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. Спутниковый мониторинг загрязнений Керченского пролива: оперативный и ретроспективный анализ
2. Спасательное судно на солнечных батареях (инновационная разработка)
3. Разработка подводного глайдера для исследований в области океанологии
4. Система оптического обнаружения объектов на воде и слежения за ними в условиях прибрежной зоны и акватории порта
5. Разработка технических решений пропульсивного комплекса азимутальных буксиров-автоматов
6. Система акустического наблюдения в морской среде

Описание проектов
 

1. Спутниковый мониторинг загрязнений Керченского пролива: оперативный и ретроспективный анализ

Руководитель проекта: Клименко С.К.

Аннотация: Керченский пролив является уникальной морской акваторией. С одной стороны, пролив - это важная морская артерия, связывающая Черное и Азовское моря, чем обусловлено активное судоходство. С другой стороны, здесь находятся места обитания и проходят миграционные пути ряда видов промысловых рыб и других морских животных. Кроме того, известна значительная опасность пролива для судоходства в гидрометеорологическом плане, особенно в осенне-зимний период. Это определяются рядом природных факторов, таких как: его мелководность и узость, изменчивый ветровой режим, сильные шторма, реверсивные течения, ледовитость в зимнее время. Система предотвращения и ликвидации аварийных ситуаций в проливе еще далека от совершенства.

По данным последних исследований на состояние экосистемы этой части Азово-Черноморского бассейна оказывают влияние множество факторов, однако, наряду с судоходством и активным рыбным промыслом, дноуглубление и дампинг грунтов являются едва ли не самыми существенными; отмечаются тенденции роста содержания загрязняющих веществ в водах пролива, включая тяжелые металлы и нефтеуглеводороды. В связи с этим техногенную нагрузку на пролив, необходимо непрерывно контролировать, в том числе из космоса, так как она итак превышает допустимые пределы, тем более, в условиях ввода в эксплуатацию Крымского моста, строительства и расширения порта Тамань, влияния ряда других неблагоприятных факторов (сбросы канализации, интенсивное судоходство, перевалка грузов). Для анализа современного состояния морской среды пролива, последствий загрязнения, а также, для принятия мер по их контролю, необходимо провести мониторинг данной акватории и выявить наиболее загрязненные районы и источники этих загрязнений. Проект реализуется при технологической поддержке ГК «СКАНЭКС».

Партнеры проекта: Институт океанологии имени П.П.Ширшова РАН, ГК «СКАНЭКС»

2. Спасательное судно на солнечных батареях (инновационная разработка)

Руководитель проекта: Разводовский А.В., Бендер В.

Аннотация: Согласно отчету Allianz Global Corporate & Specialty средний показатель гибели судов за последние 10 лет составляет 104 судна в год, также по их данным за последние 10 лет произошло более 26 тыс. морских аварий. Обеспечение безопасности мореплавания требует создания и поддержания аварийно-спасательного флота оперативного реагирования на сигналы чрезвычайной ситуации и оказания помощи. 
Решением проблемы обеспечения безопасности может быть создание энергонезависимых беспилотных спасательных судов на солнечных батареях, с постоянным нахождением в заданных районах. Такие суда могут быть оперативно направлены в зону чрезвычайной ситуации для проведения поисково-спасательных операций. Одновременно могут служить базами для научного исследования мирового океана. 

За последние 10 лет зафиксировано более 26 тыс морских аварий (отчет Allianz Global Corporate & Specialty). Обеспечение безопасности мореплавания входит в спектр задач аварийно-спасательного флота. Обеспечение мониторинга акватории может осуществляться беспилотными судами на солнечных батареях. 

Участниками проекта будет создана модель энергонезависимого беспилотного спасательного судна на солнечных батареях. Участникаи решат технические задачи: 

– применение ВИЭ и обеспечение энергонезависимости беспилотного судна;
– разработка комплекса беспилотного движения судна по заданным координатам с использованием систем ГЛОНАСС / GPS.

Исследовательские задачи:

– компетенции инженера судостроителя беспилотных судов на солнечных батареях;
– маневренные характеристики судна.

Партнер проекта: АНО «Национальный центр инженерных конкурсов и соревнований», АО «Объединенная судостроительная корпорация» , МБУ ДО «Нижегородское детское речное пароходство», NBICS.NET

3. Разработка подводного глайдера для исследований в области океанологии

Руководитель проекта: Машков Н.И.

Аннотация: Для исследования Мирового океана важно разрабатывать недорогие, но эффективные технические средства, которые позволяют получать данные о состоянии погоды и воды в течение долгого времени на больших площадях. Глайдеры являются одними из таких средств. Они обладают большим набором преимуществ перед другими более дорогими (экспедиции на судне, АНПА) или менее мобильными (зонды, ТНПА) подводными исследовательскими инструментами. 

Основная проблема подводной техники — это высокая стоимость разработки и изготовления. В данном проекте мы постараемся решить проблему дороговизны изготовления подводного глайдера.

Партнер проекта: Центр развития робототехники (Владивосток), лицей №22 «Надежда Сибири» (Новосибирск)

4. Система оптического обнаружения объектов на воде и слежения за ними в условиях прибрежной зоны и акватории порта

Руководитель проекта: Бабухин Н.И.

Аннотация: Проблема высокого трафика движения в прибрежной зоне и акватории портов создаёт серьёзную опасность возникновения чрезвычайных ситуаций. Решением может служить система видео аналитики, построенная по концепции «Интернет вещей» (IoT). Построение такой умной системы основано на проектировании устройств связанных в коммуникационную сеть. Управление данной сетью может быть выполнено умным «мозгом». Создание такого «мозга», модели взаимодействия умных устройств, коммуникационной сети, взаимодействие пользователя с системой, и есть цель нашего проекта.

Проблемы, которые предстоит решить на проекте, — поиск и слежение за посторонними объектами на море для обеспечения безопасности, анализ движения морских судов, с целью недопущения столкновений с другими судами и объектами на море.

Партнер проекта: общество с ограниченной ответственностью «СервисСофт»

5. Разработка технических решений пропульсивного комплекса азимутальных буксиров-автоматов

Руководители проекта: Лопатин А.С., Стуконог С.Н.

Аннотация: Объем мирового рынка морских грузоперевозок сопоставим с рынком добычи нефти. В настоящее время многие морские державы мира уже вступили в гонку за создание автономных судов, позволяющих перевозить грузы существенно дешевле, надежнее и безопаснее для человека. Россия в настоящее время является лидером в области разработки автономных судов. Создние техники и технологий автономного судовождения в настоящее время является большим вызовом для всех морских держав в 21 веке.

Проблема организации перевозок транспортными судами от причала до причала в части организации движения на наиболее сложном участке — в портовой акватории может быть эффективно решена применением азимутальных буксиров автоматов. Это новый класс судов для которого важно заново свежим взглядом спроектировать основные элементы. В проекте будут разрабатываться технические решения пропульсивного комплекса буксира-автомата. Пропульсивный комплекс включает корпус судна, двигатель, передачи, привод и движитель.

Партнер проекта: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф.Ушакова»

6. Система акустического наблюдения в морской среде

Руководитель проекта: Пивнев П.П., Давыдов Д.А.

Аннотация: Одним из основных направлений морской деятельности России на ближайшую перспективу является освоение Мирового океана, как наиболее перспективного источника природных ресурсов, в том числе биоресурсов, что является одной из составляющих национальной безопасности России. Для исследования Мирового океана важно разрабатывать эффективные технические средства, которые позволяют получать данные о площадном исследовании дна. Гидролокаторы являются основным инструментом для таких исследований. Гидролокатор бокового обзора является одним из самых эффективных приборов для проведения подводных исследований, так как с его помощью можно быстро исследовать большие территории.

Основная проблема подводной техники — это высокая стоимость разработки и изготовления. В данном проекте мы постараемся решить проблему дороговизны изготовления гидролокатора бокового обзора.

Партнер проекта: общество с ограниченной ответственностью «Морские инновации»