https://doi.org/10.53656/voc23-252sust

Резюме. В статията са описани и класифицирани безпилотните надводни апарати (USV). Също така са предоставени и някои скали за определяне автономността на безпилотните надводни апарати и са поставени въпроси относно мястото им в международната система от закони и договори.

Ключови думи: дистанционно управляеми системи; безпилотни надводни апарати; USV; ВМС

1. Увод

Приблизително две трети от земната повърхност са покрити с океани, но сравнително малка част от площта им е задълбочено изследвана. Изменението на климата, аномалиите в околната среда, изискванията към персонала и въпросите на националната сигурност са довели до силно търсене от страна на търговските, научните и военните общности за разработване на иновативни безпилотните системи, които все по-трайно да навлизат в ежедневието на човека. Развитието на новите технологии, включително и на изкуствения интелект, дава възможности за разработването на все по-усъвършенствани безпилотни летателни апарати (UAV), безпилотни подводни апарати (UUV), като по-слабо са разработени безпилотните надводни апарати (USV).

Затвърждаващите се тенденции в съвременните конфликти показват все по-голямата роля нa безпилотните системи. Тъй като бъдещите конфликти ще се провеждат предимно в крайбрежни райони по света срещу противници, притежаващи все по-ефективни оръжейни системи, поставянето излишно на човешкия живот в опасност може да бъде избегнато чрез използване на безпилотни системи. Безпилотните наводни апарати ще осигурят на флота допълнителни способности. USV могат да бъдат разположени в среда с висока степен на опасност или в райони, замърсени с ядрени, биологични или химически агенти. Те могат не само да изпълняват автономни мисии, но и да служат като ескорт на конвенционални морски платформи с екипаж, а безпилотни кораби, оборудвани с различни сензори и оръжейни системи, могат да заменят платформите с екипаж за опасни мисии или такива, отнемащи много време. В бъдеще, без значение дали става въпрос за военни операции, или изследователски мисии, безпилотните наводни апарати ще играят все по-важна роля.

2. Исторически преглед

В исторически аспект безпилотните надводни апарати се появяват още по времето на Втората световна война през миналия век. Американските въоръжени сили преоборудват обикновена лодка с радиодистанционно управление за борба с мини. Но тези апарати не са напълно автономни безпилотни апарати. Те не разполагат с усъвършенствани сензорни системи и не могат да изпълняват задачи без наличието на оператор. Развитието на технологиите и на изкуствения интелект от началото на XXI век дава тласък на разработването и прилагането на нови технологии за производството на все по-интелигентни безпилотни надводни апарати. През 2003 г. израелският надводен апарати Protector (фиг. 1) има сравнително пълна функция за водене на бой. Снабден със сензорна система, включваща навигационен радар и мултифункционални фотоелектрически сензори, той може да изпълнява задачи като откриване, разузнаване и прихващане на цели.

През 2014 г. Институтът за инженерни изследвания за безпилотни кораби към Шанхайския университет разработва Jing-hai II (фиг. 2). Той е използван в Антарктическо море Рос с полярния научноизследователски кораб „Снежен дракон“, като намира нова котвена стоянка.

През август 2018 г. е основана първата в света компания за безпилотни системи Massterly в Норвегия, като предоставя пълен набор от услуги, включително проектиране на безпилотни системи, автономна система за управление и логистични операции.

През октомври 2022 г., по време на руското нахлуване в Украйна, въоръжените сили на Украйна използват 7 USV и 8 БЛА при нападение срещу множество руски военни кораби във военноморската база в Севастопол. Според Naval News това представлява първото използване на безпилотни летателни апарати във военноморската война.

3. Класификация

В зависимост от своето приложение безпилотните платформи се разделят на четири основни групи:

– наземни безпилотни апарати (Ground unmanned vehicles GUVs);

– безпилотни летателни апарати (Unmanned Aerial Vehicles (UAVs);

– безпилотни надводни апарати (Unmanned Surface Vessels (USVs);

– безпилотни подводни апарати (Unmanned Underwater Vehicles (UUVs).

Безпилотните надводни апарати, от своя страна, могат да бъдат класифицирани по различни признаци, като например:

– според корпуса;

– според теглото;

– според системите за управление;

–според методите за навигация.

3.1. Класификация според корпуса Разгледани са много типове корпуси на плавателни апарати. Тъй като основен фактор при проектирането е взаимодействието на безпилотния надводен апарат с морската повърхност, може да се приеме следната класификация:

– полупотопяем плавателен апарат;

– конвенционален плавателен апарат с плосък корпус;

– плавателен апарат с частично потопен корпус;

– хидроплани;

– други видове плавателни съдове.

Някои форми на корпуса имат специфични характеристики, които ги правят по-подходящи за определени операции. Изискванията за конвенционална плавателна платформа са съсредоточени около ограниченията, свързани с екипажа, като например движение, температура, жилищно пространство и др. Изискванията за безпилотна система обаче се основават единствено на това, с което машините могат да се справят. Поради тази промяна в изискванията нови и иновативни форми на корпуса, които може да са неподходящи за платформи с екипаж, стават основни кандидати за безпилотни превозни средства.

3.2. Класификация според теглото

Потенциалните задачи на USV могат да варират от изпълнение на разузнавателни задачи с малко торпеда до големи безпилотни кораби. Лабораторията „Кардерок“ приема следната класификация:

– малки (под 1 т.);

– средни (от 1 до 100 т.);

– големи (от 100 до 1000 т.);

– свръхголеми (над 100 т.).

Досега всички USV са с малък или среден размер. Повечето са с дължина от 2 до 15 м и водоизместимост от 1,5 до 10 т. Някои от тях могат да развиват скорост над 35 възела в спокойни води. Настоящите усилия в областта на научноизследователската дейност са насочени към подобряване на съществуващите технически предизвикателства, за да бъдат широко приети безпилотните плавателни апарати:

– достъпни комуникации отвъд хоризонта, за да се разшири обхватът, в който USV могат да оперират от приемащия кораб или база;

– безопасно и надеждно отплаване и завръщане в пристанище на USV;

– по-голяма автономност на USV;

– повишена надеждност и оцеляване.

3.3. Класификация според системите за управление

Системата за управление е съществен компонент за увеличаване на автономността на USV, докато по-усъвършенстваните възможности за управление са необходими за изпълнение на задачи при по-сложни и строги ограничения, включително лошо картографирана среда и изчислителни изисквания в реално време. За да се осигури основно разбиране на настоящите изследователски интереси в областта на системите за насочване на USV, на фиг. 3 е показана кратка класификация.

3.4. Класификация според методите за навигация

Безопасното и ефикасно управление на USV зависи в голяма степен от подходяща навигационна система с възможности за засичане, оценка на състоянието, възприемане на средата и осъзнаване на ситуацията. На фигура 4 е показана накратко класификацията спрямо навигационната система.

4. Определяне степента на автономност на безпилотните подводни апарати

В литературата се използват много различни определения за автономност на платформата и степента на изкуствения интелект, който притежава. Нивата на автономност често се използват, за да се опише до каква степен платформата може да действа самостоятелно. Едно от известните описания е разработено от Томас Шеридан. Скалата на Шеридан (таблица 1) включва непрекъснат диапазон от определения, като започва от платформа, която е напълно контролирана от човек (телеуправляема), до платформа, която е напълно автономна и не изисква входна информация от човека, преди да предприеме действия.

Друго определение, което би могло да се възприеме, за да се определи степента на автономност, е представено в таблица 2.

Независимо от избор на скала за определяне автономността на платформата, общото заключение е, че такива скали може да не са приложими за цялата операция, а да са най-полезни, когато се прилагат за различни подзадачи на автономната платформа.

5. Заключение

Въпреки сериозното изоставяне в развитието на технологиите за създаване на напълно автономни надводни платформи. Последните две десетилетия, благодарение на все по-бързо развиващите се технологии и усъвършенстване на изкуствения интелект, надводните системи получават все по-сериозен тласък в своето развитие.

Развитието и внедряването на тези платформи ще повишат способностите на военноморския компонент, като безпилотните надводни апарати ще имат възможността да оперират в зони с висок риск.

Въпреки сериозното развитие на тези платформи остават и много въпроси за разрешаване. Един от тях е правният статус на тези системи в системата от международни закони и договори.

БЕЛЕЖКИ

1. https://www.rolls-royce.com/

ЛИТЕРАТУРА

BUTTON, R.; KAMP, J.; CURTIN, T. & DRYDEN, J., 2009. A Survey of Missions for Unmanned Undersea Vehicles. Santa Monica, CA: RAND Corporation. Available on: https://www.rand.org/pubs/monographs/ MG808.html.

ДИМИТРОВ, Т., 2019. Поддържането на пълна и опозната картина на обстановката в морските пространства като фактор за успех във военноморските операции, научен доклад. В: Сборник на научна конференция на Националния военен университет „Васил Левски“, стр. 1022. В. Търново: НВУ. ISSN 2367-7481.

ЙОРДАНОВ, Ж., 2015. Правни аспекти на взаимодействието между въоръжените сили и останалите институции при защита на вътрешната сигурност на страната. – Част II. Доклад на международна научна конференция на ВА „Г. С. Раковски“. В: Сборник доклади „Предизвикателства пред ЕС и НАТО в контекста на радикализацията, тероризма и миграцията“, стр. 12 – 18. София: Военна академия. ISBN: 978-619-7448-23-5.

КОСТАДИНОВ, К., 2015. Насоки за изграждане и развитие на способности от ВМС за противодействие на нетрадиционните заплахи в литоралната зона на страната. В: Годишник на ФКЩ, том 1, стр. 46 – 52. ISSN 1312-2991.

LAZAROWSKA, A.; ŻAK, A., 2022. A Concept of Autonomous MultiAgent Navigation System for Unmanned Surface Vessels. Electronics, vol. 11, 2853. Available on: https://doi.org/10.3390/electronics1118285.

LI, S. and FUNG, K.S., 2019. Maritime autonomous surface ships (MASS): implementation and legal issues. Maritime Business Review, Vol. 4, No. 4, pp. 330 – 339.

SAVITZ, S.; BLICKSTEIN, I.; BURYK, P.; BUTTON, R.; DELUCA, P.; DRYDEN, J.; MASTBAUM, J.; OSBURG, J.; PADILLA, P.; POTTER, A.; PRICE, C.; THRALL, L.; WOODWARD, S.; YARDLEY, R.; YURCHAK, J., 2013. U.S. Navy Employment Options for Unmanned Surface Vehicles (USVs). Santa Monica, CA: RAND Corporation. Available on: https://www.rand.org/pubs/research_reports/RR384.html.

YAN, RU-JIAN; PANG, SHUO; SUN, HAN-BING; PANG, YONG-JIE D., 2010. Development and missions of unmanned surface vehicle. Journal of Marine Science and Application, Vol. 9, no 4, pp. 451 – 457.

Y. YANG; C. SHUAI and G. FAN, 2019. The Technological Development and Prospect of Unmanned Surface Vessel. In: 2019 IEEE 3rd Advanced Information Management, Communicates, Electronic and Automation Control Conference (IMCEC) pp. 717 – 722. Chongqing, China. doi: 10.1109/IMCEC46724.2019.8983889.

ZHIXIANG LIUA; YOUMIN ZHANGA; XIANG YUA; CHI YUANA, 2016. Unmanned surface vehicles: An overview of developments and challenges.

REFERENCES

BUTTON, R.; KAMP, J.; CURTIN, T. & DRYDEN, J., 2009. A Survey of Missions for Unmanned Undersea Vehicles. Santa Monica, CA: RAND Corporation. Available on: https://www.rand.org/pubs/monographs/ MG808.html.

DIMITROV, T., 2019. Poddarzhaneto na palna i opoznata kartina na obstanovkata v morskite prostranstva, kato faktor za uspeh vav voennomorskite operatsii, nauchen doklad. In: Sbornik na nauchna konferentsiya na Natsionalniya voenen universitet “Vasil Levski”, p. 1022. V. Tarnovo: NVU. ISSN 2367-7481.

KOSTADINOV, K., 2015. Nasoki za izgrazhdane i razvitie na sposobnosti ot VMS za protivodeystvie na netraditsionnite zaplahi v litoralnata zona na stranata. In: Godishnik na FKSHT, tom 1, pp. 46 – 52. Sofia: Voenna akademia. ISSN 1312-2991.

LAZAROWSKA, A.; Żak, A., 2022. A Concept of Autonomous MultiAgent Navigation System for Unmanned Surface Vessels. Electronics, vol. 11, 2853. Available on: https://doi.org/10.3390/electronics1118285.

LI, S. and FUNG, K.S., 2019. Maritime autonomous surface ships (MASS): implementation and legal issues. Maritime Business Review, Vol. 4, No. 4, pp. 330 – 339.

SAVITZ, S.; BLICKSTEIN, I.; BURYK, P.; BUTTON, R.; DELUCA, P.; DRYDEN, J.; MASTBAUM, J.; OSBURG, J.; PADILLA, P.; POTTER, A.; PRICE, C.; THRALL, L.; WOODWARD, S.; YARDLEY, R.; YURCHAK, J., 2013. U.S. Navy Employment Options for Unmanned Surface Vehicles (USVs). Santa Monica, CA: RAND Corporation. Available on: https://www.rand.org/pubs/research_reports/RR384.html.

YAN, RU-JIAN; PANG, SHUO; SUN, HAN-BING; PANG, YONG-JIE D., 2010. Development and missions of unmanned surface vehicle. Journal of Marine Science and Application, Vol. 9, no 4, pp. 451 – 457.

Y. YANG; C. SHUAI and G. FAN, 2019. The Technological Development and Prospect of Unmanned Surface Vessel. In: 2019 IEEE 3rd Advanced Information Management, Communicates, Electronic and Automation Control Conference (IMCEC) pp. 717 – 722. Chongqing, China. doi: 10.1109/IMCEC46724.2019.8983889.

YORDANOV, Zh., 2015. Pravni aspekti na vzaimodeystvieto mezhdu vaorazhenite sili i ostanalite institutsii pri zashtita na vatreshnata sigurnost na stranata. – Chast II. Doklad na mezhdunarodna nauchna konferentsiya na VA „G. S. Rakovski“. In: Sbornik dokladi „Predizvikatelstva pred ES i NATO, v konteksta na radikalizatsiyata, terorizma i migratsiyata“, pp. 12 – 18. Sofia: Voenna akademia. ISBN: 978-619-7448-23-5.

ZHIXIANG LIUA; YOUMIN ZHANGA; XIANG YUA; CHI YUANA, 2016. Unmanned surface vehicles: An overview of developments and challenges.