Автономне судноводіння: іграшка або технології майбутнього

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОНОМНЕ СУДНОВОДІННЯ: ІГРАШКА АБО ТЕХНОЛОГІЇ МАЙБУТНЬОГО

Супрун М.В., студентка магістратури

факультету морського права та менеджменту

Національного університету «Одеська морська академія»

Анотація

автономний судноводіння безпілотний судно

У статті розглянуто принцип роботи безпілотного судна, причини, які зумовлюють необхідність розроблення нових проектів та подальшого впровадження повністю автономних суден в експлуатацію. Проаналізовано поточний стан автономних суден. Розглянуто вплив автономного судноводіння на морську галузь.

Ключові слова: безпілотне судно, МБНЗМ, безекіпажне судноводіння, безпека мореплавства, людський фактор, дрон.

Аннотация

В статье рассмотрены принцип работы беспилотного судна, причины, которые обуславливают необходимость разработки новых проектов и дальнейшего внедрения полностью автономных грузовых судов в эксплуатацию. Проанализировано современное состояние автономных суден. Рассмотрено влияние автономного судовождения на морскую отрасль.

Ключевые слова: беспилотное судно, МБНИС, безэкипажное судовождение, безопасность мореплавания, человеческий фактор, дрон.

Annotation

The article discusses the principle of unmanned vessel's operation. Reasons, which motivate the developing of new projects and further implementation of a fully autonomous vessel in operation. Chararcteristic of the present state of autonomous vessel. Influence of autonomous navigation of marine industry.

Key words: unmanned vessel, MUNIN, unmanned navigation, maritime safety, human factor, drone.

Постановка проблеми

За даними статистики 90% всіх товарів на планеті перевозяться саме морським шляхом. Щодня моря та океани перетинають тисячі суден у різних куточках світу. Сьогодні морська галузь є однією з ключових у глобальній економіці.

Морська галузь безперервно розвивається, технічний прогрес не стоїть на місці і не перестає дивувати своїми винаходами. Проекти, які колись здалися би фантастичними, сьогодні виявляються цілком реальними, а згодом стануть невід'ємною частиною повсякденного життя.

Зменшення чисельності екіпажу на суднах внаслідок автоматизації відбувається протягом декількох десятиліть.

Причиною цього є розвиток технологій, з одного боку, і вплив людського фактора - з іншого. Як і на інших видах транспорту, на морському транспорті людський фактор є основною причиною інцидентів. Збиток від допущених помилок тільки в морській індустрії оцінюється в 1,5 мли доларів США в день; 60-80% всіх інцидентів пов'язано з людським фактором. Зниження впливу цього фактора досягається дорогими засобами підготовки, сертифікації і контролю дії екіпажу, що неминуче вимагає збільшення витрат. При цьому в усьому світі знижується інтерес до морських спеціальностей, зменшується число тих, хто йде працювати за такими спеціальностями, що погіршує ситуацію із кваліфікацією кадрів.

Стан опрацювання

Звісно, питання, пов'язані з розвитком морської галузі, не залишаються поза увагою науковців. Зокрема, інтерес становлять праці Н.А. Решетова, W. Bruhn, Н. Burmeister, А.І. Кондратьєва, В.В. Каретникова, І.В. Пащенко, А.І. Соколова, Н.Н. Теодоровича, С.М. Строганової, П.С. Абрамова.

Метою статті є з'ясування необхідності безекіпажних суден, дослідження переваг, які можуть отримати судноплавні компанії у процесі використання повністю автономних суден.

Виклад основного матеріалу

З ростом технічного прогресу і вдосконалення навігаційного обладнання число катастроф і аварій на морі помітно не скорочується.

За даними Allianz Global Corporate & Specialty AG причиною більшості нещасних випадків на морі є людський фактор. Згідно з презентацією університету Clamber University of Technology (Гетеборг, Швеція) людський фактор - основна причина морських аварій у всьому світі. Навіть незважаючи на значне зниження показника втоми вахтового складу, за допомогою впровадження нових технологій, таких як електронна картографія, супутнико- ва навігація, вдосконалення систем управління судами і енергетичними установками, загальні втрати все ще залишаються чималими, тому що людині властиво помилятися. Отже, відсоток аварійності на морі завжди буде мати місце до тих пір, поки біля керма стоятиме людина [1].

Екіпаж середнього торгового судна в I860 р. нараховував приблизно 250 чоловік. У 1880 році - близько 140 чоловік. До 1900 року на заміну парусникам прийшли пароплави, остаточно він скоротився до 100 чоловік. Екіпаж дизельного торгового судна в середині 20-го століття - це приблизно 40 чоловік. На рубежі нового тисячоліття відповідно до світових правових стандартів на борту судна повинно бути не менше 20 осіб (включаючи трьох штурманів).

Доцільно поставити питання, чи настане час, коли професія моряка зникне, тому що на зміну традиційним судам прийдуть морські безпілотники.

Сьогодні автоматизація судноводіння досягла такого рівня, коли під час тривалих переходів у відкритому морі в гарну погоду на вахті, на містку і в машинному відділенні може перебувати один член екіпажу. Для цього використовуються наявні на ринку системи напівавтоматичного управління судном типу Track Control System. Проте поки що необхідно, щоб на борту судна перебували кілька вахт і додатковий персонал. Це означає, що значна частина судна зайнята засобами забезпечення життєдіяльності і безпеки екіпажу, а витрати на екіпаж становлять значну частину експлуатаційних витрат.

Безекіпажне судноводіння - ще одна ініціатива ІМО. Для автоматизації судноводіння необхідна розвинена інформаційна інфраструктура, щоб забезпечити систему навігації необхідною і своєчасною інформацією і надати безекіпажному судну можливість взаємодіяти з іншими учасниками судноплавства [2].

Загальноприйнятих правил, які б регулювали створення та експлуатацію безекіпажних суден, не існує. Ринок безекіпажних суден, їх компонентів, умови обслуговування та експлуатації знаходяться в стадії формування. Особливе місце відводиться питанням нормативно-правової бази судноплавства, які необхідно вирішити для змін без- екіпажного судноводіння.

У світі розробляються проекти безекіпажних суден, наприклад, MUNIN у Європі, англійська Rolls-Royce Autonomous Ship Research Project. Численні проекти безекіпажних суден, в основному військово-морської спрямованості, існують у США [3].

Дослідники з Центру морської логістики імені Фраунгофера (Еамбург, Німеччина) підрахували, що це нераціонально, і створили міжнародний дослідницький проект MUNIN (Maritime Unmanned Navigation through

Intelligence in Networks). Заявлені витрати - 3,8 млн євро. Учасники - Fraunhofer CML, MARINTEK, Chalmers, Hochschule Wismar, Aptomar AS, Marine Soft, Marorka ehf, University College Cork та ін. Заявлена мета проекту - створити і перевірити концепцію автономного судна, що керується автоматизованими системами прийняття рішень на борту, але контролюється віддаленим оператором контрольної станції на суші [4].

Фінансування проекту взяла на себе Європейська комісія, оскільки європейський морський транспорт страждає від негативних наслідків збільшення обсягів перевезень, зростаючих екологічних вимог і браку моряків у майбутньому.

Новітня концепція автономного судноплавства дасть змогу вирішити ці проблеми в морській галузі і зробить експлуатацію суден більш економною, екологічною та конкурентоспроможною.

Британська компанія Rolls-Royce знову дала нам змогу заглянути в майбутнє. Знаменита автомобілями класу люкс, обов'язковим атрибутом кожного мільйонера, й авіаційними двигунами, британська компанія займається і водним транспортом [5].

Проект Rolls-Royce Autonomous Ship Research Project: заявлені за-трати - 6,6 млн євро, початок реалізації - 2013 рік. Учасники: Rolls-Royce, Finferries, Tampere University of Technology, VTT Technical Research Centre of Finland Ltd, Abo Akademi University, Aalto University, University of Turku, NAPA, Deltamarin, DNV, Inmarsat та ін.

Заявлена мета проекту - об'єднати зусилля університетів, суднобудівників, виробників обладнання та класифікаційних товариств для вивчення економічних, соціальних, юридичних, нормативних і технологічних факторів, які необхідні для втілення проекту автономного судна в реальності.

У межах того чи іншого проекту визначені ключові процедури для управління навігаційним судном, розроблені основні функціональні блоки суднової автоматики, проведені перші випробування окремих функціональних блоків і підсистем автономного судна.

Розробники спиралися, насамперед, на досвід управління контейнеровозами, буксирами й офшорними суднами.

Як очікується, система напівавтономного навігаційного судна стане свого роду аналогом Uber. За свідченням представників Rolls-Royce, всі необхідні технології, що дають змогу забезпечити автономне судноплавство, вже існують. Водночас на проміжному етапі мова йде про реалізацію гібридної технології, що поєднує автономні системи управління суднами з елементами телеуправління. Саме такий підхід дасть змогу підготувати реальний комерційний продукт, обійти низку юридичних обмежень і перейти безпосередньо до випробувань.

Орієнтування в океані буде забезпечувати система стеження у складі радара, лазерів і програми-автопілота. Капітани і штурмани, які залишилися на березі, зможуть відстежувати переміщення судна в реальному режимі часу і брати на себе управління у разі позаштатної ситуації або за необхідності здійснення складного маневру - під час заході в порт та ін.

При всій фантастичності цієї ідеї технічно вона за вже наявних технологій цілком реальна. Капітани будуть керувати морськими безпілотниками з берега за допомогою так званого віртуального капітанського мостика приблизно, так само, як керують суднами зараз.

Rolls-Royce і міжнародний оператор буксирувальних і рятувальних суден Svitzer продемонстрували перше в світі судно з дистанційним управлінням. Компанії підписали угоду про продовження тестового режиму дистанційних операцій на автономних судах. В автономному режимі будуть задіяні системи навігації, ситуаційного інформування та дистанційний центр управління та зв'язку.

Буксир «Svitzer Hermod», довжина якого становить 28 метрів, у режимі дистанційного керування успішно виконав кілька маневрів. Капітан буксира, який керував судном із штаб-квартири Svitzer в порту Копенгаген, виконав швартування буксира, потім відшвартування, розворот на 360°, провів судно до штаб-квартири і знову поставив до причалу.

Варто зазначити, що під час експерименту на борту «Svitzer Hermod» перебували кваліфікований капітан і екіпаж, які страхували безпеку операцій у разі, якби стався збій системи.

«Svitzer Hermod» був побудований в 2016 році на турецькій верфі Sanmar. Буксир обладнаний системою динамічного позиціонування Rolls-Royce, яка є ключовим елементом у дистанційному управлінні. Також судно має кілька датчиків, дані яких дають змогу капітанові отримати більш детальну інформацію про судно і ситуації [6].

Брати участь у проекті як партнер також побажала фінська компанія Finferries, яка готова відправити паром довжиною 67 метрів у прибережні води Фінляндії, багаті невеликими островами. Перевірити, наскільки спроможна запропонована технологія в таких умовах, буде досить просто.

Іншим потенційним партнером Rolls-Royce може стати ESL Shipping, що спеціалізується на морських вантажоперевезеннях у Балтійському басейні.

У разі аварійної або іншої критичної ситуації оперативно підстрахувати судно зможуть техніки й інженери, відправлені на вертольоті з найближчої берегової точки. І такі штатні рятувальні команди за планами компанії будуть створені по всій планеті і будуть входити до складу глобальної системи оповіщення та запобігання надзвичайним ситуаціям.

Морська адміністрація Данії спільно з Данським технічним університетом також працюють над проектом автономного судна. Разом із норвезькою компанією Kongsberg Maritime підписали договір про наміри на початку листопада 2016 р. побудувати «перше повністю автоматично кероване судно для офшорних операцій». Саме це судно, якому вже дали ім'я «Hrцnn», буде протестовано.

Автономні судна 21 століття будуть безпечнішими, дешевшими й екологічно чистими, що мінімізує ризики забруднення навколишнього середовища, запобігши можливим аваріям, ключовим фактором в яких є людський фактор. Також судна не містять баластних вод, не містять приміщень для екіпажу, за рахунок цього можна більш раціонально використовувати судно [7].

Передбачається, що без екіпажів вони будуть самостійно ходити по морських просторах, а під час підходу до порту на борт будуть підніматися моряки.

Ще одним проривом у сучасному судноплавстві є використання дронів, або безпілотних літальних і морехід- них апаратів, які вже використовуються для доставки товарів та у BMC багатьох країн для різних цілей [8].

Доставка товарів, замовлених в інтернеті, стає швидшою, дешевшою і простішою з кожним днем. Клієнти інтернет-магазинів вже можуть отримати свої покупки за допомогою безпілотників. Така система працює, наприклад, в Ісландії. При цьому інженери продовжують не тільки поліпшувати безпілотники, але й створювати мобільні склади із запасними акумуляторами для таких дронів. Так, фахівці Mercedes-Benz пристосували для цього мікроавтобуса. їхні колеги з Rolls-Royce пішли далі: вони хочуть використовувати як мобільну платформу для беспілотників все судно. Концепція передбачає, що судна довжиною близько 70 метрів будуть мати дальність руху 3500 морських миль.

Всередині судна зможе розміститися ангар для дронів, які будуть доставляти замовлення клієнтів інтернет-магазинів повітрям, курсуючи між морем і сушею. Такий підхід звільняє власників інтернет-магазинів від необхідності купувати дорогу землю у великих містах для будівництва складів, а також спростити охорону товарів.

Крім того, на борту судна британців буде знаходитися електрична силова установка та масив сонячних батарей для зарядження моторів струмом. У судна також буде система зберігання енергії потужністю 3000 кВт. Судно зможе знаходитися в морі або океані в автономному режимі протягом 100 днів. Такий підхід дасть змогу уникнути ризику для людей (екіпажу) і скоротити як експлуатаційні витрати, так і витрати на будівництво суден.

Компанія Rolls-Royce розробляє також автономне військово-морське судно, здатне здійснювати патрулювання, спостереження, пошук мін. За проектом автономність 60-метрового судна може перевищувати 100 днів, водотоннажність становитиме 700 тонн, швидкість - понад 25 вузлів. Дальність плавання - до 3,5 тис. миль. Ключовим елементом такого судна буде система з надійним забезпеченням різними видами енергії. Це можуть бути газові турбіни Rolls-Royce, дизельні двигуни, електричні пропульсні установки разом із системами зберігання енергії та двигунів.

Первинна концепція судна передбачає повністю електричну двигунну установку, для якої потрібні менше допоміжних систем (змащувальні матеріали, системи охолодження тощо) І пропонує більш високий рівень надійності, ніж звичайні силові установки.

Чим поширенішими, доступнішими і надійнішими стають дрони, тим більше з'являється можливостей для їх застосування як на суші, так і на морі не тільки для доставки товарів. Уже зараз можна знайти приклади використання цих невеликих апаратів у таких сферах, як відеоспосте- реження за портами, терміналами, нафтовими платформами і буровими вишками; патрулювання для захисту від піратів і\та інших зловмисників; інспекція суднових приміщень на наявність іржі і тріщин, огляд вантажу; пошук протікання, диму та джерел займання під час пожежі.

Деякі кораблі армії США вже несуть у собі на борту дрони різних розмірів, як великих (серія Sea Avenger), так і маленьких (серія Scan Eagle). За допомогою безпілотників служби патрулюють територію. Американська Coast Guard розглядає варіант використання дронів для спостереження за узбережжям, а Японія збирається реалізувати аналогічний проект у 2018 р. Крім того, на півночі судна- льодоруби запускають дрони для своєчасного виявлення великих крижин і айсбергів, які дрейфують у їхній бік. А в корейському порту Бусан дрони будуть використовуватися для переслідування судів, які нелегально заходять в територіальні води [8].

У 2015 р. на борту колишнього корабля ВМФ США пройшла демонстрація здатностей дронів складати карти суден, знаходити місця загоряння та місце розташування жертв в темному, задимленому приміщенні з вузькими проходами. В екстремальній ситуації своєчасно отримані точні дані зможуть спрямувати команди рятувальників і ремонтників точно за адресою [8].

Застосовують безпілотні апарати і для підводного розмінування вибухових речовин, наприклад, що залишилися з часів Другої світової війни. Нещодавно цей проект реалізували в Італії, знищивши старі бомби, що збереглися на західному і східному узбережжі країни. Поки що у процесі брали участь дайвери і дрони разом, але в майбутньому, як обіцяють італійці, роботи зможуть здійснити все самостійно.

Підводні човни завжди були одним із найбільш прихованих видів суден. Принаймні, так було доти, поки звичайнісінька качка не надихнула військових спроектувати універсальний дрон, який здатний не тільки літати, а й плавати під водою. Новий безпілотник обладнаний як крилами, так і плавниками, а також сонарами.

Дрони знайшли застосування і в складній справі захисту навколишнього середовища. У межах тестових досліджень, зокрема, передбачається оцінити, наскільки фотографії, зроблені дроном на місці розливу, виявляться достатніми, щоб представляти їх у суд як один із доказів під час визначенні винного у забрудненні морської акваторії або узбережжя.

Дрони використовують також для пошуку браконьєрів, що полюють за шкірою тюленів, а з 2014 р. ЗО безпілот- ників патрулювали Галапагоські острови, які є особливо цікавими для браконьєрів, що полюють на акул.

З розвитком технологій люди напевно знайдуть і інші, не менш цікаві способи використовувати маленьких і великих роботів на морі і суші, а може, навіть на Марсі.

Використання дронів являється кращим у складних умовах, коли робота екіпажів виявляється небезпечною. Дрони вимагають малих фінансових витрат на покупку і технічне обслуговування [9].

Але окрім багатьох плюсів на шляху створення автономного судноплавства існують перепони, а саме юридичні труднощі та людський фактор.

Багато сучасних високорозвинених компаній займаюся проектом вже п'ять останніх років і не бачать перепон, які могли б їх зупинити (з технологічної позиції). Однак люди почнуть сприймати цю перспективу всерйоз тільки тоді, коли «відкриє ворота» ІМО, розробивши «Правила для операцій судів без екіпажів у міжнародних водах».

Проте перешкоди юридичного характеру не єдині. Актуальною є проблема кібербезпеки. Будь-який прорив у розробленні безглуздий, якщо не буде впевненості, що систему не зможуть зламати хакери. Сьогодні відповіді на це питання немає і не передбачається в найближчій перспективі.

Крім того, підвищена автономність суден ставить питання про зайнятість у морській галузі. Це може вплинути на ринок праці моряків. Деякі аналітики попереджають, що тут зміни неминучі. Існують ризики передчасної зміни міжнародної нормативно-правової бази щодо зайнятості моряків.

Але не варто надто хвилюватися, тому що в майбутньому залишаться пілотовані судна, повна автономія не для всіх типів суден, і це не приведе до різкого скорочення числа робочих місць моряків в майбутньому. Але якщо технічно це стане можливим тоді виникнуть серйозні сумніви в економічній обґрунтованості і безпеці використання автономних систем хоча б на рівні безпеки, що забезпечується сьогодні на суднах з екіпажами.

Для кардинальної зміни формату конвенційного судноплавства потрібно, щоб безліч безпілотних суден успішно працювали в міжнародній торгівлі. Справжній прорив станеться тільки тоді, коли ІМО дозволить експлуатацію безпілотних суден у міжнародних водах.

Висновки

Підсумовуючи все вищевикладене ми можемо дійти певних висновків.

Судноплавні компанії у всьому світі постійно працюють над зниженням експлуатаційних витрат, особливо після введення низки екологічних норм, які збільшують витрати на впровадження передових технологій і заходів безпеки. До того ж, багато об'єктів і систем на борту судна працюють тільки над тим, щоб переконатися, що екіпаж забезпечений всім необхідним. Велика частина витрат припадає саме на утримання екіпажів - 59%.

Безпілотні судна дадуть змогу економити вже під час будівництва, оскільки в їх конструкції відсутні приміщення, де проживає екіпаж. Відповідно не потрібно буде витрачатися на установку і подальше обслуговування електрики, водопостачання, системи кондиціонування повітря цих приміщень. Відсутність екіпажу також дасть змогу заощадити солідну суму коштів. Все це вже робить судно дешевшим в експлуатації. Новий дизайн суде допомагає знизити витрату палива. Такі судна перед завантаженням будуть на 5% легші звичайних, отже, споживання палива також скоротиться на 12-15%. У результаті таке безпілотне судно зможе виконувати більш довгі переходи, що підвищить ефективність, і зможе взяти на борт більше вантажу, тим самим збільшивши і прибуток судновласника.

Екіпаж на безпілотних судах замінять комп'ютери, які будуть постійно аналізувати ситуацію на судні і за його межами. У цьому їм допомагатимуть камери і датчики, здатні набагато краще, ніж людське око, виявити передбачувані небезпеки.

Безпілотне судноводіння зможе підняти економіку країн на новий рівень, безпілотні судна можуть бути досить ефективними і прибутковими. Але найголовніше, безпілотні судна вирішують вічне питання, пов'язане з безпекою судноводіння, а саме зі значним зменшенням людського фактора, практично зводячи його до нуля.

Поява безекіпажних суден дасть змогу знизити експлуатаційні затрати, збільшити місткість суден і знизити вплив людського фактору на безпеку мореплавства. Можна з упевненістю прогнозувати, що впровадження безекіпажних технологій судноводіння (систем безперервного дистанційного керування судном) буде відбуватися послідовно, протягом десятиліть: від тимчасової відсутності екіпажу на вахті в неускладнених умовах навігації до повної автоматизації процесу судноводіння в будь-яких умовах.

Список використаних джерел

1. Кондратьев А.И. О необходимости внедрения беспилотных судов в торговый флот России / А.И. Кондратьев IIТранспортное дело России,- 2016. № 6.-С. 138-140.

2. Пинский А.С. E-Навигация и безэкипажное судовождение/А.С. Пинский//транспорт Российской Федерации.-2016.№ 4. С. 50-54.

3. Решетов НА. Еще раз о роли человеческого фактора в системах менеджмента качества / Н.А.Решетов, С.С. Кощий, В.Е. Швец II Науч.-техн.сб. Российского морского регистра судоходства.2006,- Вып. 29.-С. 20-27.

4. Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.unmanned-ship.org/munin/.

5. «Роллс-Ройс» предлагает создать самоуправляемые автоматические грузовые корабли: Земля. Хроники жизни. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://earth-chronicles.ru/news/2014-03-12-61292.

6. http://seanews.ru.

7. Каретников В.В., Пащенко И.В., Соколов А.И. Перспективы внедрения безэкипажного судоходства на внутренних водных путях Российской Федерации / В.В. Каретников, И.В. Пащенко, А.И. Соколов// Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О.Макарова. 2017. №3, С. 619-627.

8. Теодорович Н.Н., Строганова С.М., Абрамов П.С. Способы обнаружения и борьбы с малогабаритными беспилотными летательными аппаратами / Н.Н. Теодорович, С.М. Строганова, П.С.Абрамов II Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». Режим доступа: http://naukovedenie.ru. 2017. Том 9, №1. С. 1.

9. Bruhn W., Burmeister Н. Can unmanned ships improve navigational safety? / W. Bruhn, H. Burmeister H. Proceedings to TRA conference. Paris. 2013, P. 1-10.

Размещено на Allbest.ru