.

Гонка с шахматным стартом
В первый ветреный день вдоль бухты Осло-фьорда в Норвегии во время гонки с шахматным стартом ASPire сразу же отправился в путь вслед за лодкой, прибывшей из Норвегии. Когда лодки направлялись во внутреннюю гавань Хортена, бухту рядом с верфью со Швецией, видимой через воду, команда с Аланд наблюдала, как их лодка медленно догнала, а затем миновала ведущую лодку.

«Было приятно это видеть», - говорит Анна Фрибе, руководитель проекта Aland Sailing Robots. «Я действительно не думал, что мы сможем соревноваться. Но это сработало как раз вовремя ».

Несмотря на то, что сильная сторона команды состоит в разработке программного обеспечения и ситуационном анализе, они все же должны обладать достаточными знаниями в области машиностроения, чтобы лодка могла работать в сложных морях. ASPire был построен на корпусе со стабилизирующими свинцовыми грузами в киле, который использовался в паралимпийских соревнованиях по парусному спорту. К этому, в дополнение к крыльевому парусу, команда установила исследовательские датчики и построила буровую установку, чтобы спускать их в воду.

Лодки на чемпионате мира по роботизированному парусному спорту различаются по размеру и форме: от футуристического ASPire до небольшого традиционного двухпарусного шлюпа, который выглядит как парусная лодка с дистанционным управлением, которую ребенок может плавать по пруду.

На второй день соревнований фьорд был окутан дождем, так как лодки использовали ветер, угол наклона парусов и рули, чтобы точно сидеть на месте, не двигаясь.

Как и во всех соревнованиях, бортовой компьютер, запрограммированный заранее, должен был уметь распознавать ветровые условия, определять свое местоположение и управлять парусом и рулем для компенсации. И в этом случае победили Аланды, опередив расположенные на втором месте Университетский колледж Юго-Восточной Норвегии и Военно-морскую академию США на третьем месте.

Третий день включал сканирование местности, когда у судов было 30 минут, чтобы покрыть как можно большую часть обозначенного района.

Большинство из них использовали традиционный маневр лавирования, чтобы проследить путь, разыгрывая леску, чтобы раскрыть парус, или наматывая его, чтобы изменить угол. Вместо этого крыло ASPire вращалось вокруг центральной мачты, что, по словам Фрибе, упростило работу.

Если смотреть сверху, трасса ASPire выглядит как сетка газонокосилки по сравнению с грудой спагетти на других лодках, и поэтому Аландские острова сделали полный обзор, поскольку мероприятие по предотвращению столкновений на четвертый день было отменено из-за отсутствия достаточного ветра.

Aland Sailing Robots была создана для участия в Microtransat, но финансовое давление, большая часть их финансирования поступает из Европейского фонда регионального развития и направляется на платформу морских исследований, что означает, что у них не было ресурсов, чтобы попытаться пересечь границу.

По словам организатора Колина Созе, цель Microtransat состоит в том, чтобы внести свой вклад в платформы мониторинга океана, а также предоставить возможность обучения.

И Aland, и Offshore Sensing сосредоточены в первую очередь на водных исследованиях. По словам Педди, роботы предлагают несколько больших преимуществ по сравнению с другими средствами сбора данных об океане. Другие варианты, дрейфующий буй или пилотируемое судно, менее мобильны или более дороги.

Традиционное исследовательское судно может стоить 20,000 200 долларов в день, что, по словам Педди, могло бы управлять автономной парусной лодкой в ​​течение нескольких месяцев, включая стоимость лодки. Кроме того, небольшие лодки (парусник имеет длину два метра и весит XNUMX фунтов) могут пройти в места, недоступные пилотируемым лодкам, например, по тропе урагана, вулканическим или айсбергским полям.

Многие другие команды, участвующие в чемпионатах Microtransat и World Robotic Sailing Championship, либо управляются отраслью, либо работают в партнерстве с отраслью.

Команда Военно-морской академии США использует его для обучения военно-морского персонала (их лодка Trawler Bait неоднократно ловилась рыбаками). Половина китайской команды из Шанхайского университета, а другая половина - из компании. Норвежский военно-морской научно-исследовательский институт прислал автономную лодку, чтобы помочь с этим мероприятием.

И многое из того, над чем они работают, можно применить даже не только к парусным судам. Автономное судоходство уже набирает обороты, и стандарты, которым должны соответствовать участники Microtransat для предотвращения столкновений, такие же, как и установленные Международной морской организацией, а система автоматической идентификации, которую команда Аландских островов использовала для передачи и приема информации о курсе и скорости другим судам, является тот же, что используют коммерческие суда.

«Для нас, как компании, микротрансат не имел особого значения, - говорит Педди. «Но я слежу за этими парнями в течение нескольких лет, и я думаю, что это интересная концепция. Это также имеет историческое значение, например, Линдберг пролетел примерно такое же расстояние, соединяющее Америку с Европой ».

Тем не менее, Педди планирует повторить попытку в следующем году, как только парусный буй, который было подобрано рыболовным судном, будет возвращен и отремонтирован (они до сих пор не совсем понимают, что с ним не так).

«Мы просто хотели бы быть первыми, кто это сделает, и нам удастся пересечь эту часть океана», - говорит он. «Я ожидаю, что в следующем году мы проедем полные 3,000 миль».

Источник: BBC Future