Căpitanul Nemo, Jules Verne 20.000 de leghe sub mări. [305468]

Pagină albă

CUPRINS

”În mare găsești liniștea desăvârșită. Nici un despot nu o stăpânește. [anonimizat]-și folosească drepturile nelegiuite… [anonimizat]… [anonimizat]!

[anonimizat] – 20.000 de leghe sub mări.

INTRODUCERE

Evoluția științei și tehnicii a cunoscut în ultima perioadă de timp o curbă ascendentă fără precedent. O [anonimizat]-i posibilitatea să aibă la îndemână o [anonimizat]. Pragul nivelului tehnologic foarte ridicat din zilele noastre a [anonimizat] o [anonimizat] a trata subiectul ca și cum ar fi complet: [anonimizat], [anonimizat], substituirea riscului prin protecția vieții. Fără dezvoltarea continuă și susținută a [anonimizat], automatica, [anonimizat] (camere video), laserii, [anonimizat].

În paralel cu utilizarea tuturor acestor noi elemente susținătoare a activității productive sociale și economice, o componentă fundamentală legată de existența și siguranța omului îl reprezintă factorul de securitate (apărarea și securitatea), domeniul militar fiind beneficiarul constant al acestor aplicații. [anonimizat]: [anonimizat]-se de la premisa că viața omului, a militarului, este mai presus de toate cea mai importantă. [anonimizat] s-au dezvoltat în strânsă legătură cu componentele tehnologice: apariția unor noi elemente cu potențial militar (tancuri, nave, submarine, avioane, rachete) [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat] a [anonimizat].

[anonimizat]- „Remotely Underwater Operated Vehicle” și UUV- „Unmaned Underwater Vehicle” și-au dovedit valoarea în operațiuni în întreaga lume. În prezent se lucrează la creșterea capabilitățiilor acestora și la dezvoltarea a noi sisteme cu capabilități îmbunătățite. Tehnica și necesitățile din câmpul de luptă au dus și la dezvoltarea unor sisteme echivalente ca RPA – „Remotely Piloted Aircraft” și UAV – „Unmanned Aerial Vehicle” [anonimizat]- „Military Land Vehicle” sau MGV – „Military Ground Vehicle” în domeniul terestru. Scopul final pentru care sunt construiți roboții specializați ar fi de a ajuta la salvarea vieții militarilor pe câmpul de luptă.

Privind proiectarea și construcția unui vehicul subacvatic telecomandat trebuiesc luați în considerație factorii externi ai mediului în care acesta își desfășoară activitatea. Mediul acvatic înconjoară vehiculul influențând mișcarea acestuia până în cel mai mic detaliu, reprezentând astfel un pericol permanent față de operaționalitatea vehiculului. Astfel mișcarea unui vehicul teledirijat în mediul acvatic reprezintă controlul realizat asupra forțelor și momentelor care apar în urma evoluției sale. Din acest motiv rezultă importanța pe care o are acțiunea mediului asupra vehiculului, prognozarea cât mai exactă a acestei acțiuni cât și realizarea unei descrieri a unui model matematic care să prezinte comportarea sa în anumite condiții date. Pe baza studilor privind mecanica clasică și mecanica fluidelor se pot proiecta sistemele de control și conducere a vehiculului, însă implementarea acestora presupune studii aprofundate.

CAPITOLUL 1. RĂZBOIUL LA DISTANȚĂ

1.1. DEFINIREA VEHICULULUI SUBACVATIC TELECOMANDAT

In literatura de specialitate de limba engleza, denumirea consacrata pentru vehiculul subacvatic telecomandat este aceea de Remotely Operated Vehicle sau, prescurtat, ROV.

Uneori se foloseste si denumirea de Remotely Controlled Vehicle (RCV).

In literatura tehnica de limba romana referirile la aceasta categorie de roboti subacvatici sunt extrem de rare si nu exista o abreviere consacrata.

Un vehicul subacvatic telecomandat poate fi definit ca fiind un vehicul submarin, fără echipaj uman, conectat printr-un cablu special cu o unitate de control amplasata pe o ambarcatiune de suprafata sau submersa. Cablul de legatura,denumit cablu ombilical, serveste pentru alimentarea cu energie electrica a vehiculului, transmiterea datelor de la instrumentele si senzorii instalati pe vehicul si pentru controlul vehiculului.

In esenta, vehiculul subacvatic telecomandat este un robot subacvatic, cu un grad mare sau mai mic de autonomie, comandat de un operator prin intermediul cablului ombilical, de la o consola de control amplasata pe o nava-suport, sau pe o platforma fixa. Aceasta configuratie permite operatorului sa ramana intr-un mediu mai mult sau mai putin confortabil si nepericulos, in timp ce vehiculul poate efectua observatii sau operatiuni diverse in medii ostile, cu grad mare de periculozitate sau inaccesibile scafandrilor.

Ambarcatiunea-suport pe care este amplasata consola de control a vehiculului subacvatic poate fi o nava de suprafata, specializata sau nu in operatiuni subacvatice, sau un vehicul submers (submarin sau batiscaf). Suportul de la suprafata include logistica, sistemele de pozitionare, sistemele de pozitionare, sistemele de prelucrare si stocare a datelor si sistemul de lansare si recuperare a vehiculului.

In situatia in care se efectueaza observatii sau lucrari la structuri submerse, cum ar fi picioarele unei platforme de foraj, diguri, baraje, ecluze etc. consola de control a vehiculului, instalata de obicei intr-un container special, poate fi amplasata pe o platforma de foraj marin, pe un cheu sau pe un ponton.

1.2. AVANTAJELE PRIVIND UTILIZAREA VEHICULELOR SUBACVATICE TELECOMANDATE

In ultimile doua decenii, dezvoltarea domeniilor de utilizare a vehiculelor subacvatice telecomandate se datoreaza avantajelor pe care le prezinta lucrul sub apa cu acesti roboti, in comparatie cu utilizarea scafandrilor autonomi sau grei, sau a submersibilelor cu echipaj uman.

Mediul subacvatic este un mediu profund ostil, caracterizat prin presiune ridicata, temperaturi scazute, vizibilitate redusa, uneori curenti foarte puternici etc. In unele cazuri, la acestea se adauga pericolul radiatiilor nucleare sau de explozie. Este evident ca interventia omului in aceste conditii este extrem de riscanta iar uneori imposibila. Utilizarea unui vehicul subacvatic telecomandat pentru efectuarea de observatii, inspectii sau operatii diverse intr-un astfel de mediu cu grad sporit de risc si periculozitate devine, de cele mai multe ori, singura solutie posibila.

Cele mai importante avantaje pe care le prezinta utilizarea vehiculelor subacvatice telecomandate sunt,dupa cum urmeaza:

Durata mare, practic nelimitata, a lucrului neintrerupt sub apa, indiferent de conditiile de mediu.

Capacitatea de a lucra in locuri stramte, in ramblee, pe pereti verticali, langa picioarele platformelor de foraj marin, in interiorul epavelor, sub gheata, in tunele hidrotehnice, instalatii nucleare etc.

Dependenta mica de conditiile de mediu de la suprafata.

Lipsa masurilor necesare pentru asigurarea securitatii vietii si a unor surse autonome de energie, datorita lipsei echipajului uman.

Manevrabilitate mare datorita gabaritelor mici.

Costul mult mai mic al lucrarilor efectuate, in comparatie cu folosirea scafandrilor autonomi sau grei, sau a submersibilelor cu echipaj uman.

In sprijinul acestei ultime afirmatii, in cele ce urmeaza este prezentat un tabel preluat dintr-un raport al WTEC din anul 1966, in care se face un studiu comparativ al costurilor interventiilor subacvatice efectuate cu vehicule subacvatice telecomandate si cu scafandri (Tabelul 1). Este vorba de facilitatile pe care le ofera Mobil-FSSL Diverless Intervention System elaborat de Universitatea Heriot-Watt din Edinburg, Marea Britanie, in comparatie cu aceleasi servicii realizate cu scafandrii autonomi (54). Aceste servicii constau in efectuarea a 4 tipuri de operatii standard, la adancimea de 1000m:

Inlocuirea unor componente

Inchiderea/Deschiderea unei valve

Intretinerea si testarea la presiune a unei valve

Controlul unei instalatii de transport a titeiului prin conducte

Tabelul 1.1. Comparatie intre costuri

Economia realizata este evidenta, ca sa nu mai vorbim de excluderea totala a riscurilor enorme pe care le presupune interventia unor scafandri la adancimea de 1000m.

1.3. CLASE DE VEHICULE SUBACVATICE TELECOMANDATE

În prezent, vehiculele subacvatice se încadrează în două categorii de bază (figura 2): vehicule subacvatice cu echipaj uman și vehicule subacvatice fără pilot (U.U.V.- Unmanned Underwater Vehicle/Underwater Drone). Marina Statelor Unite adesea folosește definiția U.U.V. ca sinonim cu vehiculele subacvatice autonome (AUV), cu toate că această definiție nu este un standard în întreaga industrie.

Fig. 1.1. Clasificarea Vehiculelor Subacvatice

Diferența dintre A.U.V. și vehiculul acționat de la distanță (ROV) este prezența (sau absența) unei legături directe (pentru comunicare și/sau putere) între vehicul și suprafața. Cu toate acestea, vehiculele subacvatice autonome pot, de asemenea, sa fie legate la suprafața pentru comunicare directă printr-un modem acustic, sau prin intermediul unui RF (frecvență radio) și / sau o legătura optica.

ROV-ul se încadrează într-o gamă largă de vehicule robotizate mobile, denumite în general "roboți mobili controlați de la distanta". Mișcarea vehiculului poate fi prin direcție logică autonomă sau la distanță prin comenzile date de un operator, în funcție de capacitatea vehiculului și gradul de intrare al operatorului.

Puterea vehiculului poate fi la bord (de exemplu, baterii sau motor alimentat), off board (adică, puterea livrată prin legătura directa) sau un hibrid de ambele (de exemplu, la bord baterie alimentata cu o reîncărcare de alimentare transmisa la distanță prin intermediul conexiunii directe).

Simplist, un ROV este o cameră montată într-o carcasă rezistentă la apă, cu elice pentru manevră, atașat la un cablu la suprafața peste care se transmite un semnal video și telemetrie (fig. 1.2).

Fig. 1.2. Componentele sistemului general al unui ROV

ROV-ul modern reprezintă o tehnologie „matură”, cu standardele stabilite de calificare ale operatorului, operațiuni în condiții de siguranță, și o istorie dovedita a lucrurilor bine făcute in mediile "plictisitoare, murdare și periculoase" ale apelor din lume.

1.4. CRITERII DE CLASIFICARE ȘI PERFORMANȚE

Datorita marii diversitati de modele in care sunt realizate sistemele de vehicule subacvatice telecomandate moderne, este dificil de gasit un criteriu de clasificare universal valabil. Se poate face totusi o clasificare in functie de anumite caracteristici, folosite in principal drept criterii de apreciere a performantelor.

Astfel, o prima clasificare, cu totul generala, ar fi dupa destinatia vehiculului:

Vehicule subacvatice telecomandate de observatie (inspectie,culegere de date)

Vehicule subacvatice telecomandate pentru operatii (lucrari) sub apa

Un alt criteriu de clasificare ar fi dupa orizontul de operare in masa apei, conform caruia vehiculele subacvatice telecomandate se pot clasifica in:

Vehicule care se deplaseaza in masa apei

Vehicule care se deplaseaza pe fund

In functie de tipul de dispozitive de lucru (tools) cu care pot fi echipate, vehiculele subacvatice telecomandate se pot clasifica in doua mari categorii:

Vehicule electrice (electric ROVs), care utilizeaza propulsoare si dispozitive de lucru exclusiv electrice (echipate exclusiv cu motoare electrice)

Vehicule electro-hidraulice, care folosesc propulsoare si dispozitive de lucru actionate hidraulic

ROV-urile sunt utilizate într-o varietate de aplicații, de sprijin pentru scafandru si pentru „operatii grele”. Piața este segmentată în mod substanțial în patru mari categorii în funcție de dimensiunea și capacitățile vehiculului. Astfel, o alta clasificare,ar fi in functie de „piata” (cerere/oferta) :

ROV-uri cu clasa de observație (OCROV)

Aceste vehicule sunt reprezentate de la cele mai mici micro-ROV-uri pana la vehiculele cu greutatea de 100 kg. Aceste submersibile (figura 2.2) sunt în general mai mici, alimentate prin curent continuu (baterii), vehicule electrice ieftine folosite fie ca rezervă pentru scafandri sau ca o substituție a scafandrului pentru sarcinile de inspecție la mică adâncime in apa. Vehiculele din această clasificare sunt în general limitate la adâncime mai mică de 1000 ft (300 m) in apă de mare, datorita limitarii puterii alimentarii cu energie și presiunea atmosferica in interiorul carcasei fiind de doar o atmosfera, care de asemenea impune limitări asupra dimensiunii vehiculului (adică, flotabilitate neutră trebuie să fie menținută în cazul în care vehiculul are capacitatea de a „înota”). Vehiculele din această clasă sunt, de obicei, lansate cu mana si sunt manevrate liber de la suprafata prin cablul atasat la submersibil. Denumirea originala a acestor vehicule din aceasta clasa este de: R.O.V.-uri relativ ieftine.

Fig. 1.3. Exemple de vehicule subacvatice : OCROV-uri

ROV-uri de dimensiuni medii (MSROV)

Aceste vehicule cu greutate de la 100 kg până la 1000 kg (figura 1.4). Ele avand o capacitate de a efecua imersiuni la adancimi mai mari fata de OCROV-uri, avand echipamente care asigura o alimentare suficienta, prin curent alternativ, si, presiunea din carcasa capabila de a realiza imersiunea la adancime mai mare datorita cablului „ombilical” mai lung. De asemenea, acestea sunt vehicule, în general, in totalitate electrice (alimentand motoarele principale –propulsoare și controlul mișcarii camerei video), cu o anumită putere hidraulică pentru operarea manipulatorilor (clesti) și diverse pachete de scule de mici dimensiuni. Puterea electrica a vehiculului este folosita în trepte până la o tensiune de gestionat pentru funcționarea in anumite situatii a diferitelor componente și poate fi fie preluata din baterii sau prin curent alternativ.

Vehiculele din această clasificare sunt denumite uneori vehicule cu „clasa de muncă ușoară” pentru a le diferenția pe deplin de OCROV-uri. Datorită greutății acestor vehicule, un sistem de lansare și recuperare (LARS), precum și un sistem de management al cablului (TMS) este de multe ori necesar.

Fig. 1.4. Exemplu vehicul subacvatic: MSROV

ROVs clasa de lucru (WCROV)

Vehiculele din această categorie sunt în general vehicule electro-mecanice grele ,functionand cu circuite de curent alternativ si de înaltă tensiune ( >3000 V),de la suprafață către vehicul (Figura 1.5). Alimentarea vehiculului, în general este schimbata imediat cu puterea mecanica (hidraulica) pentru locomoție precum și orice fel de manipulare și echipamente de diverse utilitati.

Fig. 1.5. Exemplu de vehicul subacvatic: WCROV

Vehicule speciale de utilizare

Vehiculele care nu se încadrează în principalele categorii de ROV-uri din cauza proiectarii lor ,ele fiind nepropulsate, cum ar fi vehicule subacvatice „taratoare” , vehicule tractate, sau din punct de vedere structural vehicule conforme clasei ( adica neavand capacitatea de a „inota”).

1.5. CLASIFICAREA VEHICULELOR SUBACVATICE TELECOMANDATE

In ultimile lucrari de specialitate aparute se prefera o clasificare a vehiculelor subacvatice telecomandate in functie de urmatoarele caracteristici (Tabelul 1.2):

Dimensiuni de gabarit

Adancime de lucru

Putere instalata

Tipul de actionare a sistemelor de propulsie si a dispozitivelor de lucru

Tabelul 1.2. Clase de vehicule subacvatice telecomandate

1.5.1. Vehicule subacvatice telecomandate de dimensiuni mici si cost redus

Cunoscute in literatura de specialitate de limba engleza sub denumirea de LCROV (Low Cost Remotely Operated Vehicle), aceste vehicule subacvatice au propulsie electrica si opereaza la adancimi de pana la 300m. Sunt destinate, cu precadere, pentru observatie si inspectare.

In ceea ce priveste „costul redus”, acesta este o chestiune relativa, vehiculele din aceasta clasa vanzandu-se la preturi cuprinse intre 10.000 $ si 100.000 $ SUA. Totusi, vehicule subacvatice telecomandate cum ar fi Quest sau HyBall, prezentate in figura 1.6., sunt ieftine in comparatie cu vehiculele destinate efectuarii de lucrari la instalatiile de foraj marin, al caror cost poate ajunge usor la cateva sute de mii de dolari SUA.

Fig. 1.6. Vehicule subacvatice telecomandate din clasa LCROV (Quest/HyBall)

In prezent, aceste vehicule subacvatice de mici dimensiuni sunt utilizate pe scara larga in diverse scopuri: cercetare stiintifica, cautare si salvare, inspectia constructiilor si structurilor hidrotehnice cum ar fi baraje, stavilare, ecluze conducte si canale de aductiune , inspectia senalelor navigabile si a constructiilor portuare (diguri, cheiuri etc.), agrement, filmari subacvatice etc.

De asemenea, aceste vehicule sunt utilizate pentru antrenament, observatii pe platformele continentale ale marilor si oceanelor, monitorizarea factorilor de mediu, masurarea radioactivitatii.

Incepand cu anul 1990, pot fi inventariate peste 35 de versiuni de vehicule subacvatice din aceasta clasa, construite de 27 de firme producatoare si vandute intr-un nuumar de peste 500 de exemplare. Ele reprezinta cam 22% din numarul total de vehicule subacvatice telecomandate realizate si vandute in lume. Ca un ultim exemplu referitor la succesul acestor vehicule, trebuie remarcat faptul ca vehiculul subacvatic RECON (figura 1.7. )produs de firma Perry Tritech Inc. s-a comercializat in peste 50 de exemplare.

Fig. 1.7. Vehicolul subacvatic telecomandat Recon

1.5.2. Vehicule subacvatice telecomandate de dimensiuni mici si performante superioare

Cu tot succesul comercial al vehiculelor subacvatice din clasa „low cost”, tehnologia acestora nu permite realizarea unor performante superioare si atingerea unor adancimi mari de lucru. Cu cca. 6 ani in urma, o noua clasa de vehicule subacvatice telecomandate de mici dimensiuni a aparut pe piata, costul lor ridicandu-se la peste 250.000 $/buc. Aceasta noua clasa de vehicule subacvatice telecomandate foloseste ultimile tehnologii in materie de motoare electrice pentru realizarea propulsiei. Ele sunt dotate cu propulsoare echipate cu motoare de c.c. fara perii (Brushless DC motors). Comanda acestor sisteme de vehicule subacvatice telecomandate se realizeaza folosind sisteme de calcul, iar pentru telemetrie (transmiterea de date) se utilizeaza fibra optica. In literatura de specialitate de limba engleza, aceste vehicule subacvatice sunt cunoscute sub denumirea de „electric ROVs”.

Adancimea de lucru pana la care se pot opera aceste vehicule atinge 6000m iar consumul de energie electrica necesar unor astfel de performante este mult redus fata de vehiculele din clasa precedenta.

Aceste vehicule „electrice” nu pot efectua operatii complicate sub apa datorita faptului ca sunt dotate cu brate manipulatoare actionate electric si nu hidraulic, deci puterea disponibiila pentru operatiile de lucru sub apa este relativ redusa.

Cu vehiculele din aceasta clasa se pot realiza observatii, culegere de date, inspectii a structurilor submerse si multe alte operatii, la un pret redus si de o calitate excelenta.

Un vehicul subacvatic reprezentativ din aceasta clasa este Voyager (figura 1.8.), produs de firma Perry Tritech Inc. , sau vehiculele SCORPIO si SEAEYE (figura 1.9.).

Fig. 1.8. Vehiculul Subacvatic Voyager

Vehiculele subacvatice „electrice” sunt preferate in aplicatiile stiintifice si in domeniul militar datorita in primul rand modului de functionare silentios (quiet operation). Sarcinile pe care le au de indeplinit aceste vehicule subacvatice in domeniul cercetarii stiintifice, ca si cel militar, nu sunt atat de complexe ca cele care stau in fata vehiculelor subacvatice telecomandate folosite in operatiile de foraj marin si de exploatare a zacamintelor petrolifere de pe platformele continentale ale marilor si oceanelor.

Fig. 1.9. Vehicule subacvatice telecomandate din clasa „vehiculelor electrice” (SCORPIO/SEAEYE)

1.5.3. Vehicule Subacvatice telecomandate de dimensiuni medii

Aceasta clasa de vehicule cuprinde vehicule electrice si electro-hidraulice, cu puteri instalate cuprinse intre 20 si 100 CP, care pot transporta incarcaturi utile moderate si care au in componenta, de obicei module de transfer (lansator sau garaj subacvatic) cu capacitatea de tractiune limitata. Greutatea acestor vehicule subacvatice variaza intre 1000-2200 kg, iar sarcina utila poate fi intre 100-200 kg. In mod curent, aceste vehicule sunt dotate cu unul sau mai multe brate manipulatoare. Capacitatea liftului din modulul de transfer poate ajunge ppana la sarcini de 400-500 kg.

Acest tip de vehicule subacvatice reprezinta cea mai utilizata clasa de vehicule subacvatice telecomandate. Clasa vehiculelor de dimensiuni medii a fost deszvoltata pentru a se putea realiza lucrari subacvatice cu ajutorul bratelor manipulatoare, in conditii grele de lucru ( adancimi mari si curenti puternici).

Primele tipuri de vehicule subacvatice din clasa vehiculelor de dimensiuni medii au fost Scorpion realizat de firma Perry Tritech Inc. si Hydra, realizat de firma International Submarine Engineering.

Operatiile tipice pentru care au fost concepute aceste vehicule:

Lucrari auxiliare in operatiile de foraj marin

Lucrari auxiliare in constructii subacvatice

Inspectia conductelor submarine

Diverse lucrari „la comanda”

Fig. 1.10. Vehicule subacvatice reprezentative din clasa vehiculelor de dimensiuni medii

Majoritatea acestor vehicule opereaza curent la adancimi de peste 1000m, datorita faptului ca, la ora actuala, o mare parte din lucrarile de foraj marin si exploatare a zacamintelor submarine de titei si gaze au migrat spre adancimi cuprinse intre 1000-3000m.

De exemplu vehicolul Viper, cantarind cca. 1000 kg, dispune de o putere suficienta si de dispozitive de lucru electro-hidraulice care ii permit sa efectueze lucrari complexe in conditii de curenti marini avand viteze de peste 3 noduri.

Puterea instalata a vehiculelor Scorpion si Cobra este de cca. 75 CP, suficienta pentru lucrul in conditii grele, la peste 1000m adancime.

1.5.4. Vehicule Subacvatice telecomandate de dimensiuni mari

Aceasta clasa de vehicule subacvatice cuprinde asa numitele vehicule „de lucru” (work class vehicle) utilizate in lucrari subacvatice de adancimi de pana la 2500-3000m, avand puteri instalate de 100-250 CP si o capacitate a liftului din modulul de transfer de pana la 5000 kg. Aceasta din urma caracteristica constituie deosebirea esentiala intre vehiculele de adancimi medii si vehicule din clasa vehiculelor mari, „de lucru”. Spre exemplificare, vehiculul TRITON-XL construit de firma Perry Tritech Inc, tipic pentru clasa vehiculelor mari, „de lucru”, cantareste, in functie de echipamentele instalate, intre 2000 si 6500 kg,, fara sistemul dispozitivelor de lucru propriu-zise (work package).

Ca urmare a exigentelor pe care le presupun operatiile efectuate la instalatiile submarine de mare adancime si datorita volumului mare de sisteme de interventie fara echipaj uman pe care trebuie sa le transporte, vehicule subacvatice din aceasta clasa au devenit din ce in ce mai voluminoase, cu puteri instalate din ce in ce mai ridicate si cu capacitati de prelevare si transport a unor sarcini utile din ce in ce mai mari. De aceea, in industria de specialitate s-a adoptat pentru aceste vehicule termenul de „vehicule grele, de lucru” ,aceasta fiind traducerea aproximativa a denumirii lor din literatura de specialitate de limba engleza: „heavy work class vehicles”.

Fig. 1.11. Vehicule subacvatice telecomandate din clasa vehiculelor de mari dimensiuni, „de lucru”

Complet echipat, un astfel de vehicul poate avea o inaltime de cca. 2.5m, o lungime de peste 6m si o greutate de 5000-6000 kg.

Pentru instalatiile de foraj marin si de exploatare a zacamintelor de titei si gaz din subsolul platformelor continentale ala marilor si oceanelor, a fost dezvolatata o noua generatie de vehicule subacvatice din clasa „vehiculelor grele”, cu capacitatea de a opera pana la adancimi de 3000m. Aceasta noua generatie de vehicule subacvatice din clasa „vehiculelor grele”, cu capacitatea de a opera pana la adancimi de 3000m. Aceasta noua generatie de vehicule subacvatice telecomandate au pastrat puterea si capacitatea de tractiune a liftului din modulul de transfer de la modelele anterioare, dar, beneficiind de tehnologii noi, avansate, au fost construite pe cadre-suport de dimensiuni mai mici si mai usoare. In acest mod s-au putut folosii cabluri ombilicale cu diametre reduse la minimum.

Ceea ce deosebeste aceasta clasa de vehicule subacvatice de clasa vehiculelor de foarte mare adancime este faptul ca, in timp ce vehiculele subacvatice telecomandate de foarte mare adancime dispun de o putere minima, impusa de cablul ombilical de diametru cat mai redus, aceasta noua generatie de vehicule subacvatice din clasa vehiculelor „grele” au puteri instalate de ordinul 75-100 CP. Aceasta putere relativ mica permite efectuarea de operatiuni grele la adancimi de lucru mari, tocmai datorita tehnologiilor de varf utilizate in constructia acestor vehicule subacvatice telecomandate. Astfel, limita de explorare a acestor vehicule subacvatice a ajuns pana la adancimi de cca. 3.700m, iar a operatiilor de lucru – la peste 1.800m.

1.5.5. Vehicule Subacvatice pentru adancimi foarte mari

Vehiculele subacvatice telecomandate care fac parte din aceasta clasa sunt vehiculele cu totul speciale, destinate lucrului la peste 4.000m adancime.

Puterile instalate pe acest tip de vehicule subacvatice sunt relativ mici, in scopul mentinerii unui diametru cat mai redus al cablului ombilical, data fiind lungimea extrem de mare a acestuia (5000-6000m sau chiar mai mult). Ele au fost concepute in primul rand in scopul explorarii si cercetarii stiintifice a abisurilor oceanice si in vederea unor misiuni de cautare si salvare. Pentru astfel de misiuni, aceste vehicule nu necesita puteri instalate foarte mari, scopul lor fiind acela de a observa, inspecta sau de a conecta o linie de salvare. Multe dintre aceste vehicule au fost proiectate in scopuri stiintifice, ca de exemplu vehiculul TIBURON construit de Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) sau vehiculul japonez KAIKO, construit de JAMSTEC si firma Mitsui (figura 1.12).

Cu ajutorul unui astfel de vehicul, cercetatorul poate observa si explora flora si fauna din abisurile marine timp indelungat, fara intreruperi.

In scopuri militare au fost realizate sisteme de vehicule subacvatice pentru adancimi foarte mare, misiunea principala a acestora fiind executarea de operatii de salvare sau de cautare si recuperare a unor obiecte de mare valoare pierdute accidental in timpul manevrelor sau aplicatiilor militare (bombe, torpile, submersibile, submarine, avioane prabusite, epave etc.).

Primul vehicul subacvatic construit pentru Marina SUA, care folosea un modul de transfer si care a atins adancimea record de 6.128 m, a fost CURV III.

Fig. 1.12. Vehicule subacvatice telecomandate de cercetare, pentru adancimi foarte mari: TIBURON si KAIKO

1.5.6. Vehicule Subacvatice tractate (remorcate)

Aceasta clasa reprezinta un numar foarte mare de sisteme de vehicule subacvatice, care sunt tractate in urma ambarcatiunilor de suprafata sau submersibile, pentru a indeplini diverse tipuri de operatii, cum ar fi culegerea de date oceanografice, monitorizarea factorilor de mediu, descoperirea epavelor sau a obiectelor pierdute.

Cablurile moderne folosite pentru tractarea vehiculelor subacvatice includ fibre optice pentru comunicatii si transmisii de date, fapt ce asigura o banda de trecere foarte larga si permite utilizarea unui numar foarte mare de senzori si camere video de luat vederi ,plasate pe vehiculul tractat.

Senzori tipici utilizati pe aceasta clasa de vehicule sunt:

Sonde CTD (conductanta/salinitate, temperatura, adancime)

Fluorimetre

Senzori de turbiditate (transparenta)

Nefelometre (pentru masurarea gradului de alb)

Gradiometre

Senzori pentru masurarea bioluminiscentei si a iradiatiei

Senzori pentru masurarea oxigenului dizolvat

Senzori pentru masurarea pH

Senzori pentru determinarea continutului de clorofila etc.

O categoria aparte de vehicule subacvatice tractate sunt cele proiectate special pentru localizarea cablurilor sau conductelor ingropate sau nu pe fundul marii/oceanului. Aceste vehicule pot fi vehicule tractate conventionale, care se deplaseaza in masa apei, sau vehicul de tip „sanie”, care sunt tractate pe fund. Ele sunt prevazute fie cu magnetometre, fie cu gradiometre cu flux magnetic pentru localizarea obiectelor metalice.

Fig. 1.13. Vehicule subacvatice tractate : Odyssey si ARGO II

Una din utilizarile cele mai importante ale vehiculelor subacvatice tractate este aceea de cautare si supraveghere. Aceste sisteme de vehicule tractate variaza in dimensiuni si greutate de la vehicule foarte mici, destinate apelor putin mici, pana la vehicule mari, destinate sa opereze la mare adancime. Vehiculele din aceasta clasa pot executa diverse operatii:

Supravegherea fundului marii pentru cartografiere, cercetare si salvare

Supravegherea canalelor (senalelor) navigabile

Supravegherea conductelor submarine

Monitorizarea conditiilor de mediu

Instrumentele si senzorii cu care sunt echipate vehiculele tractate in vederea realizarii acestor operatii sunt extrem de diverse: camere video si de luat vederi, sisteme de luat imagini cu laser, sonare cu scanare laterala si pentru ridicari balimetrice , sonare multibeam, magnetometre, profilometre pentru determinarea structurii fundului etc.

Un astfel de vehicul subacvatic tractat, Deep Tow, construit de Scripps Institution of Oceanography a fost unul din primele sisteme folosite pentru localizarea diverselor obiecte cum ar fi: torpile pierdute, avioane prabusite, epavele unor nave etc.

Unul dintre cele mai faimoase vehicule subacvatice tractate –ARGO- construit de Woods Hole Oceanographic Institution- care isi revendica descoperirea epavei lui HMS Titanic.

1.5.7. Vehicule de fund: tractoare si pluguri

Tractoarele de fund sunt, de regula, vehicule cu senile sau, mai rar, cu un snec Arhimede. Destinatia principala a tractoarelor de fund este pozarea si ingroparea cablurilor submarine.

Vehiculul de fund SCARAB al firmei Perry Tritech (figura 2.8) poate transporta unul din 4 dispozitive pentru ingroparea cablurilor pozate pe fund: jet de apa, excavator de santuri cu lant, excavator de santuri cu roata, plug.

Controlul acestor vehicule de fund se face prin telecomanda, folosind cablul ombilical, fie de pe o statie de scafandri situata pe vehicul sau in aproximitatea acestuia.

Alte operatii care pot fi executate cu acest tip de vehicule:

Prelevare de sedimente

Excavare de conducte ingropate

Lucrari de dragare

Plugurile reprezinta o alta mare clasa de vehicule subacvatice tractate care, cu trecerea anilor, au devenit din ce in ce mai sofisticate. Ele au diverse configuratii si dimensiuni, cantarind intre 80t si 250t si fiind capabile sa lucreze de la cele mai mici adancimi pana la adancimi de cca. 1500m. Caracteristicile si forma plugurilor submarine sunt functie de structura geologica a fundului apelor in care lucreaza.

Fig. 1.14. Vehicul de fund cu senile si plug de fund

Cauza principala a deteriorarii sau distrugerii totale a cablurilor submarine de telecomunicatii este pescuitul de fund, efectuat pana la adancimi de peste 2000 m. Gura traului, care este prevazuta cu un lant cu greutati (ground-rope) dragheaza pur si simplu fundul marii, distrugand flora si fauna dar si cablurile submarine de telecomunicatii, daca acestea nu sunt ingropate suficient de adanc. Singura solutie pentru evitarea acestor accidente ramane ingroparea cablurilor pe fundul marii. Plugurile folosite pentru aceste operatii combina utilizarea unor brazdare cu utilizarea unui jet puternic de apa. Principala scula ramane totusi brazdarul sau discul. Unele pluguri sunt proiectate pentru realizarea de ramblee sau pentru umplerea santurilor sapate cu alte pluguri.

1.6. DOMENIILE DE UTILIZAREA ȘI MISIUNI SPECIFICE ALE VEHICULELOR SUBACVATICE TELECOMANDATE

1.6.1. Domeniile de utilizare

In prezent, vehiculele subacvatice telecomandate au devenit un instrument de lucru important, de mare eficienta si fiabilitate, utilizat atat in industria de foraj si exploatare a zacamintelor de petrol si gaze de pe platformele continentale marine, cat si in operatii comerciale, militare, de cercetare stiintifica etc.

Departe de primele „flying eyeballs” (sfera de ochi) cum a fost RCV-225, vehiculele moderne acopera o gama larga de operatii, uneori extrem de complicate, de la inspectarea unor instalatii nucleare, la executarea de operatii complexe de salvare sau intretinerea si repararea instalatiilor de foraj marin.

Sistematizand informatiile din literatura de specialitate, se pot enumera urmatoarele domenii principale de utilizare a vehiculelor subacvatice telecomandate:

Asistenta pentru scafandri in timpul lucrului sub apa – in acest caz vehiculul actioneaza ca un auxiliar al scafandrilor, pentru a le asigura securitatea si a le furniza asistenta.

Inspectarea platformelor de foraj marin – de la inspectarea vizuala pana la monitorizarea cu ajutorul instrumentelor a efectelor coroziunii, a foulling-ului, pentru localizarea fisurilor etc.

Inspectia conductelor submarine – urmarirea conductelor submarine pentru verificarea etanseitatii, depistarea scurgerilor, determinarea starii conductei, verificarea instalarii corecte.

Supravegherea vizuala si acustica – necesara la instalarea cablurilor de telecomunicatii, a conductelor submarine sau a diverselor structuri submerse.

Sprijin in operatiunile de foraj marin- inspectii vizuale, monitorizarea instalatiei, operatii de intretinere si reparare a utilajelor de foraj folosind brate manipulatoare sau diverse alte scule si dispozitive.

Sprijin in constructia unor structuri submerse – executarea unor lucrari complexe de taiere, sudura, indoire, montaj etc. cu ajutorul bratelor manipulatoare.

Inlaturarea daramaturilor (molozului, resturilor) din jurul platformelor de foraj marin – vehiculele subacvatice sunt utilizate pentru mentinerea ariei de interes curata si sigura.

Curatarea picioarelor platformelor de foraj marin – este una din cele mai sofisticate operatii in care se utilizeaza brate manipulatoare si sisteme de suctiune pentru pozitionarea dispozitivelor de curatare cu perii, discuri abrazive sau jet de apa, avand puteri de pana la 100 CP.

Sprijin in lucrarile de telecomunicatii – inspectarea, ingroparea sau repararea cablurilor de telecomunicatii. Se utilizeaza pluguri pentru ingroparea cablurilor submarine in vederea protejarii lor impotriva traularilor de fund sau a ancorelor. De asemenea , se utilizeaza vehicule foarte sofisticate pentru a localiza, urmari, recupera si reacoperi cablurile submarine de telecomunicatii.

Localizarea si recuperarea obiectelor – vehiculele subacvatice telecomandate au primit un grad inalt de recunoastere a utilitatii si performantelor lor prin localizarea si recuperarea unor epave de avioane sau de nave, ca urmare a unor accidente sau atacuri teroriste petrecute in aer sau pe apa.

Inspectarea instalatiilor nucleare, a tunelelor de fuga si de aductiune, a barajelor, ecluzelor, constructiilor portuare, poduri etc.

Inspectia rezervoarelor si a tancurilor de apa potabila, curatarea acestora.

Activitati cu caracter militar – cateva aplicatii de baza ale sistemelor de vehicule subacvatice telecomandate din domeniul militar sunt: detectarea minelor si dezamorsarea sau detonarea lor in conditii de siguranta, operatiuni de cautare si salvare a submersibilelor cu echipaj uman scufundate, supravegherea zonelor costiere etc.

Activitati de cercetare stiintifica, cum ar fi: plasarea de instrumente de observare si inregistrare si recuperarea lor; studii ecologice si observatii la adancimi medii si in zona de benthos; monitorizarea parametrilor de mediu (salinitate, temperatura, pH, turbiditate, oxigen dizolvat, clorofila etc.); cercetarea vulcanilor submarini si a faliilor vulcanice; cercetari sub calotele de gheta polare; arheologie submarina.

1.6.2. Misiuni specifice

La începutul utilizării practice a roboților subacvatici, operatorul era mulțumit să-și recupereze aparatul indiferent de ce realizase în misiune. De atunci problemele de fiabilitate ale vehicule au fost rezolvate, ele devenind foarte sigure în exploatare, atât în mediul marin cât și în ape interioare, pentru beneficiari particulari, armată sau cercetare științifică. De la simple misiuni de observare, complexitatea misiunilor a crescut ajungând la inspecții în centrale nucleare sau reparații ale sistemelor de exploatare petroliere de mare adâncime.

Datorită evoluției tehnologiei și a tehnologiei în domeniu, misiunile efectuate de ROV-uri au început să-și extindă domeniul de aplicație. Astfel conform posibilitățiilor și capacitățiilor actuale ROV-urile pot duce misiuni de:

Informare, supraveghere și recunoaștere: aceasta capacitate va completa și va extinde capabilitatile actuale de care dispun forțele noastre și totodată va permite executarea de misiuni în ape mici și zone inaccesibile platformelor convenționale. Acestă capacitate va presupune existența unui sistem multi-rol care operează într-o gamă largă de zone și va permite colectarea de date electromagnetice și electro-optice;

Luptă contra minelor marine: obiectivele acestei capacități sunt de a găsi sau de a crea zone de trecere sigure prin baraje de mine fără a necesita pătrunderea în zonele potențial minate a navelor dragoare de mine ducând astfel la accelerarea desfășurării miusiuni a grupării de nave. Capacitatea oferă soluții pe termen scurt, în funcție de evoluția tehnologică a minelor marine, într-un mod mai puțin complex ce poate contraataca rapid spectrul de mine permițând accesul cu un risc minim;

Luptă anti-submarin: se concentrează pe scenariul unei lupte anti-submarin în care ROV-ul va fi dotat atât cu mijloace de hidrolocație cât și monitoare pentru o mai bună detectare a submarinelor aflate în zone greu de detectat. Obiectivele acestei capacități sunt de patrulare, detectare, urmărire a submarinului. Un alt obiectiv este acela de a efectua aceste prime obiective fără a angaja însă submarinul în luptă conform regulilor de angajare evitând astfel un conflict dar reușind obținerea a diferite informații. ;

Identificare/ Inspecție: are rolul de a sprijinii operațiunile de căutare, de protecție sau de luptă anti-tero. Se pot desfășura astfel misiuni de verificare în zonele limitate, cum ar fi corpurile navelor, în jurul navelor, zonele de acostare, căilor de navigație sau a zonelor portuare și eliminarea potențialelor amenințări;

Oceanografie: presupune posibilitatea de colectare de date hidrografice din mediul marin sau fluvial și sprijină în timp real cu informații despre câmpul de luptă alte sisteme. Datele hidrografice și despre mediu pot fi furnizate în timp real pentru sprijinul tactic sau arhivate pentru un sprijin pe termen lung și accesat mai târziu în vederea pregătirii operaționale ;

Comunicații (nod al unei rețele de informații): aceasta capacitate va presupune stabilirea unui nod de comunicații între navele de suprafață și component submarină reducând astfel riscurile detectării și asigurând o mai bună asistență de navigare la cerere a uneia din componentele de luptă;

Operațiuni de informare: misiunea principală a acestei capacități este de a exploata, înșela și perturba inamicul. Datorită capacității manevriere ale ROV-ului acesta se poate situa în zone ce le poate permite folosirea lor ca mijloace de perturbare a inamicului sau folosirea ROV-ului ca o momeală pentru submarin;

Sarcini de livrare: presupune metode de livrare clandestină a logisticii pentru sprijinirea a diferite misiuni specifice forțelor special. Totodată se poate face și livrarea de materiale, alimente sau medicamente în zonele greu accesibile altor sisteme, cum ar fi aprovizionarea unor platforme submarine;

Determinare a punctului critic de lovire: presupune lovirea unei ținte care poate fi detectată pentru un interval relativ scurt de timp. Lansarea se poate face astfel mai aproape de țintă și după o localizare mai bună oferind un răspuns rapid la amenințare și neexpunând poziția navei și a forțelor proprii.

1.8. ASPECTE PRIVIND EXPLOATAREA ROV

1.8.1. Conditii de exploatare

În momentul de față strategia în domeniul naval se bazează mult pe capabilități, creativitate și inovație. Conform tendințelor actuale forțele navale din cadrul alianței NATO și nu doar, se bazează pe utilizarea tehnicii multirol. Tehnologia ROV permite un astfel de lucru și totodată propune noi concepte și doctrine menținând ideea alianțelor. Pot fi astfel create scenarii în care prin utilizarea ROV-urilor se poate localiza, identifica, selecta și distruge o țintă a inamicului într-un mod autonom și într-o legătură permanentă cu câmpul de luptă atfel contribuția și eficința în lupta anti-submarin a ROV nu poate fi contestată. Viziunea în evoluția ROV-urilor este de ași dezvolta capabilități în arii de operabilitate precum retragerea sau fixarea unor sisteme, culegerea, transmiterea de informații și angajarea în luptă a țintelor submarine, de suprafață sau chiar aeriene sau de uscat. Acest fenomen se datorează faptului că prin utilizarea lor s-a demonstrat o eficacitate ridicată în executarea misiunilor efectuate.

În funcție de nevoile actuale ale forțelor navale române putem discuta și despre o analiză a felului în care se pot suporta aceste nevoi de către sistemele telecomandate. Diferite situații se pot selecta în urma misiunilor efectuate de către marina română în exerciții de colaborare cu forțele navale de la Marea Neagră sau forțele navale ale aliaților prin încercarea înlocuirii anumitor platforme cu un potențial ROV și compararea rezultatelor sau prin potențialele acțiuni executate de ROV în vederea completării misiunii. Astfel sistemele telecomandate pot duce foarte ușor misiuni de culegere de informații, căutare a unui submarin sau descoperirea și crearea unei pase sigure printr-un câmp de mine. Acest lucru poate avea ca rezultat, pe lângă eficacitate, timp rapid de răspuns și evitarea pierderilor de vieți omenești și reducerea costurilor unei operațiuni. Întrebuințarea unor astfel de sisteme poate duce la asimetrizarea față de forțele inamice, printr-un mai bun acces la informații, exploatarea unor arme greu de contracarat sau exploatarea slăbiciunilor forțelor inamice și asta fără a purta confruntarea față în față cu inamicul. Acest tip de confruntare este foarte des întâlnit în marinele constituite pe apărarea zonelor de coastă, principiu de bază în înzestrarea cu armament a forțelor proprii.

Cele mai multe din posibilitățile prin care se poate contribui în asigurarea nevoilor forțelor navale derivă din avantajele operaționale pe care le pot oferii ROV-urile, avantaje dintre care se pot aminti:

Autonomia: capacitatea ROV-ului de a opera pe o periodă lungă de timp în vederea extinderii zonei de operabilitate și de a efectua sarcini mai complexe.

Reducerea riscurilor: evitarea punerii în pericol sau pierderilor de vieți omenești.

Profilul: ROV-urile operează în imersiune totală cu o amprentă acustică și electromagnetică scăzută.

Dislocarea: datorită corpului de mărime mică ROV-urile se pot strecura pentru a pătrunde printre o grupare, de nave, mine sau alte obstacole, în vederea comportării ca o torpilă telecomandată. ROV-urile, în funcție de situație pot fi folosite și ca pachete explozive.

Adaptare la mediu: ROV-urile pot opera în ape cu diferite adâncimi, în zone tropicale sau zone cu ghețuri la diferite ore. Acestă capabilitate conferă un avantaj din punct de vedere al senzorilor comparativ senzorilor operaționali de la suprafață.

Persistența: la suprafață vremea se poate înrăutății, acest fenomen determinând încetarea operațiunilor, însă un ROV poate sta ascuns în imersiune și să ofere în continuare informații sau să-și desfășoare misiunea.

Într-o eventuală dotare a forțelor navale române cu o astfel de tehnologie trebuiesc luate în considerare o serie de factori ce reprezintă necesitatea acestora, dar și evoluția sistemelor pentru a ține pasul cu noi cerințe de exploatare. Se pot contura astfel obiective, precum:

Definirea capabilitățiilor ROV-urilor necesare atât în perioada apropiată cât și pe termen lung. Acestea includ descrierile misiunilor și priorităților la un nivel ridicat pentu o evaluare cât mai dură în vederea stabiliri dacă acestea sunt adecvate desfășurări sarcinilor sau misiunile ar trebui oferite altor sisteme.

Stabilirea nivelului de performanță și a unor “ clase” pentru diferite capacități ale ROV-urilor și stabilirea unui număr recomandat de clase de vehicule necesare efectuării sarcinilor într-un mod cât mai eficient. În plus să se stabilească nivelul de modularitate comun care ar trebui să fie instituit între clase.

Evaluarea tehnologiei necesare și disponibilitatea tehnologică de care se dispune, precum și a personalului necesar în vederea proiectării, testării, evaluării și exploatării.

1.8.2. Necesitati in exploatare

Pe baza evoluției tehnologice, a utilității și a investițiilor ce pot fi făcute în domeniu, evaluarea necesitățiilor ROV-urilor se poate stabilii în funcție de autonomia sistemului, sistemele de energie și de propulsie, senzori, sistemele de comunicații, capacitățiile de intervenție. Cum între ROV-uri există diferențe în funcție de aria de operabilitate se pot întâlni însă și o serie de elemente comune. Astfel se pot prelua diferite tipuri de misiuni, sisteme de propulsie, echipamente suplimentare necesare efectuării misiunilor și adapta în sistemul naval.

Construirea unui ROV nu prezintă costuri mari, diferența fiind stabilită doar de clasa ROV-ului si domeniul lui de aplicare. Cercetarea- dezvoltarea ROV va ține seama de următorii parametri de exploatare:

presiune hidrostatică importantă, corespunzătoare imersiunii de lucru;

curenți marini sau fluviali de până la 3 noduri (6 km/h);

temperaturi ale apei cuprinse între -2° C și 30° C;

mediu coroziv datorat salinității sau lichidului în care se deplasează;

vizibilitate redusă;

alimentare și schimb de informații cu platforma de comandă prin cablu ombilical;

necesitatea dotării cu mijloace de navigație.

Fiind luate în considerare cele prezentate mai sus putem astfel să selectăm și cateva atribuții ale unui vehicul subacvatic care să ducă misiuni de diferite tipuri, putand compara acest lucru cu un vehicul multirol. Cu toate acestea elemente precum detecția, discriminarea, localizarea, sau manevralitatea reprezintă cerinte obligatorii.

Detecția va reprezenta lanțul de evenimente prin care sistemul va determina prezența țintei (țintelor). Următorul pas îl va reprezenta discriminarea. Constă în procesul de a determina dacă o țintă detectată prezintă, sau nu,caracteristicile unei mine marine ca obiect. Obiectele determinate (alese ca ținte) prezintă rezistență și sunt comparabile cu amenințare cu mine, catalogarea lor făcându-se în funcție de stabilitatea lor, dacă sunt sau nu ancorate de fund. Discriminarea trebuie să includă informații / indicații cu privire la poziția verticală a obiectului în coloana de apă.

Localizarea unei ținte discriminate trebuie să fie estimarea locației geodezice a obiectului (de exemplu: latitudine și longitudine). Stabilirea poziției obiectului va oferii vehiculului o zonă de acțiune și de analiză a situației, stabilirea unui traseu optim pentru continuarea drumului, sau dupăcaz, stabilirea unei zone de siguranță în cazul începerii unei operațiuni de detonare.

Pentru creșterea eficienței, în sprijinul unui sensor central, vehiculul poate fi echipat și cu senzori secundari, laterali care să permită creșterea sectorului de cercetare. Senzorul de căutare trebuie să fie de o performanță ridicată. De aceea se recomandă utilizarea unei configurații pentru cea mai bună performanță. Existența senzorilor laterali duce la mărirea sectorului de căutare, și totodată la ararea unei arii care să permită trecerea în siguranță a navei proprii printr-un raion de mine sau a unei zone greu navigabile.

Senzorul de clasificare trebuie să aibă o rezoluție suficientă pentru a diferenția minele de fundul apei. Clasificarea se face la un interval suficient pentru a exclude activarea minei și amenințarea ROV-ului.

Caracteristici de manevrabilitate. ROV-ul trebuie să fie capabil de navigație în conformitate cu cerințele misiunii. Vehiculul trebuie să fie capabil de a naviga pe un curs programat sau prin punctele de trecere. Erorile de poziționare trebuie să fie suficient de scăzute pentru a evita un defazaj intre sistemele de referință, fapt care ar putea duce la pereclitarea misiunii. De asemenea ROV-ul trebuie să poată opri periodic pentru recunoasterea zonei, moment în care se poate reseta pentru a stabili cu o precizie mai bună poziția sa. Resetarea poziției se poate face la intervale de 9-12 ore, sau de câte ori este nevoie, în funcție de necesitațiile misiunii. În timpul fazei de descoperire a unei posibile mine marine, amprenta acustică sau electomagnetică a ROV-ului trebuie să fie cât mai scăzută. Dat acest fapt vehiculul trebuie să reducă din numărul propulsoarelor folosite, dar în același timp să prezinte o stabilitate crescută pentru a evita efectuarea unor manevre de urgență adiționale.

1.8.3. Ariile geografice principale de utilizare

Majoritatea operatiunilor curente efectuate cu vehicule subacvatice telecomandate se desfasoara in cateva perimetre relativ restranse de pe glob, acestea fiind legate, in primul rand, de productia de titei si gaze naturale din zacamintele submarine.

La ora actuala se estimeaza ca un numar de cca. 400 vehicule subacvatice telecomandate din clasa vehiculelor de lucru sunt operationale numai in industria de petrol si gaze de pe platformele marine continentale.

Ariile de activitate principale in care sunt utilizate sisteme de vehicule subacvatice telecomandate sunt urmatoarele:

Europa

Principala arie de activitatea este Marea Nordului unde, atat in sectorul Britanic cat si in cel Norvegian, se lucreaza intens cu sisteme diverse de vehicule subacvatice telecomandate, in operatiile de forare, exploatare si transport a zacamintelor de titei si gaze naturale.

In aceasta zona de mare concentrare a vehiculelor subacvatice telecomandate, opereaza in prezent cca. 100 de sisteme, la adancimi de pana la 150 m. De curand, frontiera acestei arii de lucru s-a deplasat spre vestul Insulelor Shetland, intr-o zona cu adancimi mai mari (350-1.000m) si cu conditii de vant si curenti marini, mult mai severe.

Norvegia face forari la adancimi de peste 1.200m si a descoperit un zacamant de gaze naturale in bazinul Vorin, la adancimea de cca. 3.900m.

Asia

Cele mai multe activitati in care sunt folosite sisteme de vehicule subacvatice telecomandate se desfasoara in aria care se intinde de la coasta de vest a Australiei pana spre Malaezia si Marea Chinei de Sud.

Companiile Mobil si Texaco au efectuat studii seismice in largul coastei de vest a Australiei (zona Gorgon) la adancimi cuprinse intre 900-1.600m, pentru depistarea unor zacaminte de gaze naturale. Investitiile facute in aceasta zona in anul 1999 reprezinta cca. 22% din totalul investitiilor facute in lume in acest tip de activitati.

America de Sud

Marea majoritate a sistemelor de vehicule subacvatice telecomandate care opereaza in aceasta zona apartin Braziliei si sunt concentrate in Campos Basin. Compania Petrobras continua cursa spre adancimi tot mai mari in Campos Basin, ajungand la 2.000m. Recordul este detinut de Petrobras marlin South, cu operatii de foraj asistate de vehicule subacvatice telecomandate, la adancimea de 1.747m.

America de Nord

Zona principala de activitate este Golful Mexic. Ultimile rapoarte indica 104 puncte de prospectare la mare adancime (peste 3.000m) si 31 de instalatii de foraj care opereaza simultan in aceasta zona. Mai mult de 35% din productia de titei din Golful Mexic din anul 2000 va fi, probabil, obtinuta din zacaminte situate la mare adancime , fata de numai 4% in 1995. Intre 1987 si 1997, numarul operatorilor in Golful Mexic a crescut de la 77 la 157. Peste 100 de sisteme de vehicule subacvatice telecomandate de lucru sunt operationale in aceasta regiune.

Arctica

Rusia este principalul operator in aceasta zona. Prospectiunile geologice se efectueaza la adancimi de cca. 400m, in Marea Barents si in Marea Kara, unde au fost localizate cele mai mari rezerve de gaze naturale , probabil de pe tot globul.

Africa

Zona cu activitatea cea mai intensa este Africa de Vest, la adancimi de pana la 2.500m. Compania Exxon a efectuat forari in sectorul Nigeriei la adancimi de 1.474m, in Golful Guineea si exploateaza zacaminte situate la cca. 2.000m in sectorul Congo.

Alte zone

Vehiculele subacvatice telecomandate sunt folosite si in alte arii geografice de interes pentru industria petroliera, cum sunt : Newfoundland, Alaska, Marea Caspica (in sectorul Azerbaijanului), Trinidad, Coasta de Vest a Californiei, Coasta Australiei de la Oceanul Indian, Marea Tasmaniei si in Marea Mediterana, in sectorul Egiptului.

CAPITOLUL 2. DRONELE SUBACVATIVE – CAPABILITĂȚI ȘI POTENȚIAL

2.1 INTRODUCERE

Tehnologia care permite mașinilor să îndeplinească funcții care au fost îndeplinite în mod tradițional de către oameni a continuat să evolueze și să se dezvolte. Nu toată această tehnologie este asociată cu aplicațiile militare – într-adevăr, o mare parte din ea chiar nu este. Dar este important să înțelegem cum aceste evoluții ar putea afecta modul în care armata poate efectua operațiuni în viitor.

Tehnologia mașinilor autonome dezvoltată de entități comerciale sau private poate avea efecte de anvergură asupra economiei, transporturilor, educației și altor sfere, dar impactul tehnologiei autonome de uz militar se extinde cu mult peste aceste aplicații. De exemplu, armata ar putea – și probabil ar trebui – să investească în dezvoltarea de sisteme care să supraviețuiască mai bine și să contracareze avansurile în letalitatea și capacitatea armelor care au făcut ca operațiunile în unele medii negate să nu poată fi durabile.

Un mediu negat reprezintă un termen de jargon din domeniul informațiilor care face referire la un mediu foarte ostil de desfășurare a operațiunilor, mediu care dispune și de un nilve foarte ridicat de supraveghere.

O autonomie îmbunătățită poate fi esențială pentru obținerea unui avantaj în luptă. Dezvoltarea unor astfel de sisteme transcende dorința de a minimiza numărul de victime umane și se extinde în necesitatea de a opera într-un mediu atât de stresant și ostil, fizic vorbind, încât oamenii nu pot opera în el, chiar și în cazul în care se presupune că factorii de decizie au o toleranță mare la victime umane. Astfel, ideea tehnologiei autonome avansate pentru militari nu constă doar în evitarea victimelor, reprezentând, de fapt, ideea de a permite efectuarea unor operațiuni în medii în care sistemele cu echipaje umane pur și simplu nu ar putea opera.

Din literature de specialitate reiese că interpretările autonomiei diferă, la fel ca multe aplicații corelate cu acest termen. În scopul acestui studiu, atenția este concentrată mai ales pe autonomia asociată cu vehicule submarine fără pilot (UUV-uri sau drone subacvatice) și vehicule de suprafață fără pilot (USV-uri sau sisteme fără echipaje umane care operează pe suprafața apei). Deși nivelurile ridicate de autonomie ar putea fi încorporate în sisteme controlate de echipaje umane pentru funcții precum prelucrarea informațiilor și contribuirea la luarea deciziilor tactice, acest tip de perfecționare a autonomiei este în mare parte o chestiune de îmbunătățire a procesului decizional uman, ceea ce implică necesitatea unei persoane undeva pe platformă. Așadar, autonomia ar putea fi cea mai eficientă în medii în care oamenii nu au o șansă rezonabilă de a supraviețui. Valorificarea acestui potențial va necesita dezvoltarea unor sisteme capabile să îndeplinească multe funcții de interpretare și diseminare similare cu cele pe care oamenii le îndeplinesc în mod rațional, dar într-un mediu care nu este sigur pentru oameni. Și pentru că UUV-urile și USV-urile funcționează în interiorul apei, respectiv, deasupra, sunt sisteme potențiale excelente pentru analizarea unor astfel de capabilități.

Scopul proiectului la nivel general este, în primul rând, cel de a stabili stadiul dezvoltării tehnologiei în domeniul sistemelor autonome și de a sublinia modul în care aceste capabilități ar putea fi eficiente în evoluția situațiilor de război așa cum sunt în prezent și așa cum sunt preconizate. Există forțe navale la nivel mondial care au câteva planuri foarte ambițioase de integrare a sistemelor autonome în viitoarele lor flote, dar nu este evident că toate aceste elemente sunt pe calea de a fi furnizate sau făcute publice. Un obiectiv alternativ al proiectului constă în descrierea tipurilor de decizii în materie de investiții și dezvoltare care ar putea fi necesare pentru a susține aceste schimbări. S-ar putea ca progresul industriei în acest domeniu să fie atât de complet, încât să nu mai fie necesară o dezvoltare suplimentară cee ace permite altor armate să adapteze capacitățile existente la uzul militar. În același mod este posibil să fie necesare investiții militare semnificative de la început până la livrarea unei variante concrete. În cele din urmă, este anlizat în detaliu modul în care autonomia îmbunătățită poate schimba practica războiului în moduri neașteptate.

Proiectul este inițiat cu o revizuire exhaustivă în vederea stabilirii și evaluării stării actuale a tehnologiei autonome. Analiza acoperă algoritmii care permit implementarea conceptului de “autonomie”, precum și platformele UUV și USV, cât și cazurile practice aflate în prezent în serviciu sau în curs de dezvoltare. Analiza algoritmilor se bazează pe un sondaj amplu asupra literaturii tehnice și academice publicate în domeniu. Analiza platformelor și a încărcărilor utile include sisteme civile, sisteme civile deja adaptate pentru uz militar, sisteme în întregime militare care sunt deja în funcțiune și sisteme militare aflate în cadrul unui program de evidență stabilit. Deși se încearcă identificarea aspectelor deja acoperite sau problemele rezolvate, cât și provocările rămase din punct de vedere tehnic, având în vedere mediul naval de operare, nu se inițiează nicio ipoteză despre eficacitatea sau utilitatea tehnologiilor disponibile pentru diverse misiuni în acest moment.

Termenul “kill chain” (lanț de anihilare) a fost folosit inițial ca concept militar legat de structura unui atac, constând în identificarea țintei, expedierea forței către țintă, decizia și ordinul de a ataca ținta și, în final, distrugerea țintei. În schimb, ideea de a „sparge” lanțul de anihilare a unui adversar este o metodă de apărare sau o acțiune preventivă. Recent, compania Lockheed Martin a adaptat acest concept la securitatea informațiilor, folosindu-l ca metodă pentru modelarea intruziunilor pe o rețea de calculatoare. Modelul lanțului de criminalitate cibernetică a cunoscut o anumită adoptare în comunitatea securității informației. Cu toate acestea, acceptarea nu este universală, criticii arătând spre faptul că aceste tipuri de abordări sunt defecte fundamentale ale modelului. Astfel, în cadrul proiectului se păstrează exprimarea kill chain, iar în acest context se referă la secvența end-to-end (de la un capă la altul) a evenimentelor necesare pentru a obține un efect de luptă. Așadar sunt analizate și misiunile militare ale căror kill chain conțin sau preconizează la momentul de față un rol functional pentru sistemele autonome fără pilot. În scopul acestui proiect, are au în vedere trei misiuni care au fost propuse, discutate sau incluse în jocurile de război:

Măsurile de contracarare a minelor (Mine counter measures – prescurtate MCM) îndreptate împotriva minelor desfășurate de un inamic în apele contestate;

Pătrunderea în mediul subacvatic negat executarea misiunilor de informații, supraveghere și recunoaștere (prescurtate ISR);

Folosirea USV-urilor ca “momeli”, mijloace de sprijin pentru războiul electronic și ca grupuri potențiale independente de suprafață.

2.2 ISR – INFORMAȚII. CERCETARE. SUPRAVEGHERE

În mod istoric, forțe navale, cum sunt cele din SUA, au folosit caracterul invizibil și anduranța ridicată a submarinelor cu echipaje umane pentru a opera în zone în care navele de suprafață și aeronavele nu pot merge (în mediul subacvatic). Scopul misiunilor subacvatice a fost, de obicei, colectarea informațiilor și efectuarea supravegherii și recunoașterii. Unele dintre misiuni au obținut notorietate pentru riscurile implicate.

De obicei, materialul/datele colectate în acest tip de operațiune nu sunt utilizate într-o acțiune tactică imediată, cum arf de exemplu: într-un atac pe care submarinul însuși îl inițiază. Submarinul funcționează într-o zonă cunoscută ca fiind bine apărată, iar efectuarea unui fel de atac ar putea dezvălui prezența și locația acestuia. Dacă submarinul ar fi atacat, ar pune în stare de alertă forța care apără zona negată și ar compromite capacitatea suplimentară a submarinului de a îndeplini misiunea de tip ISR.

În consecință, lanțul de anihilare pentru misiunea ISR din zona negată nu implică în general o etapă de angajare în cadrul unei manevre. În acest sens va exista o planificare extensivă a misiunilor; navigarea în zona de interes; colectarea informațiilor și a altor informații relevante despre mediu; o anumită cantitate de prelucrare, exploatare și diseminarea de informații; și apoi transmiterea offboard (din exterior) a informațiilor într-un mod care conservă platforma și misiunea. Figura de mai jos prezintă acest proces.

Figura 2.1: Secvența de culegere a informațiilor, supraveghere și recunoaștere a zonei negate

Misiunea ISR din zona negată este periculoasă pentru echipajul submarinului și necesită dedicarea unei platforme excepțional de scumpe, care are alte utilizări potențiale. În timp ce submarinul îndeplinește această misiune, acesta nu este disponibil pentru nimic altceva. Pentru ca aceasta să fie o utilizare rentabilă a submarinului, trebuie să se demonstreze că ISR are o valoare excepțională, însă acest lucru poate fi dificil de evaluat înainte de executarea misiunii. Forțele Statelor Unite au avut acces la informațiile colectate în acest mod, au găsit, fără îndoială, rezultatele utile și au motive întemeiate pentru a continua să-și dorească efectuarea unor misiuni de acest tip. Cu toate acestea, forțele navale are un interes puternic pentru o platformă care poate îndeplini misiunea la costuri mai mici și cu risc mai mic pentru echipajele lor, comparativ cu cele impuse prin utilizarea unui submarin.

Când se utilizează sisteme autonome fără echipament pentru efectuarea ISR într-o zonă negată, lanțul de anihilare ar fi similar în unele moduri situațiile în care se utilizează platforme cu echipaje umane. La nivelul cel mai rudimentar, platforma ar naviga într-o zonă, s-ar deplasa pe o rută planificată și ar colecta pasiv date care vor fi analizate odată ce platforma își va termina misiunea, apoi va reveni la platforma de suport (sau în port). Totuși, aceasta ar duce la executarea unei misiuni îndelungate în care nu este clar dacă se obțin informații valoroase până la finalizarea misiunii. Dacă misiunea este conectată la o misiune tactică care necesită diseminarea rapidă a informațiilor, un UUV care are capacitatea simplă autonomă de a naviga și de a colecta informațiile, nu ar putea efectua tipuri de raționamente pe care un comandant de submarin le-ar putea, iar acest lucru ar putea fi suficient pentru a compromite caracterul invizibil al misiunii. UUV-ul ar fi foarte sigur, dar cu o valoare semnificativ mai mică decât omologul său dotat cu echipaj uman.

Astfel, dacă UUV ar putea aduce contribuții semnificative la eficiența ISR-ului din zona negată, va trebui să aibă capacități suplimentare în cee ace privește autonomia. Acestea includ capacitatea de a executa procese precum:

Navigație de la orizont;

Gestionarea internă a consumului și producției de energie;

Optimizarea senzorilor și a sistemelor de colectare;

Evaluarea valorii datelor colectate pentru a reduce la minimum transmisiile;

Transmiterea în siguranță a datelor relevante;

Detectarea și reacția corespunzătoare la amenințări.

Toate aceste acțiuni implică grade de cunoaștere, învățare și capacitatea de a reacționa corespunzător la circumstanțele în continuă schimbare. Evaluarea tehnologică din ziua de azi nu indică faptul că multe dintre aceste capacități sunt iminente, cel puțin nu la un nivel care permite UUV să îndeplinească sarcinile care permit ca activitatea să fie valoroasă.

Necesitatea de a naviga într-o zonă negată pe o distanță lungă și de a rămâne în zonă o perioadă îndeajuns de lungă de timp impune îndepliniarea unor cerințe de generare și stocare a energiei, care sunt, în general, posibile numai pe o platformă mare. Bateriile și sistemele de generare a energiei necesită spațiu, iar această cerință exclude utilizarea UUV-urilor de dimensiuni mai mici. Ca exemplu se poate da programul de înregistrare al forțelor navale din SUA pentru efectuarea ISR-ului din mediul negat care implică utilizarea unui UUV cu deplasament mare. Este vorba despre UUV-ul cu deplasare pe distanță mare (Long Distance UUV – prescurtat LDUUV), care a primit aprobarea de achiziție, fiind produs de compania Milestone A în 2015. LDUUV are o lungime de 23 de metri și poate executa misiuni cu durate de până la 30 de zile consecutive, în ape deschise și zonele de litoral din apele oceanice. Se preconizează că LDUUV va atinge capacitatea operațională inițială a escadronelor până în anul 2020, iar producția la scară complete va începe până în 2025. Este concepută folosind o abordare modulară în sistem deschis, care este destinată să confere flexibilitate în domeniul capabilităților de executare a misiunilor. La capacitatea operațională inițială, LDUUV ar trebui să poată să:

funcționeze în medii litorale complexe și să identifice, cât și să caracterizeze o varietate de obiecte submarine;

efectueze operațiuni continue subacvatice cu profil scăzut;

aibă capabilitatea de a efectua transmisiuni la un nivel minim cu echipamente montate pe țărm sau pe o navă – comunicații bazate pe operații; și

dispună de design-uri ulterioare capabile să îndeplinească misiuni progresiv mai complexe.

LDUUV dispune de capacitatea de a naviga în mod autonom și de a evita navele aflate în zona sa de operare. De asemenea, va putea monitoriza propriile cerințe energetice. Platforma va putea colecta informații într-o zonă de interes, dar, la capacitatea operațională inițială, nu va putea să reproducă ceea ce poate realiza un submarin prevăzut cu echipaj uman și, într-adevăr, nu va furniza informații în termeni tactici. Deși sistemul este proiectat astfel încât să se aducă upgrade-uri și actualizări care să permit executarea de misiuni mai complexe, pe măsură ce devin disponibile, forțele navale din SUA ar trebui să-și evalueze cu atenție investițiile pentru a sprijini misiunea ISR din mediul negat specializat pentru LDUUV. În mod special, forțele navale din SUA trebuie să evalueze valoarea reală a misiunii, având în vedere potențialele cheltuielili și dificultăți care pot apărea în procesul de dezvoltare a autonomiei necesare pentru platformă în scopul de a îndeplini misiuni mai complicate.

Chiar dacă o astfel de capacitate autonomă este dezvoltată, nu este clar dacă LDUUV ar putea furniza informații în timp util și care ar putea fi exploatate de alte unități. Cu excepția cazului în care LDUUV are capacitatea de a efectua angajamente, natura misiunii ISR ​​din zona negată poate face ca aceasta să fie în mare parte o caracteristică a colectării de informații pe timp de pace. Dacă aceasta devine o misiune cu o angajarea majoră a LDUUV, simpla abilitate de a naviga și de a colecta pasiv imagini, semnale și alte componente ale ISR poate fi suficientă. Cu toate acestea, acest lucru înseamnă că LDUUV nu ar putea să îndeplinească misiunea mai extinsă pe care o pot executa acum submarinele cu echipaj uman.

Platformele autonome ar putea fi foarte utile pentru multe părți ale misiunii operaționale de decepție (inducere în eroare), în special în punctul în care decepția încă mai reprezintă o alterantivă fiabilă și încă este o posibilitate. Sistemele autonome fără pilot pot fi trimise în afara axei în număr suficient și cu emițători similari cu cei ai CSG-urilor (CSG – Carrier Strike Group – Grup de nave de atac). Cu toate acestea, pentru a fi cu adevărat eficiente, aceste sisteme trebuie să reproducă în mod credibil comportamentul și semnăturile electronice ale CSG-urilor. Această forță de înșelăciune nu ar trebui să reprezinte un tip de capacitate de angajare în luptă. Acesta ar trebui să aibă capacitatea de a închide toți emițătorii, de a se reloca și apoi de a relansa misiuni în locuri tactice plauzibile. Această cerință implică următoarele capacități:

Să navige în mod independent către zone din afara capacității de control a liniei de detecție a sistemelor CSG;

Coordonarea poziționării cu alte sisteme fără pilot pentru a permite o prezentare credibilă a forței asemănătoare CSG pe radar;

Operarea de sisteme care reproduce în mod credibil semnalele emise de un CSG;

Să poată efectua autoapărarea activă sau pasivă.

Figura 2.2: Decepția operațională

Ultima capacitate ar putea fi în procesul de bruiere a radarelor de direcționare (process denumit și spoofing). În această situație, atacatorul are o idee generală despre locul în care se află CSG, astfel încât nu există nicio ocazie de a înșela complet adversarul pentru a consacra recunoașterea sau a consuma muniție în apele deschise. Piesele de derutare încearcă să genereze o varietate de ținte plauzibile pentru radarul de direcționare, ceea ce poate contribui la selectarea unei ținte corecte din mai multe ținte dificile. În loc să distribuie țintele false pe scară largă, probabil este mult mai benefic ca acestea să fie dispuse mai aproape de radarele platformei, mai ales de cele orientate spre UUV. În consecință, nu există nicio cerință specială pentru ca vehiculul autonom să poată naviga independent. Cu toate acestea, va avea nevoie de capacitatea de a sesiza prezența unui semnal radar de direcționare și, fără intervenția operatorului, va genera un semnal care face ca radarul să îl identifice (mai degrabă decât elementele echipate ale CSG) drept ținta reală. Acest lucru trebuie făcut pe baza sistemului aferent procesării și evaluării care se află la bord, informațiile nefiindu-i transmise din altă sursă. Pentru a realiza acest lucru este nevoie de un grad ridicat de autonomie, mai mare decât oricare aflat în ​​prezent în înzestrarea oricărui tip din forțele navale ale oricărei țări.

2.3 LUPTA CONTRA MINELOR

Lupta contra minelor (prescurtată MCM) este procesul de neutralizare a minelor maritime într-o manieră în care minele nu mai poate afecta capacitatea navelor de a tranzita rutele maritime în siguranță. Minele marine variază foarte mult atunci când este vorba de randamentul exploziv, mecanismul de acționare, plasarea (în coloana de apă sau pe fundul mării) și în materie de condiții ale oceanelor în care funcționează (de exemplu, turbiditate, curățarea fundului și mișcarea sedimentelor). Unele mine sunt legate în coloana de apă și pot avea un mecanism de acționare a contactului – adică se detonează la contact direct – sau pot fi acționate de influențe acustice, magnetice sau de presiune sau de o combinație a acestor variante. Alte mine sunt dispuse pe fundul oceanului și acționează doar printr-o singură influență sau o combinație de influențe.

Cele mai multe lanțuri de neutralizare încep etapa de pregătire informațiilor privitoare la configurația câmpului de luptă (Intelligence Preparation of the Battlefield – Pregătirea câmpului de luptă din punctul de vedere informativ – prescurtat IPB), care este definit ca un proces analitic utilizat pentru organizarea și analizarea informațiilor despre teren, condiții meteo și amenințările potențiale din zona de operare a unei unități și zona de interes asociată. Acest proces permite urmărirea mai eficientă a etapelor ulterioare. Momentan xistă două tipuri de MCM de bază:

vânarea minelor (minehuntig), care reprezintă procesul de detectare, identificare pozitivă și atacare a minelor, pentru a conferi un grad ridicat de încredere conform căruia toate minele din teren au fost detectate și neutralizate;

deminarea (minesweeping), care este procesul de replicare a semnăturii țintei minelor pentru a genera influențarea minele astfel încât să acționeze detonarea, sau folosind un sistem mecanic de cabluri și sisteme tăietoare pentru a deconecta cablurile de ancorare ale unei mine, cabluri care pot acționa mina.

Vânătoare minelor permite atingerea unui nivel mai mare de certitudine, dar necesită mai mult timp; deminarea este mult mai rapidă, dar nu există nicio garanție a eficacității unei anihilări eficiente. Acolo unde permit condițiile acustice, tactica preferată, care implică detectarea, clasificarea și identificarea minelor cu senzori sonari și vizuali înainte de neutralizare, este tactica preferată. Acest proces oferă un grad relativ ridicat de certitudine că minele sunt detectate, separate de dezordinea înconjurătoare și verificate pozitiv pentru a fi neutralizate.

Figura 2.3: Secvența de “vânare a minei”

Lanțul de anihilare pentru platformele actuale de luptă MCM este cel mai bine descris ca având un character secvențial, cu puține posibilități de suprapunere. Același principiu general lanțului general de anihilare se aplică atât pentru mine ancorate cât și pentru cele de fund, deși mecanismul de neutralizare poate diferi. Aceste procese sunt intensificate de multe ore de muncă, iar lanțul de anihilare poate necesita până la o oră pentru o singură mină. Având în vedere că pot exista mii de obiecte care seamănă cu mine pe fundul oceanic la un moment dat, termenele pentru eliminarea minelor în unele medii pot fi lungi și extinse. Mai mult, deoarece acestea sunt procese secvențiale, platformele autonome MCM trebuie să ajungă la fiecare mină de mai multe ori, creând o șansă mai mare de a pierde contactul senzorului cu mina dacă se schimbă condițiile de mediu sau dacă senzorul care ajunge nu este optimizat pentru mediul respectiv.

Figura 2.4: Secvența de “deminare”

Condițiile de mediu nefavorabile, cum ar fi îngroparea minelor, aglomerarea densă sau acustica slabă, pot face ca activitatea de deminare să nu fie eficientă. Funcționarea acustică a minelor poate fi complet ineficientă în ape foarte puțin adânci. Atunci când deminarea nu este practică, platformele autonome MCM pot fi utilizate pentru efectuarea acțiunii. Există sisteme de deminare care vizează minele acustice și pe cele magnetice. În prezent, nu există niciun mijloc de neutralizare a unei mine acționate sub presiune, alta decât utilizarea unei nave care poate genera o amprentă de presiune suficientă pentru inițierea acționării minei. Lanțul de anihilare utilizat în explorarea minelor, prezentat în figura de mai sus are caracteristici în comun cu cea pentru desfășurarea în teren a minelor, dar nu există niciun pas care să necesite identificarea pozitivă a minei și, din păcate, niciun mod real de a ști dacă deminarea a fost eficientă. Lipsa instanței de acționare s-ar putea datora faptului că, de fapt, nu existau mine în teren sau pentru că deminarea nu a reprodus corect influența de activare a minei. Din cauza faptului că deminarea se face în circumstanțele condițiilor precare pentru senzori, nu există nicio modalitate de a verifica dacă există o mină pe fundul oceanului.

Deși deminarea este, în general, un proces mai rapid comparativ cu vânarea minelor, aceasta are un risc operațional semnificativ. În primul rând, plasează o platformă aeriană sau de suprafață cu echipaj uman într-un mediu minat, fără să știe clar dacă minele sunt acolo și care este caracterul acestora. Este de așteptat ca platformele să utilizeze sisteme de deminare al căror succes poate fi măsurat în mod precis doar prin reacțiile minei; dacă nu are loc nicio acționare, asta nu înseamnă neapărat că nu există nicio mină în terne; s-ar putea să însemne pur și simplu că deminarea a fost ineficientă. Când acționarea/activarea are loc, survine o distanță sub forma unei pause interpuse între platformă și zona deminată (pentru a proteja platforma); cu toate acestea, calcularea intervalului de distanțare nu este perfectă, astfel încât pot apărea explozii mai aproape de platformă decât este preconizat. Astfel de explozii care pot apărea prea aproape de o navă pot provoca daune majore, iar penajul exploziv poate reprezenta un pericol și pentru sistemele MCM aeropurtat. Cu toate acestea, cel mai important ris pentru misiunea unei drone MCM este lipsa de siguranță cu privire la eficiența deminării. Atunci când o instanță de demnare nu acționează nicio mină, prezența unei mine poate fi anunțată doar de o altă navă care nu este MCM și care declanșează explozia, în mod voluntar sau involuntar.

După cum a fost demonstrat, mai multe platforme autonome pot fi destinate sau pot avea aplicații comune pentru MCM. În primul rând vor fi prezentate aplicațiile care ar putea îmbunătăți șansele identificării pozitive a minelor înainte de neutralizarea lor, ca parte a lanțului de anihilare a minelor. Lanțul actual de anihilare necesită multiple treceri în zona aceluiași contact cu diferiți senzori și, ca urmare, impune o cronologie lungă și complexă. Această cronologie este, într-o oarecare măsură, rezultatul limitărilor diferiților senzori, dar, în primul rând, este rezultatul faptului că senzorii nu sunt conectați mereu într-un mod coerent care să le permită să partajeze informațiile țintă. Obiectele asemănătoare minei sunt detectate și clasificate, recalificate și identificate, apoi reaccesate și, în final, neutralizate.

Sistemele autonome dezvoltate în prezent de către și pentru armată, în anumite privințe, trebuie doar să reproducă acest process analitic folosind sisteme fără pilot/echipaj uman. Procesul de detecție al senzorului se face folosind un sonar remorcat, dislocat dintr-un elicopter cu echipaj sau un USV, ambele găzduite de o navă de luptă litorală echipată cu un pachet de misiune MCM. Pachetul de misiune dispune de mai multe sisteme și senzori, unele montate pe elicopterul cu echipaj uman, din clasa MH-60, și altele montate pe un USV, care înlocuiește vehiculul multi-rol comandat de la distanță. Pachetul va include și un UUV autonom numit Knifefish, care are montați în prova spectori de sunet de tip sonar, destinate să detecteze, să clasifice și să identifice minele într-o singură trecere. Deși, până în prezent, Knifefish nu a demonstrat cu succes această capacitate de trecere unică, dezvoltatorii și finanțatorii proiectului sunt siguri că această capacitate este realizabilă în viitorul apropiat.

Niciunul dintre aceste sisteme nu atinge obiectivele setate în cazul acestui tip de platformă, chiar dacă dispune de sisteme de identificare și neutralizare, menite să marcheze și apoi să acceseze mina pentru a livra o încărcătură de neutralizare. Dacă mina ar fi neutralizată în pas, aceasta ar reprezenta un pericol pentru platformă și ar perturba mediul pentru senzorul de explorare a minelor, până în punctul în care căutarea nu ar putea continua decât după ce condițiile au revenit la normal după explozia unei mine neutralizate. Neutralizarea apare în general după ce căutarea senzorului este finalizată, iar acest lucru necesită recondiționare.

Cerințele majore pentru exploatarea minelor cosntau în abilitățile de a naviga de-a lungul căilor prestabilite și setarea corectă influențelor pentru minele vizate. Prima sarcină este relativ ușoară pentru sistemele autonome; cea de-a doua nu este ceva care ar fi ajustat în pas, astfel încât nevoia de capacitate autonomă de a corecta setările ar putea să nu fie așa critică. Depășirea limitărilor inerente ale evaluării eficacității deminării va necesita și abilitatea de a identifica și de a evalua starea minelor, iar acest lucru aparține din nou domeniului vânătoarelor de mine. Dacă există numeroase versiuni de autonomii, cu o varietate de setări, se poate spori nivelul de încredere în influențele corecte care au fost aplicate zonei de interes, pur și simplu prin numere și variabile. Acest lucru nu depinde în niciun fel de caracteristicile avansate ale autonomiei.

2.4. LUPTA ANTISUBMARIN

Lupta antisubmarin a acestor sisteme se concretizează prin executarea operațiunilor de minare cu caracter ofensfiv. Multe dintre capacitățile destinate utilizării în cadrul misiunilor de tip ISR din mediul negat pot fi foarte utile pentru a permite exploatarea ofensivă și, astfel, diminuarea capacității submarinelor adverse de a părăsi anumite raioane cu succes. Sistemele autonme de desășurare a minelor sunt, în unele moduri, foarte asemănătoare cu cerințele ISR pentru zonele negate. Aceste cerințe de minare ofensivă sunt următoarele:

Navigarea în mod nedetectabil de la distanțe în afara gamei de senzori a sistemelor A2/AD. Cu alte cuvinte, navigarea inițiată de pe un dig, submarin sau navă în afara gamei maxime de senzori de coastă;

Evitarea obstacolelor și contramăsurilor;

Transportul un număr suficient de mare de mijloace pentru a realiza un câmp minat eficient;

Posibil, controlarea activării minelor de influență desfășurate.

O premisă inițială este că exploatarea capabilității de minare trebuie făcută în mod ascuns; dacă adversarul conștientizează prezența unui sistem care desfășoară mine în zonă atunci este mai mult ca sigur că acesta va încerca să blocheze intenția sistemului sau va aplica contramăsuri după ce minele au fost desfășurate. Pentru a evita aceste contramăsuri, sistemul de minaret autonom trebuie să se desfășoare într-o manieră care să interzică adversarilor posibilitatea de a-l detecta, ceea ce implică lansarea fie dintr-un submarin, fie de departe, peste orizont (o posibilitate care poate include lansarea dintr-un port prietenos). O premisă la fel de importantă este aceea că, pentru ca un câmp de mine să fie eficient, trebuie să fie dens cu cercurile de acționare adiacente cât mai largi. Deși un câmp minat rar, cu un număr redus de mine, ar putea avea un anumit efect psihologic asupra unui adversar, aceste tipuri de câmpuri pot fi ușor eliminate și, chiar și atunci când nu sunt anihilate cu succes, impun o probabilitate scăzută de deteriorare a navelor tranzitorii.

Un câmp minat eficient necesită desfășurarea unui număr mare de mine, iar acest lucru impune o cerință minima de sarcină utilă (capacitate de transport) semnificativă care ridică dificultăți asupra UUV care are menirea de a desfășura mine într-un raion predefinit. Astfel, capacitatea de a monitoriza și regla producția și consumurile energetice, pentru a asigura rezistența cu o sarcină utilă ridicată, poate fi deosebit de importantă pentru acest tip de misiune.

Ultimele etape în procesul de desfășurare a unui câmp de mine sunt reprezentate de setarea și apoi activarea caracteristicilor de acționare a minelor. Deși există diferite CONOP-uri pentru modul în care sistemul ar putea popula câmpul/raionul minat, cel mai probabil este ca sistemul să tranziteze câmpul și să plaseze minele, fie într-un șablon planificat, fie într-un model determinat după ce vehiculul efectuează o analiză de mediu direct de la bord. Acest proces s-ar putea produce înainte de inițierea ostilităților, astfel încât este clar că minele nu ar trebui să fie capabile să acționeze decât după autorizare, ceea ce va necesita transmiterea unui semnal care să spună minelor când să se activeze. Acest semnal ar putea veni de la o platformă cu echipament sau de la UUV care rămâne poziționat în vecinătatea câmpului minier. UUV ar trebui să primească un semnal de autorizare, dar capacitatea sa de a transmite în mod fiabil un semnal de armare către minele pe care le-a pus este probabil mai mare decât cea de analiză a unui semnal trimis la mai multe mine de la un emițător mai îndepărtat.

2.5. ALTE MISIUNI

O altă categorii de misuni importante a acestor sisteme ar putea consta în blocarea sau negarea informațiilor de direcționare și operarea grupurilor autonome de acțiune la suprafață. Oricare ar fi versiunea FFDA (Future fleet design architecture – Arhitectura ulterioară a flotei), aceasta presupune operarea într-un mediu în care amenințările A2/AD (Anti acces/area denial – anti-acces, mediile negate) au atins un nivel de sofisticare și obscuritate astfel că o navă de suprafață localizată într-o zonă protejată va avea mari dificultăți în a supraviețui. În consecință, FFDA depinde foarte mult de capacitatea de a bloca direcționarea, ceea ce poate fi realizat prin dispersie, spoofing, controlul emisiilor și utilizarea senzorilor off-board care comunică asincron cu platforma gazdă. Pentru întreaga FFDA, acest tip de capacitate, care se bazează foarte mult pe autonomie, depășește ceea ce este de dorit, fiind esențial.

O versiune particulară propusă pentru FFDA depășește stadiul declarativ al unei cerințe de a refuza direcționarea și definește o nevoie de grupuri de sisteme acțiune de suprafață fără pilot/autonome, cu capacitatea de a naviga și a furniza elemente de decepție, dar și de a viza și livra tehnica de luptă, inclusiv rachete aer-suprafață și rachete de atac a țintelor de pe țărm. Părțile acestei misiuni ar implica o capacitate care nu există în prezent – în special, capacitatea platformelor de a se coordona între ele pentru poziționarea și lansarea acestor mijloace de anihilare. În prezent, navele cu planificatori și operatori umani militează pentru ce mai bună acoperire a senzorului și poziția de tragere cea mai favorabilă. Această poziționare depinde de capacitatea de a percepe nu numai ceea ce este mai bun pentru o anumită platformă, ci și ceea ce este mai bun pentru grupul de platforme, în ansamblu. Mașinile necesită un timp relativ scurt de optimizare a propriilor medii. Cu toate astea nu dispun încă de capacitatea de a împărtăși o imagine de ansamblu comună din punct de vedere operațional și tactic (sau o poză de ansamblu) a spațiului de luptă și de a se coordona unul cu altul.

Nivelul la care aceste platforme ar trebui să poată iniția tragerea fără intervenția umană nu este atât o problemă tehnologică, cât o problemă de politică. Capacitatea sistemelor de armare de a finaliza ultima legătură într-un lanț de anihilare și foc în mod autonom este prezentă de zeci de ani în sistemul de arme Aegis și, în acest sens, în sistemele de arme corespunzătoare instalate pe nave din întreaga flota a SUA. Oferirea criteriilor de tragere către un sistem de arme este o problemă de programare relativ simplă. Decizia politică oscilează în jurul valorii aferente stabilirii dacă acest lucru ar putea duce la angajamente cu consecințe nedorite pe care o persoană care exercită o judecată contextuală ar fi putut să le evite. Pentru a evalua această problemă, este important să se stabilească dacă și judecata umană este failibilă, iar angajamentele greșite pot apărea din cauza nerespectării unei evaluări eficiente a amenințărilor și din reacția corelată cu frica. O altă considerație constă în faptul că deciziile cu privire la amenințare ar trebui să fie luate în câteva secunde sau fracțiuni de secunde. În absența contextului, o mașină are mai multe șanse decât un om să proceseze corect amenințările și răspunsurile. Viteza de cedare a comenzii ar putea fi doar o modalitate de cedare a angajamentului în partea cea mai dispusă să se bazeze pe viteză și fiabilitate.

Cu toate acestea, o parte din abilitatea oamenilor de a evalua în mod corect o situație constă în capacitatea de a împărtăși o reprezentare a spațiului de luptă și de a coordona acțiunile. După cum a fost remarcat, tehnologia autonomă nu este foarte avansată în această direcție. Pentru perioadele viitoare cu potențial de dezvoltare, este posibil ca deciziile de tragere la nivel de forță să fie lăsate cel mai bine la îndemâna operatorilor umani, înțelegând că, la un moment dat, este posibil ca funcțiile autonome ale sistemelor individuale să fie folosite ca sistem atunci câbd este obligatorie trecerea într-un mod de autoapărare. Nevoia de a mențține deciziile de tragere la latitudinea forței umane cu oameni este în parte legată de dorința de a evita angajamentele neintenționate, dar este menită să asigure și angajarea eficientă a activelor de forță. Un sistem care optimizează propriile funcții ar putea să tragă către ținte care sunt mai bine vizate de un sistem poziționat diferit. Până când autonomia ajunge la punctul în care mașinile înțeleg asta și știu să coopereze, este posibil ca oamenii să rămână o parte esențială a arhitecturii de luptă.

CAPITOLUL III. UTILIZAREA DRONELOR SUBACVATICE ÎN SPRIJINUL OPERAȚIUNILOR MARITIME ROMÂNE

3.1. ANALIZA POSIBILITĂȚII UTILIZĂRII VEHICULELOR SUBACVATICE FĂRĂ PILOT

3.1.1. Vehicule subacvatice fără pilot – un posibil răspuns pentru spațiul de luptă maritim

Spațiul de luptă al războiului maritim se schimbă rapid. Din această perspectivă, Marina Română este obligată să adapteze și să-și construiască propriile capacități adecvate pentru a-și îndeplini misiunile pe timp de pace sau de război. Noul concept de utilizare a sistemelor subacvatice fără pilot se bazează pe sarcini utile modulare ale misiunii, care pot fi integrate cu ușurință și rapid în astfel de platforme pentru misiuni care includ protecția antiteroristă, supravegherea discretă, protecția forțelor, război antisubmarin și măsuri de căutări de mine și atac de suprafață. Astfel de misiuni se dovedesc cruciale pentru a face față noilor provocări pe câmpul de luptă. Vehiculele subacvatice fără pilot se dovedesc a fi capabile să-și asume roluri din ce în ce mai diverse, să îmbunătățească rezultatele sarcinilor și să opereze cu un cost redus față de operațiunile convenționale. Examinând operațiunile navale din zilele noastre și modul în care vehiculele autonome subacvatice ar putea ajuta sau înlocui scafandrii și navele cu echipaj uman, am descoperit mijloace pentru a utiliza o astfel de tehnologie pentru a reduce riscul pentru viața umană și pentru a mări avantajele aplicării programelor de vehicule subacvatice fără pilot.

3.1.2. Considerente teoretice privind analiza spațiului de luptă maritim

Dezvoltarea capacităților maritime ale unui stat este influențată în mare măsură de caracteristicile specifice ale mediului în care acel stat își va urmări interesele și în care își va planifica forțele pentru acțiune militară. Pentru a înțelege legile, principiile și formele de război pe mare, ar trebui să înțelegem mai întâi mediul în care trebuie să operam forțele și mijloacele de luptă. În mod clar, mediul maritim este principala zonă de studiu, dar este foarte important să se cunoaștem și caracteristicile suprafeței terestre din zona de coastă. Acest lucru este important deoarece, în multe situații, navele funcționează sub acoperirea forțelor proprii de coastă sau sub acțiunea sistemelor offshore ale inamicului lor, în funcție de caracterul acțiunii militare defensive sau ofensive. Prin urmare, nicio analiză a mediului maritim operațional nu ar fi completă fără a ține cont de studiul suprafeței terestre a zonei costiere. În doctrina forțelor Statelor Unite, spațiul maritim este definit ca „… ocean, mări, golfuri, estuare, insule, zone de coastă și litorale, precum și spațiu aerian de deasupra lor …”. În mod evident, studiul mediului operațional maritim nu se oprește acolo unde apele întâlnesc țărmul, ci se extinde până la porțiunea de teren care poate sprijini acțiuni militare directe ale forțelor și mijloacelor de pe mare. De-a lungul istoriei, multe bătălii navale au avut loc în zona maritimă costieră. Această zonă a fost definită de teoreticienii militari drept zona litorală, iar importanța controlului său a devenit vitală. Conform doctrinei maritime a NATO, zona litorală este definită ca fiind: „zona de coastă cuprinsă de la mare la țărm, care urmează să fie controlată pentru a sprijini operațiunile de pe uscat, dar și porțiunea terestră a coastei, de unde poate fi realizată sprijinirea și acoperirea forțelor și mijloacele militare de pe mare"

Națiunile au purtat războaie pe mare din cele mai vechi timpuri. Câmpul de luptă se caracterizează prin interacțiunea caracteristicilor fizice ale mării cu dimensiunile economice, politice și juridice. Elementul decisiv pe care mediul maritim îl pune la dispoziție în cadrul operațiunilor militare îl reprezintă realizarea conexiunii și a interdependențelor dintre forțele aflate pe mare, dar și posibilitatea de a avea acces la resursele globale sau de interzicere a accesului adversarului la aceste resurse. Profesorul Geoffrey Till a observat că abilitatea unor state de-a lungul istoriei de a domina spațiul maritim explică de ce statele relativ mici, cu populație scăzută și resurse limitate au reușit să prospere în timp de pace și să câștige războaie împotriva statelor continentale aparent mai puternice… ”. Din acest exemplu putem înțelege că marea oferă nu numai rute comerciale pentru dezvoltare economică și prosperitate, dar oferă și avantaje strategice în perioadele de criză și război.

Din perspectivă strategică, la început, spațiul maritim era unidimensional. Mai târziu, pe la mijlocul secolului al XIX-lea, prin introducerea în spațiul de luptă a minelor marine și a sistemelor submersibile, a apărut și cea de-a doua dimensiune a războiului naval, pentru ca ți mai târziu, prin dezvoltarea aviației maritime în timpul primului război mondial ne-am confruntat cu a treia dimensiune. Începând cu a doua decadă a secolului XX, forțele maritime vor face față unei provocări extraordinare, aceea de a opera în trei dimensiuni: la suprafața mării, deasupra acesteia și în mediul submarin. Nevoia urgentă de a controla spațiul aerian de deasupra mării, precum și spectrul electromagnetic, ca suport pentru comunicații, navigație, informații, supraveghere, recunoaștere de ținte (ISTAR) ne duce la concluzia că spațiul de luptă maritim din secolul XXI este un mediu multi-dimensional.

Forțele navale nu sunt singurii jucători din acest mediu. Sistemele de luptă terestre, mai apropiate sau mai îndepărtate de zona de coastă, cum ar fi artileria, rachetele de coastă sau aviația, pot avea un impact substanțial asupra acțiunilor maritime, deși sunt predominant operate de forțele terestre și de forțele aeriene. Acest lucru demonstrează că forțele aeriene și forțele terestre sunt implicate direct în dezvoltarea acțiunilor militare în zona maritimă, contribuind la capacitatea forțelor navale de a desfășura principalele mijloace. În majoritatea situațiilor, succesul operațiunilor maritime se datorează planificării comune, iar elementul central al planificării îl reprezintă realizarea complementarității celor trei categorii de forțe: terestre, aeriene și navale. Nevoia de a integra o forță comună într-un spațiu de luptă multidimensional este o provocare suplimentară pentru planificarea operațiunilor maritime.

Se consideră adesea că întinderea mărilor este o barieră naturală, un obstacol defensiv, în ipoteza că țările care sunt înconjurate sau separate de ape de țări potențial adverse sunt oarecum protejate. Analizând istoria conflictelor armate vom ajunge la o concluzie complet opusă. Începând cu conflictele dintre greci și perși, continuând cu expedițiile și incursiunile vikingilor, războaiele napoleoniene și terminând cu cele două conflagrații mondiale, putem vedea că suprafața mărilor și oceanelor a fost adesea folosită ca mod în care acțiuni militare ofensive au fost o oportunitate pentru invadatori și o vulnerabilitate pentru țările riverane. Profesorul de relații internaționale și studii strategice Colin Gray a declarat: „deschiderea, conectivitatea și interdependența pe care mările și oceanele lumii le pot oferi sunt pilonii unei abordări strategice pentru o națiune riverană într-un mod pe care nicio altă națiune continentală nu o poate face "

3.1.3. Dezvoltarea conceptului de vehicul subacvatic fără pilot și analiza costurilor de exploatare

Conceptele, tactica și doctrinele luptelor navale se află sub spectrul schimbării, pe măsură ce dezvoltarea sistemelor autonome subacvatice a câștigat un pas accelerat. Aceste echipamente neconvenționale și inovatoare nu sunt doar un factor multiplicator în executarea misiunilor cu instalațiile convenționale existente, dar introduc și o serie de aspecte critice pentru dezvoltarea ulterioară, cum ar fi limitarea interacțiunii cu factorii umani, reducând în același timp riscurile și costurile misiunii, extinzând spectrul operațiunilor speciale. În multe situații, navele de luptă și-au arătat limitele chiar și în îndeplinirea misiunilor specifice clasei corespunzătoare. Conceptul construcției navale militare a rămas neschimbat de zeci de ani. Construcția și proiectarea unei clase de nave necesită finanțare substanțială, în plus, existența șantierelor navale specializate, precum și o infrastructură portuară serioasă pot constitui bariere insurmontabile. Analizând din perspectiva anumitor misiuni navale, acestea pot fi executate de sisteme subacvatice autonome la un cost mult mai mic și cu o eficiență mult mai mare. Costul mai mic rezultă din accesibilitatea componentelor și subansamblurilor necesare pentru construcția și echiparea sistemelor autonome. Dacă proiectarea și construcția sistemelor autonome pentru adâncimi mari (> 500 metri) pot fi costisitoare în acest moment, construirea unor sisteme pentru adâncimi mici, cum ar fi zona de coastă a României, ar putea avea un raport cost/beneficiu viabil și fezabil. Un alt avantaj oferit de vehiculele subacvatice fără pilot este că pot fi modulare, orientate spre misiune. În acest moment, există o regândire a proiectării și construcției platformelor militare și o migrare de la conceptul de nave mari și complexe către conceptul de sisteme modulare orientate spre misiune, care aduc, deasemeni inovații în abordarea sistemului. Este important ca Forțele Navale Române să dispună de nave moderne de luptă pe mai multe niveluri care să permită executarea unui spectru complex de misiuni, fie în Marea Neagră, fie oriunde interesele României, împreună cu aliații săi, o cer. Deși aceste sisteme nu pot concura cu navele de război sau submarinele, din punct de vedere al autonomiei, sarcinii de luptă, vitezei și altor caracteristici, progresele tehnologice în domeniul vehiculelor autonome sunt spectaculoase. Avantajele cele mai mari pe care le prezintă aceste sisteme în acest moment sunt deplasarea silențioasă și detectarea dificilă a acestora. Portabilitatea și faptul că pot fi operate / lansate de pe diferite platforme precum nave sau submarine, precum și posibilitatea de a stabili parametrii inițiali de lucru, sunt avantaje în funcționare. Dezvoltarea sistemului de administrare subacvatică nu ar adăuga decât capacități convenționale prin înmulțirea domeniilor specifice. Dacă prin sisteme inovatoare putem reduce riscul pentru viața propriilor combatanți și dacă putem economisi resurse, atunci această direcție ar trebui încurajată și susținută.

Odată cu creșterea amenințărilor asimetrice în apropierea zonelor litorale și de coastă, capacitățile navelor din multe state au fost îmbunătățite prin dezvoltarea și desfășurarea UUV-urilor fără pilot în operațiuni tactice. Tot mai multe țări din întreaga lume și-au dat seama că își pot îmbunătăți capacitățile navale cu costuri reduse, ceea ce este extrem de important în contextul bugetelor de apărare nu foarte generoase. Dezvoltarea tehnologică accelerată în acest domeniu a făcut ca sistemele de astăzi să fie capabile în a executa o gamă largă de misiuni, cum ar fi: acțiuni de contracarare a minelor, colectarea informațiilor în zona de operare, executarea supravegherii și recunoașterea țintelor din zona de interes, acțiuni împotriva submarinelor inamice .

În acest moment, conceptul de vehicul subacvatic fără pilot (UUV) are două direcții majore de dezvoltare, cu obiective și misiuni similare sau complementare:

Vehicule subacvatice autonome (AUV);

Vehicule operate de la distanță (ROV).

Se poate aprecia că dezvoltarea sistemelor autonome subacvatice va produce o schimbare de paradigmă a evoluției tehnologice în sistemele militare navale, dar și în regândirea conceptelor și teoriilor privind planificarea și desfășurarea luptei în spațiul maritim. Putem încadra această evoluție în modelul propus de profesorul Clayton S. Christensen aplicabil în domeniul militar cu privire la beneficiul tehnologic și ideologic al inovației.

Figura 3.1. Interdependența dintre inovație și dezvoltarea tehnologică

Tehnologia sistemelor autonome subacvatice, dezvoltată până în acest moment, în special de industria civilă, va produce schimbări profunde în domeniul militar atât în ​​ceea ce privește domeniul specific, dar și al abordării doctrinare. Conceptul prezentat de Clayton S. Christensen explică modul în care cerințele operaționale militare devin din ce în ce mai complexe în timp și nu pot fi realizate decât printr-o abordare tehnologică inovatoare și / sau complementară la nivel doctrinar. Dezvoltarea tehnologică a echipamentelor convenționale nu va îndeplini aceste cerințe. Odată ce progresul tehnologic duce la inovație, iar produsul dezvoltat depășește cerințele operaționale, odată calibrate pe cerințele de costuri și oportunități, se ajunge la momentul introducerii în producția de serii mici, și apoi dezvoltarea ulterioară a producției. În același timp, aspectul utilizării periferice va fi depășit de spectrul larg de inovație științifică, costurile de producție vor scădea, iar produsul va intra în categoria consumatorilor.

Studiul confruntărilor militare de-a lungul istoriei relevă faptul că, de fiecare dată când au fost descoperite echipamente și sisteme de arme noi, acestea au revoluționat nu numai acțiunea militară din punct de vedere tehnologic, dar au adus și schimbări majore în concepte și reglementări. Aviația, artileria, războiul electronic, radarul sunt la fel de multe exemple despre modul în care progresul tehnologic a schimbat paradigma războiului. Modul în care înțelegem maximizarea evoluției tehnologice la un moment dat ne oferă capacitatea strategică de a planifica victorii.

La nivel mondial există o mare diversitate a acestor vehicule care pot fi diferențiate în funcție de caracteristicile tehnice și misiunile pe care le pot îndeplini, oferind astfel o mare flexibilitate în utilizare și în ceea ce privește aplicațiile dezvoltate de fiecare platformă.

Costurile reduse și posibilitatea de proiectare modulară sunt caracteristici atractive, în special pentru statele riverane cu buget redus. Odată ce unele state își vor construi propriile capacități subacvatice, vor deveni la rândul lor o amenințare pentru alții. Astfel, este important ca România să se alăture acestei tendințe de dezvoltare a acestor capacități, având în vedere că alte țări riverane Mării Negre au făcut pași importanți în acest domeniu. Dezvoltarea tehnologică accelerată produce deja efecte în ceea ce privește dezvoltarea capacităților UUV în înlocuirea factorului uman în îndeplinirea sarcinilor specifice atât în ​​aplicații civile cât și militare, în special în misiunile în care intervenția factorului uman se dovedește a fi foarte riscantă. Aceste misiuni sunt structurate pe domenii de genul:

1. Informații, supraveghere și recunoaștere (ISR)

determinarea datelor hidrografice și oceanografice, prin colectarea și analizarea datelor specifice din zona de operare pentru calibrarea și eficientizarea sistemelor de arme de la bordul navelor de război;

monitorizarea zonei și infrastructurii portuare pentru a reduce vulnerabilitățile la amenințările teroriste sau acțiunile de război hibrid;

analiza parametrilor CBRN pentru conductele subacvatice sau platformele de foraj marin;

verificarea zonelor de dislocare și a punctelor de trecere pentru forțele proprii.

2. Măsurile de combatere a minelor (MCM):

detectarea, identificarea, clasificarea și neutralizarea minelor.

3. Războiul antisubmarin (ASW):

punctele de monitorizare a intrării / ieșirii în / din porturi, precum și a zonei de acțiune sau staționare pe baza identificării anomaliilor câmpului magnetic;

executarea instruirii prin simularea semnăturii acustice a submarinelor și implicarea operatorilor sonarului.

4. Identificarea și inspecția subacvatică a elementelor infrastructurii portuare:

inspecția danelor portului și a coca navelor;

monitorizarea infrastructurii subacvatice, cum ar fi cablurile și conductele submarine.

Efectuarea urmăririi traiectoriei unui vehicul subacvatic autonom este un proces dificil, motiv pentru care aceste echipamente sunt potrivite pentru misiunile de recunoaștere efectuate pe teritoriul inamic. Acestea pot funcționa mult mai bine decât alte mijloace pentru a monitoriza activitatea portuară și țintele critice din zona de interes. Sistemele autonome pot transmite informații despre traficul portuar, desfășurarea acțiunilor de minare defensivă ale inamicului, precum și alte tipuri de acțiuni de apărare costieră, informații hidrografice în zona de interes. De asemenea, vehiculele autonome pot efectua misiuni de susținere a forțelor speciale prin verificarea zonelor de acțiune specifice, monitorizarea acestor spații până la desfășurarea forțelor, avertizând asupra intensificării pericolului acțiunilor militare în unele sectoare.

În domeniul luptei contra minelor navale, sistemele autonome își pot executa operațiunile de descoperire, clasificare, identificare și neutralizare într-un timp mult mai scurt și la un cost mult mai mic. Vehiculele autonome de tipul REMUS au fost utilizate în acest tip de misiune începând cu anul 2003 pentru deminare în porturile din Irak. Sistemele UUV și-au dovedit eficacitatea pentru acest tip de acțiuni în raport cu scafandrii EOD. Prin comparație, o echipa EOD aflată la bordul unui vânător de mine necesită, în medie, 150 de minute pentru descoperirea, clasificarea, identificarea și neutralizarea unei mine cu un cost de 6.500 USD / pe mină. Un sistem UUV efectuează aceeași operație în 20 de minute cu un cost de 529 USD / pe mină. Dar aspectul cel mai important de luat în considerare este acela că reduce riscul executării unei astfel de misiuni prin diminuarea acțiunii factorului uman.

Submarine diesel-electrice sunt o opțiune pentru multe state, comparativ cu submarinele cu propulsie nucleară mai mari și mult mai scumpe. Aceste submarine diesel-electrice reprezintă o amenințare majoră pentru forțele de expediție și forțele implicate în acțiunile de luptă de coastă, în special datorită mișcării în liniște a acestora și a amprentei magnetice și acustice reduse. O importanță majoră în desfășurarea acțiunilor de luptă împotriva submarinelor inamice o reprezintă determinarea poziției și a cursului acestora. Sistemele autonome subacvatice pot fi implementate în punctele de trecere necesare și pe căile de acces în porturi pentru a reduce riscurile pentru propriile nave de suprafață. Când este descoperit un submarin, sistemele autonome îl pot urmări și monitoriza până când un grup de căutare și atac specializat este dislocat în zona de acțiune. Poziționarea unor echipamente autonome subacvatice în anumite sectoare aduce limitări serioase acțiunii submarinului. Dacă planificăm ca misiunile de supraveghere să fie executate de propriul submarin convențional, trebuie să luăm în considerare un cost de exploatare de aproximativ 31.000 USD / oră. Sistemele UUV pot fi operate de nave de suprafață plasate pe aliniamente de supraveghere la o distanță sigură de punctele de trecere obligatorii. O cercetare navală din SUA ne arată că un punct de trecere obligatoriu poate fi supravegheat de un dispozitiv format din trei sisteme autonome REMUS 6000, cu un cost de exploatare de 2.800 USD pe oră.

O componentă importantă a instruirii echipajelor navelor de suprafață în aplicarea procedurilor de luptă antisubmarin o reprezintă disponibilitatea unui submarin pentru antrenament pe mare. Dezvoltarea tehnologică a sistemelor autonome a făcut posibilă astăzi utilizarea obiectivelor de instruire antisubmarin mobile extinse (EMATT) pentru exerciții antisubmarin. Aceste echipamente reproduc amprenta acustică a unui submarin diesel – electric convențional, cu capacitatea de a seta cursul, viteza de deplasare, imersiunea și nivelul de zgomot. Prin caracteristicile pe care le oferă, sistemele de tip EMATT reprezintă o alternativă mai puțin costisitoare la procesul de antrenare în același cadru tactic în timpul exercițiilor de luptă antisubmarin, fără a avea efectiv un submarin. Sistemele de tip EMATT pot fi lansate atât de pe nave, cât și din elicopterele, în funcție de condițiile hidro-meteorologice și de cadrul tactic al exercițiilor. Costurile de exploatare ale EMATT sunt cu 70% mai mici decât submarinele convenționale. Prin urmare, costurile generale ale unui exercițiu antisubmarin sunt mult reduse, iar obiectivele de formare pot fi atinse sub tactici tehnice similare.

3.1.4. Implementarea utilizării vehiculelor subacvatice autonome în misiuni specifice litoralului românesc

Pentru a înțelege de ce este important să avem capacități navale adaptate spațiului maritim în zona de responsabilitate, va trebui să definim în primă instanță specificul zonei de coastă a României. Profesorul Milan Vego a atribuit Mării Negre caracteristica unei mări înguste, iar strategia navală și arta operativă a țărilor riverane sunt definite de o serie de principii care necesită o analiză atentă. Vego definește strategia drept „arta și știința de a folosi toate sursele de putere ale unui stat pe timp pace și război pentru atingerea obiectivelor strategice”. În timp ce arta operațională este definită drept „… teoria și implementarea planificării, pregătirii, conducerii și sprijinului pentru campaniile și operațiunile majore cu scopul de a atinge obiective de nivel operațional sau strategic într-o anumită zonă de operații ..”.

Din cercetările științifice efectuate am constatat că istoria luptelor navale arată că majoritatea navelor comerciale au fost scufundate de submarine în apropierea coastelor, trecerilor de acces în porturi și puncte de trecere. În egală măsură, majoritatea submarinelor au fost neutralizate în districtele din apropierea rutelor comerciale, strâmtori sau porturi. Aproape toate navele militare de suprafață din cel de-al doilea război mondial au fost scufundate sau avariate în zone de adâncime mai mică de 250 de metri. Explicația constă în faptul că principalele misiuni ale navelor de război au fost întotdeauna protejarea navelor de transport sau prevenirea invaziei inamicului de pe mare sau asigurarea condițiilor pentru debarcarea propriilor trupe în zonele de coastă. În ciuda progreselor tehnologice în propulsia navelor de suprafață, senzori și arme, în viitor, majoritatea acțiunilor navale se vor desfășura în apropierea coastei, cunoscută sub numele de zona litorală. Pentru a face față acestei provocări, capacitățile proiectate pentru specificul mării înguste vor trebui identificate și dezvoltate, așa cum este cazul Mării Negre. Analiștii militari consideră că este o greșeală să credem că o flotă capabilă să învingă un inamic naval în ocean sau largul mării poate face același lucru într-o mare închisă sau îngustă.

Marea Neagră prezintă caracteristicile unei mări înguste în ceea ce privește caracteristicile specifice de mediu, suprafață relativ mică, linia de coastă redusă, adâncimile și poziția strategică militară a peninsulei Crimeea. Suntem convinși că acești factori au dus la o serie de limitări în ceea ce privește manevrabilitatea, dezvoltarea unor viteze mari, utilizarea senzorilor și armelor la bordul navelor sau submarinelor care au fost proiectate și concepute pentru a lupta în oceanele și mările deschise. În opinia noastră, gama de amenințări la adresa navelor mari de suprafață sau a submarinelor este mult mai mare, deoarece un adversar considerat slab, cu capacități inferioare, poate prelua controlul mării folosind mijloace flexibile și mobile, asigurând astfel surprinderea inamicului. Aceste mijloace pot consta din vehicule subacvatice autonome, nave rapide de suprafață, rachete de coastă sau mine marine. Suntem convinși că dimensiunile reduse ale zonei de operare, precum și distanțele relativ mici față de linia de coastă, caracteristici ale unei mări înguste, implică serios un grad foarte mare de cooperare și coordonare între acțiunile categoriilor de forțe care acționează la nivel comun.

În opinia noastră, efectul evoluțiilor tehnologice are un impact mai mare asupra războiului pe mare, comparativ cu războiul pe teren. Inevitabil, o constantă a științelor militare trebuie să fie studiul modului în care strategia militară este influențată de progresele tehnologice. Pentru a obține un răspuns adecvat, va trebui să ne raportăm constant asupra principiilor luptei armate. De fapt, cele trei elemente care alcătuiesc această triadă sunt progresul tehnologic – strategia militară – principiile războiului armat.

În ultimii ani, studiul sistemelor autonome subacvatice a fost un domeniu de interes pentru Marina Română. Dezvoltarea unor proiecte în cadrul Centrului de Cercetare pentru Marina (CCSFN), cum ar fi sistemul de detectare, localizare, urmărire și identificare a factorilor de risc pentru obiective strategice în zonele de coastă (SIROLC/7, arată preocuparea și determinarea decidenților militari de a avansa în domeniul dezvoltărilor tehnologice militare specifice domeniului naval. Acest sistem a fost proiectat și dezvoltat din două subsisteme principale:

Vehicul subacvatic fără pilot;

Subsistem hidro-acustic pentru amprentarea potențialelor țintelor.

Principalele misiuni SIROLC sunt:

Supravegherea mediului submarin (în zonele litorale și de coastă);

Avertizarea asupra pericolelor subacvatice și de suprafață (mine, scafandri, nave rapide de suprafață).

În concluzie, suntem convinși că dezvoltarea acestui sistem autonom va crea pentru marină condițiile preliminare pentru diversificarea capabilităților disponibile, precum și o extindere a gamei de misiuni care pot fi executate.

Este important să înțelegem calendarul și importanța introducerii sistemelor autonome, fie ele, aeriene, terestre sau maritime. De la introducerea acestor sisteme în utilizarea sistematică în câmpul tactic, s-a observat că alocările financiare pentru același tip de misiune în comparație cu navele de suprafață sunt considerabil reduse. Datorită costurilor de operare reduse, tehnologiei avansate, proiectării și designului modular, acestea oferă flexibilitate și acuratețe în determinarea datelor și procesarea informațiilor. Suntem convinși că dezvoltarea de vehicule subacvatice autonome va aduce schimbări importante concepțiilor, principiilor și doctrinelor războiului naval.

3.2. ASPECTE TEHNOLOGICE ȘI DE EXPLOATARE DRONELOR PENTRU ACȚIUNI ECONOMICE – ÎN SPRIJINUL SCAFANDRILOR DE MARE ADÂNCIME

În realizarea acestui capitol s-a avut în vedere programul operațional de modernizare a navei maritime pentru scafandri "Grigore Antipa", respectiv draftul caietului de sarcini ce va sta la baza întocmirii documentației descriptive în realizarea căruia m-am implicat în mod activ. Scopul modernizării o constituie implementarea la bordul navei a unei aparaturi moderne în domeniul scafandrilor de mare adâncime pentru revitalizarea acestei categorii de scafandri și utilizarea acestora în cadrul economiei naționale în contextul geopolitic al descoperirii gazelor și a petrolului din Marea Neagră.

În continuare având la bază studiul de piață și documentația aparatajului ce urmează a fi montat la bord am prezentat utilizarea aparaturii în găsirea depozitelor de gaze respectiv petrolul.

3.2.1. Prezentarea navei maritime pentru scafandri " Grigore Antipa "

Nava are ca destinație pregătirea scafandrilor de mare adâncime pentru: executarea lucrărilor tehnice sub apă, efectuarea unor activități de cercetare a solului, florei și faunei platformei continentale.

Figura 3.2. Fotografia navei “Grigore Antipa”

Nava de intervenție cu scafandri la mare adâncime dispune de un sistem de scufundare cu turela închisă, care execută operațiuni de observare și lucru cu scafandri până la adâncimea de 120 m, alcătuit din: turelă de scufundare, instalație de amestec și stocare gaze de respirat, cameră de decompresie și tratament, pupitru de conducere și control al scufundării, portic de lansare – recuperare turelă de scufundare.

Figura 3.3. Prezentarea unor posibile instalații de la bord

În figura 3.3. sunt prezentate câteva instalații de la bord printre care amintim: instalația de fixare cu ancore(cele două din pupa), mini-submarinul (pentru scufundări de până la 100 m adâncime) și porticul pentru manevra diverselor materiale precum este prezentat în figura 3.5.

Figura 3.4. Prezentarea navei din pupa

3.2.2. Pregatirea operațiunii de culegere de date

Pentru realizarea acestei operațiuni au fost folosite un număr de 54 de receptoare, două surse (transmiter-e) electromagnetice, fiecare lucrând cu un curent de 300 A și o antenă de 250 metri, obținându-se astfel un moment al sursei dipol de 75 kAm, într-o gamă de frecvență cuprinsă între 0.25 Hz și 10 Hz.

Receptoarele folosite au fost de tipul EFMALS III cu următoarele caracteristici:

sursa de energie este o baterie alcalină ce asigură o autonomie de înregistrare a datelor de 18 zile;

sistemul de eliberare este activat acustic;

platforma de bază (confecționată din ciment) este detașabilă, acest lucru conferind o ușoară manipulare și largi posibilități de stocare;

acest receptor dispune de șase canale și anume, 3 pentru întregistrarea câmpurilor electrice și 3 pentru înregistrarea câmpurilor magnetice;

brațele (dipolii) măsoară aproximativ 10 metri și conțin electozi de tipul argint-argint clorid electrolitic;

sistemul de poziționare al receptorului este de tipul SONARDINE 7970 și folosește pentru orientarea în plan orizontal un compas magnetic, cu eroare de 0.5° și o rezoluție de 0.1°, iar pentru orientarea în plan vertical se folosește un înclinometru în două axe.

Receptoarele de tipul EFMALS III se remarcă printr-o sensibilitate foarte mare și un zgomot electronic redus factor ce contribuie esențial la culegerea de date concludente.

Sursa dipol-electric orizontal folosită în acestă operațiune de culegere de date a fost de tipul DASI IV. Această sursă este alimentată cu un curent de 360-480 V RMS la o frecvență 50-60 Hz și poate fi folosit până la adâncimi de 4000 de metri. Poate genera curenți de peste 1000 A și un moment al dipolului de peste 380 kAm.

Poziționarea sursei dipol DASI IV se realizează printr-un sistem SONARDINE 7970 USBL dispus în 2 unități la capătul sursei și alte două unități la coada sursei.

Este prevăzută cu un senzor de presiune/adâncime cu o precizie ±0.2 % a adâncimii și cu senzor de temperatură cu o precizie de 0.05°C.

Figura 3.8. Amplasamentul sursei DASI IV

3.2.3. Etapele de desfășurare a operațiunii

Operațiunea de culegere de date a fost concepută să se desfășoare pe parcursul a patru etape.

În prima fază se vor colecta date cu caracter general despre partea sudică a rezervorului de gaz folosind tehnologia 1-D și 2-D. A doua etapă consistă în culegerea de date specifice despre structura părții de nord a zonei cercetate, a treia fază este destinată studiului adâncimii rezervorului vizat, iar în decursul celei de-a patra etape se vor colecta date ce vor furniza clar detalii despre rezistivitatea straturilor implicit rezistivitatea stratului de gaz și a celui de hidrocarburi.

Pe durata celor patru etape s-au lansat la apă și poziționat pe fundului mării conform planului stabilit un total de 144 de receptoare. Toate receptoarele au stocat informații pe durata celor 12 zile în care sursa a fost tractată pe deasupra lor. Dintr-un total de 700 de canale de date recepționate numai patru dintre ele s-au dovedit a fi prea zgomotoase pentru a mai putea fi utilizate.

Figura 3.9. Planul și locația receptoarelor în operațiunea de culegere de

date

O verificare preliminară a datelor arată că există un răspuns clar al rezervorului la interogarea cu sursele electromagnetice atât pe canalele de canal electric cât și pe cele de câmp magnetic, în intervalele stabilite sursă/receptor de 1 la 6 km. Nivelurile de zgomot pe câmpul electric de 10-15 V/Am și pe câmpul magnetic de 10-18 V/Am sunt normale deși aparent sunt limitate de alte câmpuri asociate cu mareea sau zgomotul instrumentelor. Acest lucru poate limita calitatea datelor din aceste înregistrări pe care le putem procesa deși putem compensa acest fapt prin extinderea perioadei de desfășurare a procesului de culegere de date.

În etapa numărul unu s-au lansat 52 de receptoare distribuite pe două linii încrucișate după cum observăm în figura 3.9 și sunt marcate cu pozițiile de la 1 la 52. Distanța între receptoare a fost de 2000, 1000 respectiv 500 de metri cu o mai mare densitate pe partea sud-etică a rezervorului. O cantitate semnificativă de date a fost colectată.

În etapa a doua s-au recuperat cele 52 de receptoare lansate anterior iar 51 dintre ele au fost relansate într-un model de rețea 3-D a structurii rezervorului. Distanța între receptoare de-a lungul liniilor a fost de 2 km iar distanța dintre linii a fost de 2.5 – 6 km.

Această fază a fost concepută pentru a colecta un set de date 3-D precum și pentru a testa funcționalitatea capetelor de linie.

În faza a treia s-au recuperat 23 de receptoare dintre cele lansate în faza a doua care au fost relansate în nord-vestul regiunii peste o structură mai adâncă ce prezintă un intrând de 1 km în interiorul structurii spre centru. În timpul acestei etape peste linia cu numărul 12 s-a trecut de două ori, câte o dată în fiecare sens.

Figura 3.10. Recuperarea unui receptor (receiver) EFMALS III

În etapa cu numărul patru și care închide operațiunea de culegere de date s-au lansat 25 de receptoare la o distanță de 500 de metri unul de celălalt, pe o suprafață ce conține straturi de gaz amestecate cu hidrocarburi, zonă situată spre suprafața rezervorului.

3.2.4. Analiza operațiunii și sinteza factorilor ce influențează datele obținute

Toate transmisiile au fost făcute cu sursa dipol-electric la o înălțime de 50 de metri deasupra fundului mării folosind o undă de formă binară pe o bandă largă cu o frecvență fundamentală de 0.25 Hz și o lățime de bandă de peste 20 Hz, exceptând linia de hidrocarburi unde s-a folosit o frecvență fundamentală de 0.75 Hz.

Propunerea inițială a fost de trece sursa transmiter de mai multe ori peste liniile receptoarelor, utilizând forme de undă diferite, însă ulterior s-a recurs la folosirea unei unde binare cu bandă largă care este compactă. O caracteristică interesantă a acestei forme de undă este că amplitudinea armonicilor a doua și a patra sunt mai mari cu aproape jumătate decât cea fundamentală echivalentă unei unde de formă dreptunghiulară.

Figura 3.11. Lansarea la apă a sursei dipol DASI IV

Aceasta permite să se stabilească frecvența de transmisie optimă la una dintre cele două armonici. În acest fel, cu un total de 13 armonici care depășesc 10% din amplitudinea curentului de vârf se acoperă aproape două intervale de frecvență, comparativ cu șase armonici folosite în mod normal și care acoperă puțin peste un interval pentru o undă dreptunghiulară.

Frecvența pentru stratul de gaz a fost setată la 62.5 Hz, iar cea pentru stratul de hidrocarburi la 250 Hz. Echipamentele folosite s-au dovedit a fi foarte fiabile și nu au existat incidente tehnice care să împieteze desfășurarea acestei operațiuni. În practica de zi cu zi pierderea datelor în procent de 1 – 5 % se consideră normală, însă în cadrul operațiunii noastre toate cele 144 de receptoare au înregistrat și stocat date.

Pentru a putea analiza și interpreta datele înregistrate stocate de receptoare, acestea trebuie în prealabil recuperate, o activitate foarte laborioasă ce scoate în evidență priceperea și abilitățile echipajului navei, ulterior survenind prelucrarea datelor.

O parte din datele obținute sunt afectate într-o anumită măsură de curenții proveniți de la maree precum și de mișcarea receptoarelor sau a unor câmpuri electrice sau magnetice induse. Zgomotul variază atât spațial cât și temporal și a fost cel mai pregnant în timpul etapei numărul unu la pozițiile 12 până la 17. Aceste poziții sunt situate într-o adâncitură unde se formează curenți de fund destul de puternici.

Deoarece transmiterul (sursa dipol) este o parte foarte importantă a operațiunilor CSEM (Controlul Surselor Electromagnetice) în acest proiect s-au folosit două sisteme complete și aproape identice. Transmiterul, antena precum și unitatea de furnizare a energiei de pe navă în mod obișnuit sunt reglate pentru 500 A, însă pentru acest proiect nu s-a mizat pe o emisie puternică de curent, ci pe un moment dipol puternicceea ce de altfel este factorul primordial. Pentru aceasta s-a utilizat o antenă nouă de 250 m lungime cu o terminație de tip modular. O dată cu cresterea lungimii antenei s-a redus curentul de4 emisie la aproximativ 300 A. Acești parametrii oferă un moment dipol de 75 kAm și permit o mai bună funcționare a sursei de alimentare (transformatorul).

Alături de factorii amintiți anterior navigația și semnalele de navigație au un rol foarte important în obținerea de date de bună calitate. Nava dispune de un sistem acustic asistat de calculator care combină informațiile referitoare la poziția navei și aranjamentul receptoarelor. Astfel pozițiile receptoarelor sunt foarte exacte cu erori de până la 3 m, unde sunt înregistrate pozițiile tuturor receptorilor lansați. Toți receptorii sunt dotați cu instrumente de tipul compas/tiltmetru care trebuie amplasate cât mai departe de bobinele magnetice pentru a evita efectul acestora.

Utilizând 144 de receptoare supravegheate 12 zile s-a colectat o mare cantitate de date. Figura 3.12 ne arată două poziții, una din interiorul rezervorului, alta din afară. Semnalul rezervorului este clar pus în evidență. Zgomotul de fund se situează în limite respectabile 10-15 V/Am2 și 10-18 V/Am2, dacă ținem cont și de factorii externi perturbatori.

Figura 3.12. În această figură se disting semnale clare asociate structurii rezervorului și obținute de la două receptoare lansate în etapa unu pe linia principală

Foarte important de remarcat este faptul că colectarea de date nu a fost perturbată de instrumentele și echipamentele folosite sau de greșeli de navigație, frecvent întâlnite pe durata altor proiecte desfășurate anterior.

3.2.5. Aspecte generale privind interpretarea datelor

Fără îndoială interpretarea datelor colectate pe perioada unui proiect reprezintă momentul de vârf al acestei activități și tocmai de aceea personalul care se ocupă de această etapă are o pregătire deosebită și de obicei sunt geofizicieni cu abilități informatice și mulți ani de experiență.

Cu respectul cuvenit și fără a încerca să fim ceea ce nu suntem, în acest capitol vom aborda și noi această problemă de o manieră generală.

Așa cum aminteam în capitolele anterioare pentru obținerea de date cât mai concludente, folosirea tehnologiei CSEM (Controlul Surselor Electromagnetice) se impune în fața tehnologiilor alternative (2-D și 3-D).

În figura 3.13. putem observa că metodele seismice pot da erori în proporție de 10-100%, în schimb metoda CSEM răspunde direct la creșterea saturației în straturile de hidrocarburi.

Figura 3.13. Răspunsul la interogarea unui rezervor imaginar folosind

metoda seismică și cea care utilizează CSEM

În tehnologia CSEM (Controlul Surselor Electromagnetice), sursa de interogare a structurilor litosferei este dipolul electric orizontal. Folosirea acestuia la diferite înălțimi față de fundul mării poate determina răspunsuri diferite ale acelorași straturi.

În figura 3.14 este reprezentată rezistența câmpului electric măsurată la o distanță de 2 km față de sursa de dipoli electrici, orizontal (Ex) și vertical (Ez) funcție de înălțimea față de fundul mării la care este remorcată sursa (transmiterul).

Figura 3.14. Pentru dipolul orizontal rezistența câmpului electric scade odată cu creșterea înălțimii. Rezistența câmpului electric măsurată de dipolul orizontal în prima fază până în jurul înălțimii de 40 de metri după care crește.

Numărul straturilor din care este compusă o zonă cercetată precum și natura fizico-chimică a acestor straturi sunt factori foarte importanți de care trebuie ținut cont în procesul de interpretare a datelor.

În continuare voi prezenta diferite modele ce conțin diferite straturi de natură diferită situate la adâncimi diferite.

Figura 3.15. Secțiune 1-D printr-un model de zonă cercetată cu patru straturi și adâncimi ale apei de 1000 m (stânga) și 100 m (dreapta)

Figura 3.16. Rezistența câmpului electric pentru un rezervor aflat în ape de adâncimi mici (roșu) și pentru rezervoare aflate în ape cu adâncimi mari (albastru) la 0.3 Hz

Figura 3.21. În această figură se observă prin linie continuă răspunsul rezervorului, iar prin linie punctată este marcat zgomotul de fund al câmpului electric. Adâncimea minimă de la care răspunsul primit poate fi detectat este de aproximativ 300 de metri așa cum ne indică linia galbenă.

În procesul de interpretare a datelor se ține cont de efectele factorilor geologici precum și de parametrii de lucru. Adâncimea apei, adâncimea rezervorului, saturația straturilor de hidrocarburi, grosimea straturilor de hidrocarburi, rezistivitatea formațiunii gazdă precum și rezistivitatea formațiunilor de suprafață se consideră a fi printre principalii factori geologici care concură la obținerea rezultatelor din interpretări. Parametrii de lucru care au un rol foarte important în procesul de interpretare sunt următorii: frecvența de transmisie, conținutul armonic, receptoare adecvate (receivers) și componentele câmpurilor electromagnetice care trebuie măsurate.

În urma acestui proces elaborat se obțin harți geofizice foarte precise ce conțin informații privind locația, natura și mărimea rezervoarelor de hidrocarburi și gaze naturale.

3.3. SIMULAREA OPERĂRII VEHICULELOR SUBACVATICE CONTROLATE DE LA DISTANȚĂ (ROV) ASUPRA SUBMARINELOR SCUFUNDATE – MISIUNI DE LUPTĂ

Necesitatea și amploarea lucrărilor subacvatice care utilizează vehicule subacvatice autonome (AUV-uri) și vehicule subacvatice operate de la distanță (ROV- uri) crește rapid în ultima vreme. Una dintre sarcinile rezolvate de aceste tipuri de roboți o reprezintă investigarea în special a navelor și a submarinelor scufundate. Importanța utilizării vehiculelor subacvatice nepilotate în locul celor pilotate este evidentă având în vedere faptul că mediul subacvatic este extrem de periculos pentru echipaj, deoarece implică mulți factori de risc. În acest capitol este prezentată simularea operării ROV-urilor asupra submarinelor scufundate.

3.3.1. Introducere

ROV-urile au fost implicate în explorarea adâncurilor oceanului încă de la sfârșitul anilor '70, iar utilizarea acestora este în continuă creștere. Roboții subacvatici au fost implementați în industria petrolului și a gazelor, în studiul ecosistemului oceanic, în investigațiile geologice și în cartografierea fundului oceanului. ROV-urile subacvatice sunt de obicei controlate de un operator de la bordul unei nave de suprafață. Majoritatea ROV-urilor sunt echipate cu sistem de iluminat și una sau mai multe camere video și, de asemenea, pentru a extinde capacitățile vehiculului acestea pot transporta alte echipamente, cum ar fi manipulator, braț de tăiere, instrumente de măsurare, etc.

În acest capitol, se acordă o atenție specială operațiunilor de manipulare a ROV-urilor pe submarine nucleare scufundate. Această atenție se datorează faptului că submarinele scufundate pot provoca o catastrofă ecologică prin poluarea oceanelor și din acest motiv sunt necesare aceste operațiuni subacvatice. Până în prezent, opt submarine nucleare s-au scufundat și au fost efectuate mai multe operațiuni subacvatice privind localizarea poluării. În general, au fost folosite vehicule subacvatice pilotate, care au avut un risc ridicat pentru echipajul acestora. În activitatea noastră am sugerat implementarea ROV-urilor pentru operațiunea de manipulare pe submarine scufundate și am prevăzut scenarii de operare posibile. Aceasta a necesitat crearea unui mediu virtual, care include modele tridimensionale ale ROV-ului, obiectului investigat (în cazul nostru, un submarin nuclear) și relieful fundului mării unde se află submarinul scufundat. În plus, a fost nevoie de proiectarea sistemului de control al ROV-ului cu sistemul său de manipulare și posibilitatea controlării acestuia prin joystick de către un operator. Există mai multe sisteme comerciale care permit simularea operațiunilor subacvatice folosind ROV-urile. Dar, de obicei, aceste sisteme sunt costisitoare și este mai bine să se efectueze simulări preliminare off-line. Am creat simulatorul tridimensional pentru operația de manipulare a ROV-ului și am demonstrat posibilitatea simulării operațiunilor de manevrare a acestuia pe submarinul scufundat. Am utilizat mijloace tehnice moderne de modelare și design, cum ar fi Matlab, Simulink, SimMechanics, Robotic Toolbox pentru Matlab și sisteme de asistare computerizată (CAD), cum ar fi Autodesk Inventor și Autodesk 3d Studio Max.

3.3.2. Modelarea propusă

ROV și modelarea sistemului de manipulare

Modelul tridimensional al ROV-ului și sistemul de manipulare de la bord au fost create cu ajutorul programului CAD Autodesk Inventor 10.

Deși navele și submarinele scufundate se află pe fundul oceanului la adâncimi diferite, interesante sunt operațiunile la mare adâncime din cauza complexității acestora. Există mai multe tipuri de ROV-uri comerciale care pot opera în ape cu adâncimi mari, iar în cercetarea noastră am ales ca model „Quark” ROV produs de Smd Hydrovision Company. Acest ROV este un robot subacvatic industrial care este utilizat pe scară largă în industria de petrol și gaze. În studiul nostru, acest vehicul subacvatic pare a fi o alegere potrivită datorită unui echilibru între funcționalitate, preț și flexibilitate. Principalele caracteristici ale ROV „Quark”, în conformitate cu specificațiile Hydrovision, sunt prezentate în tabelul 3.1.

Manipulatorul robotic Manutec R15 a fost ales ca prototip pentru un sistem simulat de manipulare. Manutec R15, produs de Siemens Company, este un manipulator industrial, dar în conformitate cu M. Boeke și E. Aust putem considera acest manipulator ca o alegere potrivită pentru sistemul de manipulare a ROV-ului, deoarece Manutec R15 poate fi ușor modernizat pentru operațiuni subacvatice. Modelul ROV creat cu sistemul de manipulare instalat la bord este prezentat în figura 3.22.

Tabelul 3.1. Caracteristicile principale ale ROV ,,Quark”

Figura 3.22. ROV „Quark” cu un sistem de manipulare

Modelarea submarinului scufundat

Modelul tridimensional al submarinului scufundat cu relieful fundului mării a fost creat folosind Autodesk 3d Studio Max. Ca prototip pentru modelare, a fost ales submarinul sovietic K-278. Submarinul a fost modelat cu o coca deteriorată, care este propusă ca zonă pentru operațiunea de manipulare. Submarinul modelat aflat pe fundul mării este prezentat în figura 3.23.

Figura 3.23. Model 3D al submarinului scufundat

Realitatea virtuală

După ce s-a terminat modelarea ROV cu sistemul de manipulare și a submarinului scufundat, acestea au fost transformate în formatul VRML (Reality Virtual Modeling Language) și au fost plasate într-o lume virtuală tridimensională. Datorită adaptării acestui format, este foarte ușor de editat lumi virtuale noi. De asemenea, este posibil să se adauge efecte vizuale, surse de lumină și să se regleze proprietățile de vizibilitate ale mediului. S-a folosit aplicația VRBuilder, care este integrată cu mediul Matlab / Simulink. Instrumentul de realitate virtuală ajută la conectarea lumii virtuale cu mediul Matlab. Interfața de construire a realității virtuale (VRBuilder) este prezentată în figura 3.24, iar lumea virtuală modelată este prezentată în figura 3.25.

Figura 3.24. Interfață de construire a realității virtuale.

Figura 3.25. Lumea virtuală cu modelele

Sistemul de control al mișcării ROV-ului

Cinematica vehiculului subacvatic

Sunt necesare șase coordonate independente pentru a descrie complet poziția și orientarea unui vehicul subacvatic. Pentru vehiculele marine este utilizată frecvent notația SNAME rezumată în tabelul 3.2.

Tabelul 3.2 Notația SNAME pentru vehiculele marine

Coordonatele sunt grupate în doi vectori, unde:

denotă poziția și orientarea, și

denotă viteze liniare și unghiulare. Coordonatele de poziție

sunt descompuse într-un cadru centrat pe Pământ și fixat pe Pământ (ECEF). Cu toate acestea, pentru navigația locală este indicat să se utilizeze un cadru local de coordonate de nord-est (NED). Vitezele liniare și unghiulare sunt descompuse în cadrul fix al corpului. Ecuațiile cinematice 6DOF sunt scrise ca:

unde este o matrice de transformare neliniară.

Dinamica vehiculelor subacvatice

Ecuațiile dinamice neliniare ale mișcării pot fi exprimate într-o formă compactă ca:

unde este matricea inerțială a vehiculului incluzând masa adăugată, este matricea centrifugală și Coriolis, este matricea de amortizare hidrodinamică, este vectorul gravitației și forțelor flotante, este vectorul de intrare de control al forțelor și momentelor și este un vector al tulburărilor de mediu.

Ecuațiile (4.5) nu sunt practice pentru proiectarea controlerului. Pentru vehiculele subțiri și simetrice este posibilă separarea sistemului în trei subsisteme care nu interacționează (sau care interacționează ușor). Cele trei subsisteme și variabilele lor de stare sunt:

Viteza:

Direcția:

Scufundarea:

În acest capitol, au fost obținute modele simplificate ale subsistemelor de viteză, direcție și scufundare, dar datorită limitării lungimii hârtiei derivarea lor este omisă.

Descrierea schemei de control a mișcării ROV-ului

Sistemul de control al mișcării ROV-ului a fost realizat în Matlab / Simulink și folosește un joystick ca dispozitiv pentru semnalul de intrare. Prin utilizarea joystick-ului este posibilă manipularea ROV-ului în mediul virtual tridimensional generat. Principalele blocuri ale sistemului de control al mișcării ROV-ului sunt următoarele:

Bloc de control al semnalului de intrare (ICSB);

Bloc de control al centrului de masa al ROV (CMCS);

Bloc de control al orientării ROV (OCS);

Bloc de control al semnalului de intrare pentru sistem de propulsie și direcție (ISPSS);

Bloc pentru sistemului de propulsie și direcție (PSS);

Bloc dinamic ROV;

Bloc de vizualizare;

Figura 3.26 prezintă o schemă a sistemului de control descris, modelat în Matlab / Simulink.

Parametrii principali ai sistemului de control al mișcării ROV din figura 3.26 sunt descriși în tabelul 3.3 de mai jos.

Figura 3.26 Schema sistemului de control al ROV

Tabelul 3.3 Parametrii principali ai controlerului de mișcare a ROV

Blocul de control al semnalului de intrare (ICSB) permite controlul 6DOF al ROV-ului prin joystick, iar sistemul de manipulare este controlat de un control de date, care este descris anterior.

Cerințele sunt următoarele: depășirea este mai mică de 7%; timpul de tranziție al vitezei este mai mic de 2,5 sec, iar timpul de tranziție al poziției este mai mic de 4 sec; nu există nicio eroare statică dacă perturbarea intrării este constantă.

Blocul de control al semnalului de intrare pentru sistem de propulsie și direcție (ISPSS) transformă semnalele de tensiune ale propulsoarelor în forțe propulsoare .

Blocul pentru sistemului de propulsie și direcție (PSS) transformă forțele propulsoare în forțe și momentele aplicate la centrul de gravitație al ROV-ului. Sincer vorbind, acest bloc este util numai pentru ROV-ul „Quark” și nu este universal pentru alte ROV-uri datorită diferenței dintre sistemele de propulsie. În ecuație (3.6) sunt reprezentate forțele și momentele. Schema ROV pentru calculul forțelor și momentelor este prezentată în figura 3.27.

unde sunt parametrii geometrici ai ROV-ului indicați în figura 3.27.

Figura 3.27. Schema poziționării propulsoarelor

Blocul dinamic ROV realizează dinamica vehiculelor subacvatice, așa cum este descris mai sus în secțiunea. În acest bloc, ecuația de diferențiere a mișcării este rezolvată și se calculează poziția ROV-ului și vectorul de orientare cu viteze unghiulare și liniare.

Blocul de vizualizare conectează sistemele de control ale ROV-ului și sistemul de manipulare cu o lume virtuală pe care utilizatorul o poate vedea în fereastra aplicației. Acest bloc, așa cum a fost explicat anterior este generat pe baza setului de instrumente pentru realitate virtuală.

Sistemul de manipulare a unui ROV

Sistemul de control al mișcării al ROV-ului a fost realizat folosind aplicația Robotics Toolbox pentru Matlab. În acest subcapitol, cinematica pentru manipulatorul cu 6 axe Manutec R15 a fost rezolvată, iar prinderea acestuia se deplasează pe traiectorie preprogramată. Traiectoria preprogramată a efectului final presupune implementarea controlerului de date pentru manipulator. Controlerul de date este ideal pentru sarcinile care necesită manevre repetitive, cum ar fi o misiune pe un submarin scufundat. Spre deosebire de teleoperarea directă, în care operatorul controlează direct telemanipulatorul și folosește doar afișaje video pentru feedback, computerul oferă un mijloc de a genera automat comenzi comune și de evitare a mișcărilor nedorite ale ROV-ului.

Influența mișcării brațului manipulator asupra stabilității și poziționării unui ROV

Pe timpul operațiunilor de manipulare, mișcarea brațului manipulator influențează poziționarea ROV-ului. În această subcapitol au fost finalizate două calcule pentru testele de stabilitate și poziționare. În primul rând, am estimat influența forțelor în punctul brațului manipulator montat în partea din față a ROV-ului. Aceste forțe de reacție ale brațului determină mișcarea ROV și trebuiesc compensate de către propulsoare. În al doilea rând, am estimat modul în care centrul de greutate și centrul de volum își schimbă poziția atunci când brațul manipulator este mișcat.

În primul caz, forțele de interacțiune provocate de mișcarea brațului au fost calculate în conformitate cu principiul lui D’Alembert în ecuație (3.7). Figura 3.28 prezintă forțele de interacțiune și între ROV și brațul manipulator, unde acesta este montat în partea din față a ROV-ului.

unde:

– forțe aplicate,

– sunt masele particulelor din sistem,

– sunt accelerațiile particulelor sistemului,

– este deplasarea virtuală a sistemului.

Cu alte cuvinte, pentru plutirea ROV-ului în timpul operațiunii de manipulare a brațului , forțele maxime ale propulsoarelor ROV-ului trebuie să fie mai mari decât forța de reacție totală cauzată de mișcarea acestuia. În estimarea noastră, am obținut că forța totală este egală cu 1,7 kN, fiind mult mai mică decât forța care poate fi obținută de propulsoare ROV-ului, și anume 12 kN. Astfel, ROV-ul poate pluti pe timpul executării unei misiuni de manipulare.

Al doilea caz este cauzat de mișcarea centrului de gravitație și a centrului de volum atunci când brațul manipulator se deschide. Ca urmare a analizei spațiului de lucru al acestuia, s-a ajuns la concluzia că centrul de deplasare a gravitației în cel mai rău caz este mai mic de 1,6%, iar centrul de deplasare a volumului este mai mic de 2%. Acest lucru înseamnă că, chiar și în cel mai rău caz, propulsoarele ROV-ului vor putea compensa influența mișcării brațului manipulator.

Figura 3.28. Forțele de interacțiune între ROV și manipulator

Simularea operațiunilor de manipulare

După modelare, am integrat sistemul de control ROV, sistemul de manipulare ROV, modelele sale tridimensionale și lumea virtuală cu submarinul scufundat situat pe fundul mării. Drept urmare, poate fi efectuată simularea operațiunilor de manipulare a ROV-ului pe submarinul scufundat. Operațiunea de manipulare luată în considerare în această lucrare este următoarea. ROV-ul se deplasează pe suprafața carenei submarinului scufundat și se oprește. Acest pas poate fi efectuat de către operator prin intermediul joystick-ului. După oprirea completă într-o zonă de lucru, care este definită în apropierea avariei din coca submarinului, ROV-ul începe să efectueze operațiunea de manipulare (numai brațul manipulator funcționează și controlerul de date). După terminarea operației de manipulare, ROV-ul se mută din spațiul de lucru fiind controlat de utilizator prin intermediul joystick-ului. Deci, sistemele de control ale ROV-ului și ale brațului manipulator funcționează în ordine. Acest scenariu a fost considerat ca o posibilă operație de manipulare pe submarinul scufundat. Rezultatele simulării sunt prezentate în figura 3.29.

Figura 3.29. Simularea operațiunii de manipulare

3.3.3. Concluzii

Simulatorul descris pentru operațiile de manipulare a ROV-ului pe submarinul scufundat poate fi un instrument util pentru simularea preliminară și permite efectuarea de animații dinamice în timp real. Simularea este animată demonstrativ datorită utilizării unui mediu tridimensional cu modele animate și efecte vizuale (lumini, ceață, plancton etc.). Un dezavantaj al lucrării este că nu se ia în considerare o interacțiune obiectivă, în special ROV-ul și submarinul scufundat. De asemenea, curenții oceanici care variază în timp ar trebui să fie modelați, deoarece aceștia au o mare influență asupra mișcării ROV-ului. Acest simulator poate fi o bază pentru studierea suplimentară a AUV-urilor și ROV-urilor și mai ales are un interes în cooperarea dintre ROV și AUV.

CONCLUZII FINALE

Britanicii și spaniolii au stăpânit lumea la începutul Erei Moderne prin dominația mărilor și oceanelor lumii de la bordul galioanelor armate cu tunuri. Mai târziu pe timpul celui de-al Doilea Război Mondial Germania Nazistă și Japonia Imperială și-au îndeplinit obiectivele operaționale dominând mediul subacvatic, folosind submarine pentru lupta împotriva navelor de suprafață. La sfârșitul mileniului al II-lea, analizând componența marinelor militare ale celor mai importante forțe militare, puteam concluziona că este necesară o combinație de nave de suprafață și de submarine pentru a putea fi considerat o putere maritimă. În secolul al XXI-lea revoluția roboților militarizați și dezvoltarea sistemelor autonome ar putea rescrie rețeta pentru succes.

Războiul va rămâne în continuare o confruntare de interese dar tehnologia îi va schimba în mod sigur caracterul. Clausewitz însuși a descris că războiul poate avea manifestări diferite în funcție de actorii implicați, scop și mijloacele avute la îndemână. Sitemele de armamente pilotate de la distanță sunt noile mijloace avute la dispoziție. Ele sunt deja folosite pe scară largă iar acest lucru ne sugerează că acestea ar putea fi mașinile de luptă ale viitorului, un război luptat prin intermediul roboților înarmați și înzestrați cu inteligență artificială.

Fără îndoială că acest progres previzibil va atrage după sine și schimbări de mentalitate impunând modificări ale doctrinelor și tacticilor care vor pune în valoare utilitatea noilor sisteme de luptă și vor specifică rolul acestora în luptă sau sprijin de luptă. În acest articol nu voi analiza factorii care impun o schimbare de mentalitate ci mai degrabă voi trece în revistă avantajele tactice de care putem beneficia pe viitor folosind roboți și sisteme autonome limitându-mă doar la impactul în lupta sub suprafața apei.

Terminologie

Înainte de a începe se cer câteva lămuriri cu privire la termenii folosiți.

În conformitate cu Dicționarul explicativ al limbii române un robot este ”un aparat automat care poate îndeplini, pe baza unui sistem complex de programe, o serie de acțiuni dirijate, asemănătoare unor acțiuni omenești”. Cheia rezidă în faptul că robotul poate substitui o persoană în îndeplinirea unor sarcini prestabilite printr-o programare prealabilă.

Un sistem sau un robot autonom se referă la faptul că acestea au în compunere un element robotic dar au și o autonomie funcțională bazată pe senzorii de la bord care le permite să reacționeze și/sau să-și modifice acțiunea în anumite situații.

Aceste sarcini pot fi îndeplinite, și există exemple, în spațiu, în aer, pe pământ, pe apă și sub apă. De aici literatura militară a dezvoltat diferite acronime care cuprind și mediul de operare pentru care este destinat sistemul: UAS (Unmanned Aerial System), UGS (Unmanned Ground System) și cele pentru domeniul maritim USS (Unmanned Surface System) pentru suprafață și UUS (Unmanned Underwater System) pentru mediul subacvatic. UxS sau simplu US (Unmanned Systems) este un alt acronim care cuprinde totalitatea acestor sisteme fără pilot.

Termenul de ”fără pilot” (unmanned) deși utilizat pe scară largă poate fi considerat inexact și mai degrabă ar trebui înlocuit cu ”pilotat de la distanță”. Deși aceste sisteme nu au un operator la bord ele, în foarte bună măsură, nu sunt autonome și beneficiază de intervenție umană pentru pilotajul efectiv și nu numai. Cel mai bun exemplu este cel al UAS MQ-9 Reaper folosit recent de armata S.U.A. pentru eliminarea unui important lider militar iranian. Un singur asemenea sistem are nevoie de 171 de persoane pe durata unei misiuni de patrulare.

În literatura de specialitate chiar și termenul de dronă a început să fie acceptat pentru toate mediile de acțiune ale acestor sisteme definind de fapt un sistem pilotat de la distanță sau prin intermediul unui computer autonom sau dotat cu inteligență artificială dispus la bord.

De ce vehicule pilotate de la distanță?

Revoluția tehnologică la care asistăm astăzi are impact și asupra modului de planificare și ducere a luptei armate. Mediul în care acționează militarii astăzi este mai complex decât altădată. Este caracterizat de incertitudini în ceea ce privește natura amenințării, locul de unde este lansat atacul și mijloacele de luptă folosite de inamic. Situația se complică și mai mult luând în considerare expunerea media când orice tragedie ajunge instant în atenția publicului și provoacă emoție. Astfel nu mai este viabil politic și social să lansezi un atac în masă bazat exclusiv pe superioritate numerică. Folosirea vehiculelor pilotate de la distanță va minimaliza riscurile și va preveni necesitatea dislocării unui număr crescut de forțe și mijloace de luptă.

A înțelege ce se întâmplă sub suprafața apei a fost întotdeauna o sarcină formidabilă. Vizibilitatea este minimă, deplasarea este greoaie iar presiunea mediului devine mortală odată cu creșterea adâncimii. În esență este un mediu ostil omului și care impune acțiunea roboților. Ne aflăm într-un moment în care avansul tehnologic, senzorii, sistemele de navigație și programarea software permite dronelor subacvatice să îndeplinească aceste sarcini complicate. Folosirea acestora va crește fără îndoială în anii ce urmează. Iar cererea nu vine doar din partea nevoilor militare ci mai ales din partea sectorului comercial atâta vreme cât competiția pentru obținerea de resurse se concentrează tot mai mult asupra acestui mediu care a fost și va rămâne greu de explorat. Domeniul maritim va fi martorul unei dezvoltări fulminante de astfel de sisteme autonome sau pilotate de la distanță care își va pune amprenta asupra tacticilor de luptă navală cel puțin la modul în care dronele aeriene au făcut-o deja față de conflictele terestre.

Cel mai probabil nu vom renunța niciodată la mijloace de luptă cu personal la bord dar asta nu înseamnă că nu vom putea îmbunătăți într-o bună măsură capabilitățile actuale prin folosirea vehiculelor pilotate de la distanță.

Misiunile dronelor în mediul subacvatic

În timp ce principiile războiului au rămas relativ neschimbate de-a lungul istoriei, dezvoltarea mijloacelor de luptă avansate și adoptarea tacticilor de război neconvențional provoacă tot mai mult comandanții care analizează posibilele conflicte viitoare. Adversarii potențiali complică și mai mult mediul de operare prin diferite mecanisme de restricționare a accesului/interzicerea zonei (A2 / AD).

Misiunile pe care le pot îndeplini dronele subacvatice pot fi numeroase. Fără pretenția de a enumera exhaustiv misiunile acestora mă voi limita în continuare la următoarele:

• lupta contra minelor (MCM)

• furnizarea de informații (ISR)

• ducerea în eroare a adversarului,

toate acestea fiind sarcini pe cât de periculoase pentru operatorii umani pe atât de consumatoare de timp și de resurse.

Lupta contra minelor

Lupta contra minelor este procesul de neutralizare a minelor marine astfel încât acestea să nu afecteze folosirea liniilor de comunicație maritimă. Minele marine sunt diferite din punct de vedere al puterii de explozie, mecanismului de inițiere, locului de dispunere (de fund sau ancorate sub suprafața apei). Alte mine devin active numai la influențe acustice, magnetice sau de presiune sau o combinație a acestora.

Există două modalități principale de luptă contra minelor: vânătoarea de mine și dragajul. Vânătoarea de mine presupune detectarea, identificarea și neutralizarea pericolului generat de aceasta. Dragajul este procesul prin care este imitat procesul care ar declanșa explozia minelor sau prin care ancorele minelor sunt separate mecanic de mine iar acestea ies la suprafață putând fi neutralizate. Vânătoarea de mine oferă mai multe certitudini dar este consumatoare de timp fiindcă implică identificarea minei pe când dragajul este mai rapid dar implică riscuri operaționale și nu oferă garanții că a fost și eficient.

Pe lângă eliminarea pericolului la care sunt expuse navele și echipajele acestora dronele subacvatice pot sprijini desfășurarea acestor operațiuni în mai multe feluri. În cazul vânătorii de mine s-ar îmbunătăți șansele de identificare a minelor nemaifiind necesare treceri multiple cu nava pentru a scana amprenta minei reducându-se perioada lungă și dificilă impusă de tacticile actuale. Pe timpul dragajului provocările vin de la menținerea unui curs (direcție de deplasare) stabilit și din necesitatea de a reproduce influențele care pot declanșa explozia minei. Dacă prima provocare poate fi depășită ușor prin faptul că acțiunea mediului este contracarată de capacitatea de manevră ridicată caracteristică unei drone de dimensiuni reduse cea de-a doua provocare care ține de setarea corectă a influenței generate de dronă, este mai degrabă de domeniul vânătorii de mine.

Furnizarea de informații

Odată cu invenția submarinului diesel-electric forțele navale au beneficiat de avantajul acțiunilor clandestine folosind mediul subacvatic pentru a-și duce la îndeplinire misiunile. Scopul acestor misiuni este de regulă colectarea de informații, supravegherea și recunoașterea (Inteligence Surveilance and Reconnaisance – ISR). De obicei, datele culese în acest tip de operațiune nu sunt utilizate imediat în acțiunea tactică cum ar fi, de exemplu, un atac inițiat de submarin fiindcă submarinul de regulă evită să-și dezvăluie poziția printr-un atac. Dacă submarinul atacă, ar alerta cu privire la prezența sa iar misiunea de culegere informații ar fi compromisă.

Din moment ce misiunea de atac nu este neapărat necesară acțiunea se va rezuma doar la navigația sau staționarea în zona de interes, la colectarea de date, eventual procesarea datelor în informații și la diseminarea acestora către alte sisteme printr-o modalitate care să nu ducă la compromiterea misiunii. În acest fel platformele navale se pot concentra pentru misiunea de lovire prin foc.

Culegerea de informații este o activitate de durată și poate fi foarte periculoasă dacă se petrece într-o arie controlată de inamic. Astfel că folosirea submarinelor cu echipaj va testa anduranța echipajului și, mai mult, va menține această platformă ocupată fără a fi disponibilă în alte misiuni. Folosirea submarinelor în misiuni de supraveghere este fezabilă atunci când este nevoie de decizia umană pentru a iniția un atac în funcție de informațiile obținute. În lipsa acestui imperativ interesul este ca aceste misiuni de patrulare de rutină să fie îndeplinite de sisteme autonome care nu implică costurile și riscurile existente în cazul folosirii unui submarin cu echipaj.

Ducerea în eroare a adversarului

Înșelarea adversarului într-un conflict este la fel de veche ca războiul în sine. Este una dintre cele mai simple mijloace avute la îndemână în ceea ce privește forțele și mijloacele necesare. Vehiculele pilotate de la distanță ar putea fi foarte utile în efortul de ducere în eroare a adversarului luând în considerare că la bordul acestora se pot dispune echipamente și emițătoare care ar putea reproduce în mod convingător o țintă pentru adversar.

În această situație vehiculele pilotate de la distanță nu trebuie să dispună de capabilități de navigație independentă ci doar de capacitatea de a detecta prezența unui inamic și la rândul său să emită semnalul unei ținte false. Deși probabilitatea ca un inamic să utilizeze muniția împotriva acestor ținte false este destul de redusă, dronele subacvatice pot genera o varietate de ținte plauzibile pentru radarul adversarului astfel încât procesul de identificare al naturii țintei să fie dificil. În loc de certitudini adversarul va fi nevoit să parcurgă un proces de selecție care implică timp și resurse foarte prețioase pe timpul unui atac.

Motive de îngrijorare

Tehnologia dezvoltată în scop industrial este mai devreme sau mai târziu disponibilă și societății sau consumatorului individual. Aceste inovații permit oamenilor să fie mai productivi, să lucreze în condiții mai sigure și până la urmă să aibă o viață mai sănătoasă. Frecvent însă aceeași tehnologie este cooptată și pe câmpul de luptă sau în mediul infracțional. Telefoanele mobile pot fi folosite la inițierea unor explozii de la distanță sau, prin tehnologia GPS, la urmărirea poziției unei persoane. Dronele aeriene sunt folosite pentru transportul de muniții explozive așa cum a reieșit din încercarea de asasinat a președintelui Venezuelei. Prin intermediul rețelelor de socializare Al Qaeda și ISIS recrutează adepți și exercită actul de comandă și control asupra membrilor rețelei. Prin intermediul Internetului poți descoperi cum să construiești acasă o bombă sau cum să accesezi neautorizat un computer sau o rețea de computere. Toate aceste exemple ne sugerează că vehiculele pilotate de la distanță parte a tehnologiei ”smart” care ne asistă zilnic în activitățile curente sunt deja și vor fi în continuare folosite și cu intenții nefaste.

Unele dintre posibilitățile de acțiune ale vehiculelor fără pilot ar putea afecta dreptul la viață privată și libertatea personală în timp ce altele pot deveni pericole la adresa publicului. În alte situații va fi dificil de a atribui folosirea acestor sisteme fie ea persoană, entitate, organizație teroristă sau stat ostil. Multe îngrijorări se pot naște analizând dacă toate aceste posibilități dăunătoare de utilizare a vehiculelor fără pilot pot fi prevenite. Răspunsurile la aceste îngrijorări sunt necunoscute sau în cel mai bun caz nu sunt o garanție că aceste utilizări vor fi excluse. Putem eventual să sperăm că limitările tehnice, bunele practici și prevederile legale vor fi suficiente pentru a nu escalada într-o situație scăpată de sub control.

Și din punct de vedere militar dronele ridică întrebări variate pornind de la cum folosirea acestei tehnologii trebuie instruită, organizată și controlată până la dilema dacă utilizarea acestei tehnologii este morală și legală, în acord cu convențiile internaționale.

Drepturile națiunilor de a utiliza aceste sisteme în marea teritorială și zona economică exclusivă nu ar trebui să fie îngrădită. La prima vedere putem pretinde că libertatea de navigație în mare liberă aparține și acestor siteme autonome sau pilotate de la distanță atâta vreme cât sunt capabile să respecte regulile de navigație și nu se constituie într-un pericol pentru celelalte nave. Totuși, prin faptul că nu sunt cu echipaj la bord, prezența acestora în zone în care liberatatea de navigație este statuată poate induce nervozitate și speculații că activitățile desfășurate sunt în afara libertăților și chiar reprezintă o amenințare. De aici lucrurile pot lua o turnură nefavorabilă declanșând un conflict diplomatic sau chiar un atac asupra sistemului din moment ce motivul prezenței acestuia nu poate fi decât speculat.

Concluzii

Cu mai bine de un secol în urmă, Jules Verne și-a imaginat ce ar putea face un individ dacă ar putea să opereze necontestat în domeniul subacvatic. Căpitanul Nemo, antieroul iconic din romanul 20.000 de leghe sub mări, prin geniul său ingineresc a construit mașinăria vremii, submarinul Nautilus. Astăzi, domeniul subacvatic este o arenă de competiție în care însă doar unele state joacă un rol semnificativ. Acest lucru aproape sigur se va schimba în următoarea perioadă când acest mediu de luptă va fi presărat previzibil cu vehicule subacvatice pilotate de la distanță.

Astfel de vehicule angajate în misiuni de informații, supraveghere și recunoaștere (ISR) pot frustra capacitatea de a manevra forțelor ostile. Marea Britanie a prevăzut chiar că proliferarea de drone subacvatice va face ca submarinele sale nucleare din clasa Trident să fie din ce în ce mai dificil de ascuns și au dezbătut dacă merită să le modernizeze.

Aceste drone compacte care pot opera în aer, la suprafață și sub apă pot executa mai multe funcțiuni de luptă care de altfel ar implica platforme cu echipaje la bord. În pofida eventualelor motive de îngrijorare identificate, utilizarea vehiculelor fără pilot ar putea fi o salvare pentru state precum România care moștenește o tehnică de luptă depășită tehnologic și se află sub imperativul de a-și îmbunătăți aceaste capabilități cu un buget pentru apărare modest în comparație cu cel al adversarilor. În mod clar, o abordare cuprinzătoare pentru anticiparea impactului pe care aceste vehicule pilotate de la distanță îl va avea asupra tacticilor și strategiilor de securitate este imperativă pentru viitoarele procese de planificare a apărării.

BIBLIOGRAFIE

Angelina Long CALLAHAN, Reinventing The Drone, Reinventing The Navy, Naval War College Review, 2014.

ANTHONY, J. Healey, HORNER D. P., KRAGELUND S.P., WRING B., MONARREZ A., Collaborative Unmanned Systems for Maritime and Port Security Operations, Center for AUV Research Naval Postgraduate School Monterey, CA 93943, 2007.

BORCHERT, Heiko, Tim KRAEMER and Daniel MAHON, Waiting for disruption?! Undersea autonomy and the challenging nature of naval innovation, S. Rajaratnam School of International Studies Singapore, februarie 2017.

BUNDY, William F., Future Maritime Forces:Unmanned, Autonomous, and Lethal, U.S. Naval War College, 2017.

BUTTON, R. W., KAMP, J., CURTIN, T. B., and DRYDEN, J., 2008, A Survey of Missions for Unmanned Undersea Vehicles. RAND Corporation, Santa Monica, CA.

CHRISTENSEN Clayton S., The innovator's solution, Harvard Business Press, october 2013.

CLARK, Bryan, Game Changers Undersea Warfare, Center for Strategic and Budgetary Assessments, 2015.

COLIN, S. Gray, The Navy in the post-cold war world: the uses and value of strategic sea power, Penn State University Press, August-2005.

COMBINED JOINT OPERATIONS FROM THE SEA CENTRE OF EXCELLENCE, Guidance for developing Maritime Unmanned Systems (MUS) capability, 2012.

COMMITTEE ON AUTONOMOUS VEHICLES IN SUPPORT OF NAVAL OPERATIONS, DIVISION ON ENGINEERING AND PHYSICAL SCIENCES, Autonomous Vehicles In Support Of Naval Operations, The National Academies Press, Washington D.C., 2005.

FLETCHER, Barbara, UUV Master Plan: A vision for Navy UUV Development, Space and Naval Warfare Systems Center, San Diego, 2000.

HEALEY, Anthony J., D. P. HORNER, S.P.KRAGELUND, B. WRING, A. MONARREZ, Collaborative Unmanned Systems for Maritime and Port Security Operations, Center for AUV Research Naval Postgraduate School Monterey, CA 93943, 2007.

HEALEY, J. Obstacle Avoidance While Bottom Following for the REMUS Autonomous Underwater Vehicle, Proceedings of the IFAC IAV Conference, Lisbon, Portugal, iulie 2004.

KLINE, Jeffrey E., Impacts Of The Robotics Age On Naval Force Design, Effectiveness, And Acquisition, Naval War College Review, 2017.

LARSON, Richard Winston, Disruptive Innovation and Naval Power: Strategic and Financial Implications of Unmanned Underwater Vehicles (UUVs) and Longterm Underwater Power Sources, S.B. Engineering Massachusetts Institute of Technology, 2012.

MORRIS, R., and FISCHBACK, P. S., 2012, Disruptive Technologies: The Navy's Way Forward, U.S. Naval Institute Proceedings.

MIT Rapid Development Group, 2013, Aluminum Permanganate-driven Power System for the REMUS 6000 Autonomous Underwater Vehicle, Report, MIT 2.013 System Engineering.

PARFOMAK, P W and FRITTELLI, J, Maritime Security: Potential Terrorist Attacks and Protection Priorities, Congressional Research Service, The Library of Congress, 2007

ROBSON, Seth, Maritime drones make waves among navies worldwide, Stars and Stripes, august 2011.

SARTORIUS, George, Rose, Coast Defences and Naval Warfare, 1962, James Picadilly Publishing.

SLAMNOIU, G., RADU O., RO§CA, V., PASCU, C., SURDU, G, CURCA, E., DAMIAN R. G. si A. RADULESCU, Risk Factors Detection for Strategic Importance Objectives in Littoral Areas, International Conference on Innovative Research – ICIR EUROINVENT 2017.

STARR, Stuart, & WENTZ, Larry K., Cyberpower and National Security, Washington DC, National Defense University Press, Potomac Books, 2009.

VEGO, Milan N., Naval Strategy and Operations in Narrow Seas, US Naval War College, 2005, Newport, Rhode Island.

VEGO, Milan N., Operational Warfare at Sea: Theory and Practice, Edition 2, Routledge Publishing, 2017