🎓 Соревнования. Санкт-Петербург

В сентябре 2025 года пройдет Открытое первенство Санкт-Петербурга по морской робототехнике

Проводит первенство Санкт-Петербургский государственный морской технический университет. Задача соревнований – поиск талантливой молодежи среди студентов и школьников. А также способ нескучно провести время для участников.

Даты соревнований – 19-21 сентября 2025 года. Проводиться они будут на базе спорткомплекса университета, по адресу Ленинский проспект д.101. Прием заявок – до 05 сентября.

К участию приглашают команды государственных, муниципальных и негосударственных образовательных учреждений, учреждений дополнительного профессионального образования, общественных организаций и государственно-общественных объединений, иные юридические лица.

Общая численность команды – до 8 человек, включая руководителя, капитана и расчет АНПА (по сумме трех измерений не более 1500 мм) / ТНПА (до 40 кг, не более 1500 мм по сумме трех измерений) / БЭК (до 40 кг, не более 1000х700х500 мм).

Судейство обеспечат представители Океаноса, Малахита, Авроры, СПбГМТУ, НИИ ОСИС ВУНЦ ВМФ ВМА, ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия».

Ссылку не даю, из-за чудесного Закона о рекламе, который приходится соблюдать. Если не осилите поиск сайта с положением и регламентом и формой подач и заявки, напишите мне в личку, я подскажу, как найти.

@SeaRobotics

🇨🇦 Водородные | ВТЭ. Тренды. Канада

AUV на водородных топливных элементах расширяют возможности глубоководных исследований

В последние 20 лет различные участники рынка (коммерческие, научные и оборонные), работающие в шельфовой сфере, все чаще используют автономные подводные аппараты (AUV) для выполнения регулярных задач в области подводной разведки и наблюдения. Все эти годы стабильно шли испытания и осуществлялись внедрения AUV, но в последние годы и даже месяцы, спрос на эти работы и аппараты значительно вырос, как из-за растущей геополитической нестабильности, так и в связи с быстрым развитием технологических возможностей таких систем. Операторы все лучше знают, чего можно ожидать от подобных систем, как их применять в повседневной деятельности, растут их требования к производительности и универсальности.

Одна из серьезных проблем, мешающих масштабированию использования AUV – это продолжительность их плавания, которая в конечном итоге определяется балансом между вместимостью аппарата, энерговооруженностью, необходимой для работы подсистем, способностью преодолевать гидродинамические условия изменчивой морской среды. Учитывая глубины, на которых нередко используют AUV, эффективность выбранного аккумуляторного блока – это зачастую ключевой фактор, определяющий дальнодействие аппарата. Традиционные доступные конфигурации АКБ как правило являются ограничивающим фактором в плане использования AUV как на больших расстояниях, так и на больших глубинах. Большинство коммерчески доступных моделей AUV рассчитаны на работу в режиме от нескольких часов до 1-2 суток. Тем не менее, на рыке появляются все новые разработчики AUV, которые предлагают аппараты большой дальности, что обеспечивает более высокую эксплуатационную гибкость, чем когда-либо прежде.

В канадской компании Cellula Robotics не первый год работают с альтернативными источниками электроэнергии для увеличения дальнодействия платформ AUV среднего и большого размера. В основе этих источников – топливные элементы на основе водорода.

ВТЭ как ключ к расширению возможностей AUV

Водородные топливные элементы (ВТЭ) обеспечивают более чем вдвое большую плотность электроэнергии, если сравнивать их с обычно применяемыми в AUV щелочными аккумуляторными батареями. Внедряя ВТЭ в конструкцию AUV собственной разработки, Cellula Robotics может предложить клиентам линейку эффективных аппаратов, способных непрерывно работать от 2 недель до почти 2 месяцев!

Это касается, например, AUV Envoy, компактного аппарата, который способен исполнять исследовательские или инспекционные миссии на протяжении до 15 суток, преодолевая за это время расстояния до 2000 км за счет использования энергоустановки на основе ВТЭ.

Что касается AUV Guardian, специально разработанного компанией для длительных миссий в сложных условиях, он способен находиться вне базы до 45 дней, преодолевая расстояния до 5000 км и доставляя различные варианты полезной нагрузки на такие расстояния.

Все аппараты компании на ВТЭ, по ее заявлению способны работать на глубинах до 3000 м. Идет работа над увеличением их рабочих глубин вплоть до предельных глубин океана.

Эксплуатационные преимущества, обеспечиваемые такими AUV на ВТЭ, станут ключевыми на новом витке глубоководных исследований.

Аппараты с большой автономностью в плане запаса энергии расширяют возможности их использования, сокращая частоту спуско-подъемных операций. Такие AUV можно запускать с берега, они могут двигаться к точке использования своим ходом, не требуя использования судна сопровождения. (..)

@SeaRobotics по материалам OceanNews

(2) Обработка данных на месте и другие возможности, обеспечиваемые бортовым ИИ

Удаленные операции предъявляют новые требования к защите активов и к обработке данных.

Обработка данных на периферии необходима для преобразования больших объемов данных в полезную информацию. Будь то относительно низкоуровневая батиметрическая обработка или решение более сложных задач обнаружения и классификации объектов, обработка данных на месте позволяет сократить задержку между получением данных и принятием решений.

Обработка данных на периферии – первый шаг, необходимый для обеспечения адаптивной автономности, основанной на результатах. Успех миссии, в ходе которой AUV перемещается на значительные расстояния, зависит от его живучести, возможностей по сбору данных и их качественной обработки. Все собираемые данные должны постоянно оцениваться интроспективной системой автономности, чтобы при необходимости корректировать план миссии, чтобы добиться необходимых результатов.

Работая с партнерами, включая Metron, создавшую систему адаптивной автономности ANCC, в Cellula Robotics внедрили «второго пилота» на основе ИИ платформы, задача которого – мониторить и корректировать действия основной системы автопилота платформы в реальном времени. В частности, при резком изменении течений, появлении подводных препятствий или сбоях датчиков ANCC мгновенно пересчитывает маршрут и направляет AUV по безопасной траектории. ANCC анализирует данные гидролокатора, камер и химических сенсоров «на лету». Если обнаруживает аномалию (например, утечку нефти), то «второй пилот» может перенаправить AUV для детального изучения без прерывания связи с оператором. При сбое основного ПО, ANCC берет на себя навигацию, предотвращая потерю аппарата. Система обеспечивает почти мгновенную реакцию на угрозы.

Таким образом, следует отметить, что в Cellula Robotics постарались решить не только проблему с энерговооруженностью аппарата, но также снабдили его более изощренным ИИ.

@SeaRobotics по материалам OceanNews

Вновь могу отметить такие ключи, как рост востребованности:

🔹 более глубоководных AUV,
🔹 более дальнодействующих и более «долгоиграющих» AUV, включая AUV на водородных топливных ячейках, т.к. они обеспечивают глубоководность + долгодействие + дальнодействие
🔹 AUV с бортовой обработкой данных платформой AI (вес и энергопотребление такой платформы также предъявляют повышенные требования к энергетической установке)

Мнение специалистов Cellula Robotics ценно, поскольку компания уже более десятка лет - в "водородной" теме. Они знают, что говорят.

Разумеется, темой занимаются не только в Канаде, но также в США, Германии, Японии. Возможно, где-то еще.

В России безусловно тоже занимаются водородными источниками питания (БТЭ ЭУ), например на основе твердополимерного электролита. Названий организаций приводить не буду, но, возможно, теме стоит уделять больше внимания, чем это делалось до сих пор. ▫️

🇷🇺 Встречи. Санкт-Петербург

Началась онлайн-регистрация на одну из больших отраслевых встреч - Нева 2025

Проходить будет с 23 по 26 сентября. Хороший повод пересечься со знакомыми.

До 19 сентября можно бесплатно зарегистрироваться, далее уже за деньги вход. Место: Санкт-Петербург, Петербургское шоссе, д. 64/1

Вход на выставку возможен только с 18 лет (а как же приобщать юное поколение?)

Ссылку на форму регистрации посетителей не привожу из-за Закона о рекламе. Форму несложно загуглить.

Компаний, занимающихся морской робототехникой, в списке "ключевые участники и эсперты" практически не заметил, но некоторые из коллег на выставке будут со стендами. Вижу, например,

🔹 Акваири, Новосибирск;
🔹 Гидробот, Москва;
🔹 Навис, Петербург;
🔹 Форт XXI, Королев;
🔹 Трионикс ЛАБ, Петербург

- маловато. Похоже, морская робототехника все еще недооценивается.

Кроме российских компаний и организаций заявлено также множество экспонентов из Китая, из Индии и Турции. Всего - 609 экспонентов.

#Нева2025

@SeaRobotics

🇫🇷 Водородные | ВТЭ. Франция

Сегодня хочу развлечь вас темой ВТЭ - водородными топливными элементами. Данные предложу вам старые, такие попались на глаза. Но об этом стоит знать или помнить, по крайней мере, если вас интересует тема АНПА с высоким дальнодействием и автономностью. Ниже вы найдете мой пересказ публикации Sea experiment of a survey AUV powered by a fuel cell system 2009 года.

Морской эксперимент с использованием AUV на топливных элементах

Э.Раугель, Helion Areva; В.Риго, IFREMER; К.Лейкман, Areva Renewable

Введение

Использование автономных подводных систем, AUV, в настоящее время ограничено их бортовым источником энергии. Появление источника существенно большей мощности могло бы стать прорывом, который бы расширил область применения морских роботов.

С 2005 года в рамках европейского проекта PACSM (консорциум компаний, включающий ECA, Helion, iFremer, Cybernatix, SNPE, Armines CEP) изучались системы топливных элементов (ТЭ) для подводного применения. Целью проекта PACSM – была не только разработка прототипа, но и проверка его возможностей в условиях моря.

Компания Helion, дочерняя компания французской Areva Renewable, занимающаяся разработкой топливных элементов на основе электролитов (ПЭМ), а также электролизных систем, разработала систему топливных элементов, адаптированную для электроснабжения АНПА, а также интегрировала эти элементы в AUV iFremer, который получил название IDEFX.

Ранее эту технологию уже проверяли в нескольких экспериментах.

В частности, японский AUV Urashima, оснащенный энергосистемой на базе топливных элементов, совершил непрерывный переход протяженностью 317 км.

В рамках проекта PACSM в октябре 2009 года AUV IDEFX совершил 7 погружений с дозаправкой на судне сопровождения перед каждым погружением. (..)

@SeaRobotics

(2) Система топливных элементов на основе водорода (ВТЭ)

Типичный ВТЭ – это электрохимическое устройство, в котором газообразные водород и кислород каталитически соединяются (горят). В ходе реакции получается вода, тепло и полезная электроэнергия. Водородное топливо подается на анод топливного элемента, а кислород (или воздух) поступает на катод. С помощью катализатора, атомы водорода формируют ионы, которые при замыкании внешней цепи обеспечивают электрический ток, протекающий через электролит между электродами. Соединения водорода и кислорода формирует молекулы воды.

Эта реакция в одном ВТЭ обеспечивает разность потенциалов в 1 В (без тока) и до 0.7 В при номинальной нагрузке. Для обеспечения необходимого количества энергии, элементы последовательно объединяют в батарею водородных ТЭ (БВТЭ).

Энергосистема состоит из БВТЭ, хранилищ газов, подсистемы управления подачей газов, снабжающей БВТЭ водородом и окислителем (кислородом или воздухом), подсистемой откачки образующейся воды, подсистемы охлаждения и системы кондиционирования мощности. Воздух, впрочем, используют только в БВТЭ для наземного применения, под водой обычно применяют кислород.

Главное отличие БВТЭ от «классической» батареи аккумуляторов состоит в том, что в БВТЭ энергия выделяется непрерывно, пока в нее из баллонов поступают топливо и окислитель, тогда как аккумулятор способен выдать только ту энергию, которое его ранее снабдили. Автономность AUV на основе БВТЭ зависит только от емкости хранилища газа.

Применяемая в данном исследовании БВТЭ состояла из 63 ячеек, основанных на технологии протонно-эмиссионных электронов (ПЭМ). Система была разработана для обеспечения мощности, достаточной для AUV, с задачей минимизации необходимых объемов хранения газов.

Система вырабатывает 1.5 кВт с напряжением 48 В постоянного тока. Заявляется КПД на уровне 55%. Управление газовым топливным элементов основано на рециркуляции водорода и кислорода, с полной конверсией реагентов – благодаря этому не требуется продувка во время работы под водой. Избыточные водород и кислород проходят через трубку, увлекая за собой воду, затем газы сепарируются из воды и рециркулируются. Вода собирается в баке системы для поддержания неизменной массы AUV. (..)

@SeaRobotics

(3) Система топливных элементов представляет собой замкнутую систему, интегрированную в емкость высокого давления. Контейнер заполнен азотом под давлением, что позволяет топливному элементу работать в инертной атмосфере, что предотвращает утечки газа и образование взрывоопасной смеси водорода и кислорода. БВТЭ работает при сравнительно низкой температуре (около 70°C), которая поддерживается охлаждающим контуром. Теплообменник прижат к корпусу AUV для рассеивания тепла в море.

@Searobotics, картинка - уважаемых авторов исследования

Картинка: Показатели БВТЭ. По оси ординат – эффективность системы в % и выходное напряжение (В, постоянный ток), по оси абсцисс – выходная мощность в Вт.

(4) Блок-схема БВТЭ

@SeaRobotics, картинка - уважаемых авторов исследования

(5) Характеристики устройства БВТЭ

▫️Мощность: от 0 до 2 кВт, 1.5 кВт при напряжении 48 В постоянного тока;
▫️Емкость газовых баллонов:
H2 – 100 литров @ 300 бар;
O2 – 50 литров @ 250 бар
▫️Автономность: 36 кВтч
▫️Масса: 800 кг
▫️Длина: 1.5 м
▫️Максимальная глубина: 800 м (ограничение задает прочность газовых баллонов)

@SeaRobotics, картинка - уважаемых авторов исследования

(6) Внешний вид БВТЭ (без баллонов с газом)

Реагенты хранятся в стандартных стальных баллонах объемом 50 л, используется 2 баллона с водородом под давлением 300 бар и 1 баллон с кислородом под давлением 250 бар. Эти хранилища обеспечивают электрическую емкость 36 кВт·ч.

В процессе работы реакция потребляет газы и формирует воду, идет перенос масс из газовых хранилищ в резервуар с водой. Баллоны расположены вокруг БВТЭ для сохранения центра тяжести AUV. Систему водородных топливных элементов несложно интегрировать в конструкцию AUV. Дополнительная масса составляет около 800 кг, дополнительная длина – 1.5 м.

В стандартной комплектации AUV IDEFX оснащен Li-Ion АКБ емкостью 10 кВт·ч. Использование БВТЭ позволяет нарастить ее мощность до 46 кВт·ч. В этой комплектации масса AUV составила 1600 кг, а длина – 6 м.

@SeaRobotics, фото - уважаемых авторов исследования

(7) Морской эксперимент

Для первой проверки данной системы ее макнули в бассейне. Были опробованы БВТЭ с разными нагрузками, чтобы подобрать оптимальную производительность системы.

В октябре 2009 года был проведен морской эксперимент с использованием судна сопровождения. AUV совершил 7 погружений с различными профилями миссий, максимальная глубина была – 400 м. Несмотря на изменение массы и конструктива, AUV показал хорошую маневренность.

Перед каждым погружением экспериментаторы заправляли баллоны AUV из стандартных баллонных стоек с давлением 200 бар, которые имелись на судне. Перекачка газа осуществлялась с использованием заправочных компрессоров H₂ и O₂, которые подключались непосредственно к AUV. Эта операция занимала меньше времени, чем зарядка аккумуляторов (менее часа для всех баллонов).

После погружения работа БВТЭ останавливалась, а отработанная вода сбрасывалась. Это простые процедуры, которые сводятся лишь к открытию и закрытию соответствующих клапанов (вручную). Потери водорода и кислорода в ходе этих операций были сведены к минимуму, что обеспечивало безопасную эксплуатацию БВТЭ.

@SeaRobotics, фото IDEFX - из недр интернета

(8) Заключение

Система ВТЭ, разработанная в рамках этого проекта, проста в эксплуатации и может использоваться в качестве источника энергии, полезного для проведения подводных работ.

Разработчикам пришлось адаптировать ее к существующему AUV. Было сложно оптимизировать интеграцию, поскольку БВТЭ находилась в изолированном резервуаре. Массогабаритные характеристики можно было бы заметно улучшить, если бы AUV изначально проектировался бы под использование БВТЭ. (..)

@SeaRobotics, фото - уважаемых авторов исследования

(9) Разработчики планировали на конец 2009 года еще один эксперимент, но уже для оценки возможностей гибридного использования БВТЭ и аккумуляторов. В этой схеме БВТЭ обеспечивают необходимую на борту электроэнергию, но в необходимые моменты можно достичь пиковой мощности за счет использования бортовой АКБ. (..)

@SeaRobotisc, фото - уважаемых авторов исследования

(10) Испытания должны были проводиться совместно с французской военной компанией ECA, с подключением системы БВТЭ к AUV Alistar3000, чтобы проверить – соответствует ли БВТЭ требованиям к мощности, необходимой аппаратам с высоким динамическим профилем нагрузки.

БВТЭ – перспективный источник энергии для AUV и миниатюрных подводных лодок, но также они могут использоваться в стационарных приложениях, таких как подводные зарядные станции, системы подводного энергопитания.

В целом эта технология может найти применения в различных суровых условиях окружающей среды.

Литература по теме:

[1] Toshio MAEDA, Fuel cell AUV “URASHIMA”, Mitsubishi Heavy Industries, Ldt. Technical Review Vol.43 n°1 (January 2006)

@SeaRobotics, фото - уважаемых авторов исследования

Как вам "водородная тема"? Еще поискать материалы? Накидайте каких-нибудь реакций, чтобы было понятно, насколько вам интересно.