Освоение Арктики и Мирового океана

Мировой океан — это непрерывная водная оболочка, которая составляет 94% от всей воды на поверхности нашей планеты. Остальные 6% — это воды суши, но и они связаны с Мировым океаном через круговорот молекул.
Мировой океан занимает 71% поверхности Земли. Конечно, от состояния этой огромной территории зависит благополучие всей планеты. На всех этапах развития человеческой цивилизации Мировой океан был одним из важнейших источников поддержания жизни на Земле. Хорошо известен его вклад в стабилизацию климата, круговорот веществ, обеспечение кислородом, поддержание биоразнообразия.

В обозримом будущем Мировой океан может стать основным источником ресурсов, включая энергетические, а также средой постоянного обитания части человечества. Основной путь решения проблемы использования Мирового Океана — рациональное природопользование, сбалансированный, комплексный подход к его богатствам, основанный на объединении усилий всего мирового сообщества. Спектр вызовов, для обеспечения такого подхода, обширен:

– Безопасное судоходство, включающая цифровую навигацию (E-navigation) и связь,
– Инновационное судостроение,
– Освоение подводных ресурсов: картирование рельефа морского дна для упрощения морской геологоразведки, разработка подводной робототехники, подводная связь,
– Экологический мониторинг поверхности Мирового океана,
– Аквакультура, эффективное рыбоводство и рыболовство.

По этим разделам школьникам предложены проекты, в результате выполнения которых будут найдены новые решения актуальных проблем освоения Мирового океана.

1. Малое беспилотное гидрографическое судно с ветрогенераторной силовой установкой (иновационная разработка)
2. Тестирование технологии оперативного приёма космической информации в условиях имитации бортовой и килевой качки
3. Новая морская логистика
4. Аналитическая платформа для анализа данных, получаемых от судовых систем мониторинга
5. Разработка подводного робота с отказоустойчивой кинематикой
6. Разработка методики измерения высоты навигационного светила по цифровому изображению небосвода

Описание проектов
(проекты могут быть изменены и дополнены)

1. Малое беспилотное гидрографическое судно с ветрогенераторной силовой установкой (иновационная разработка)

Руководитель проекта: Бендер В.

Аннотация: Основные тезисы государственной политики России в Арктике: Изучение и освоение Арктики; Эффективное использование Северного морского пути; Расширение ресурсной базы Арктической зоны России; Сохранение и защита природной среды Арктики. Для решения этих задач активно используются гидрографические суда ММФ и МО РФ, но для исследования прибрежных зон и мелководий при строительстве береговых сооружений и прокладке трубопроводов необходимо использовать маневренные суда с малой осадкой не причиняя экологического вреда. В решении данной проблемы может помочь малый беспилотный флот, специально созданный для работы на мелководье. Из-за довольно компактных размеров и высокой энергоэффективности, а так же беспилотному движению по GPS, создание, содержание и эксплуатация таких судов будет экономически выгодна. Из-за небольшого размера суда будет легко транспортировать.

Партнеры проекта: Акционерное общество «Объединенная судостроительная корпорация», муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования «Нижегородское детское речное пароходство», Национальный центр инженерных конкурсов и соревнований, группа компаний «НБИКС»

2. Тестирование технологии оперативного приёма космической информации в условиях имитации бортовой и килевой качки

Руководитель проекта: Гершензон В.Е.

Аннотация: Проект по тестированию работы планарной антенны — станции приема данных с метеорологических спутников для подвижных платформ — в интересах:

– оперативного обеспечения данными со спутников метеорологического назначения в сложных погодных условиях и труднодоступных районах,
– сопровождения деятельности в условиях Крайнего севера,
– безопасного и устойчивого судоходства в Арктике,
– предотвращения чрезвычайных ситуаций и обеспечения готовности к поисково-спасательным операциям и реагирования,
– обеспечения безопасности полетов БПЛА,
– разработки региональных решений для повышения качества и доступности метеорологической и климатической информации.

В отличие от существующих стандартных решений для станций на подвижных платформах, в предлагаемом решении используется не гироплатформа, а аппаратно-программная система компенсации крена и динамической ориентации по сторонам света. Задачи:

– разработка и реализация устройства управления планарной антенной для сопровождения и приёма информации с метеорологических КА,
– проведение тестовых испытаний на подвижной платформе с имитацией бортовой и килевой качки, а также изменения и рыскания курса на суше,
– предложение о поправках в конструкцию и программное обеспечение планарной станции по результатам проведения тестовых испытаний.

Партнеры проекта: Инженерная компания «Лоретт», Университетская гимназия Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова

3. Новая морская логистика

Руководитель проекта: Салюк П.А.

Аннотация: Программа знакомит с работой системы цифровой транспортной логистики, дает основы электронной картографии. Позволяет понять зависимость экономики от построения морских маршрутов и важности высокотехнологичных портовых операций.

Партнер проекта: Общество с ограниченной ответсвенностью «Маринео»

4. Аналитическая платформа для анализа данных, получаемых от судовых систем мониторинга

Руководитель проекта: Бабухин Н.И.

Аннотация: На математической модели судовой аналитики предстоит разработать, сформировать и построить модель аналитической надстройки для анализа нештатной работы узлов и агрегатов на судне и построении прогностических трендов эксплуатации. Имея входной набор данных с разных датчиков на судне построить аналитическую русскую Business Intelligence для интерпретации данных в смысловые оценки работоспособности узлов и агрегатов на судне.

Партнер проекта: Общество с ограниченной ответсвенностью «СервисСофт»

5. Разработка подводного робота с отказоустойчивой кинематикой

Руководитель проекта: Алиагаев А.Р.

Аннотация: Проект — подводный робототехнический комплекс, который включает в себя подводный аппарат малого класса и наземную станцию управления с системами вспомогательного ПО для автоматизации рутинных задач. Схема расположения восьми приводов на конструкции подводного робота позволяет добиться наиболее оптимального и плавного передвижения аппарата, плюс ко всему конструкция является отказоустойчивой, в случае отказа одного или двух приводов, ПО робота перестроит математическую модель и аппарат продолжит свою работу до проведения технического обслуживания. На наземной станции происходит обработка изображения с подводного аппарата и параметров регуляторов для стабилизации робота по глубине и положению, также ПО позволяет автоматизировать часть работ (погружение на глубину, движение вдоль протяженных объектов, движение по нарисованной траектории). Проект также несет функцию стабилизированной съемки под водой, реализация систем технического зрения позволила добиться улучшения качества изображения за счет выравнивания гистограммы и приведения цветовой палитры к нормальной (понятной человеческому глазу).

Партнер проекта: Общество с ограниченной ответсвенностью «Смелком Роботикс»

6. Разработка методики измерения высоты навигационного светила по цифровому изображению небосвода

Руководитель проекта: Сибилев В.А.

Аннотация: В течение проектной смены участники команды научатся работать с инструментами навигации по небесным светилам, изучат азы мореходной астрономии, изучат основы машинного зрения, устройство фототехники, основные подходы научного исследования. Значительное влияние на результат работы имеют внешние условия наблюдений. Поэтому для увеличения достоверности методики будет использоваться метод сравнения. Будет проведено экспериментальное исследование в виде одновременного измерения высоты Солнца традиционным и фото секстанами. Исследование включает в себя следующие пункты:

1. Произвести одновременные наблюдения обсервованной, счислимой и сфотографированной высоты светила.
2. Произвести анализ полученных данных, в результате которого необходимо выявить оптимальное поле зрения оптики, необходимость применения дополнительных устройств для получения цифрового изображения, необходимость оптической и поляризационной фильтрации изображения.
3. Разработка алгоритмов выделения на фото горизонта и светила и алгоритмов расчеты высоты светила.

Партнер проекта: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О.Макарова»