Морская отрасль является одной из фундаментальных основ мировой экономики: морской транспорт, связывающий страны и континенты, обеспечивает около 90% мирового грузооборота; морская добыча полезных ископаемых уже сегодня обеспечивает свыше 30% совокупной нефтедобычи; биологические ресурсы океана и аквакультура служат одной из долгосрочных основ глобальной продовольственной безопасности.
Происходящие сейчас технологические, климатические и демографические изменения открывают уникальные возможности для российских компаний и научных центров занять ведущие позиции в различных сегментах этого глобального рынка. Одновременно, перед Россией стоят чрезвычайно амбициозные задачи освоения Арктики – главной кладовой полезных ископаемых страны в будущем и перспективного транспортного коридора между Европой и Азией, Северного морского пути.
Проекты 2019 года по этому направлению ориентированы на глобальные задачи отрасли: цифровизация и роботизация судоходства, сервисы данных, интеграция традиционных и цифровых средств навигации и судостроения.
Все направления проектной образовательной программы «Большие вызовы»
Участники были определены по результатам проведения Всероссийского конкурса научно-технологических проектов 2018-2019 года.
Генеральный директор АНО «Отраслевой центр МАРИНЕТ»
Доцент ФГБОУ ВО ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова, кандидат технических наук, методист программы «Большие вызовы» 2019 года
Заместитель начальника Морского тренажерного центра Государственного морского университета имени адмирала Ф.Ф.Ушакова, кандидат технических наук
Заведующий мастерской «Прототипирование» Образовательного Фонда «Талант и успех», координатор экспертов программы «Большие вызовы» в 2019 году
Руководитель отдела образовательных проектов ГК «СКАНЭКС», кандидат географических наук
Руководитель лаборатории оптики океана Института океанологии им П.П. Ширшова РАН, кандидат технических наук
Директор МБУ ДО «Нижегородское детское речное пароходство»
Руководитель технопарка КГТУ АНО «НБИКС»
Генеральный директор АНО «Отраслевой центр МАРИНЕТ»
Доцент ФГБОУ ВО ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова, кандидат технических наук, методист программы «Большие вызовы» 2019 года
Генеральный директор ООО «Энергоинновации»
Кандидат технических наук, доцент НИУ «МИЭТ», начальник отдела АО «ЗИТЦ», начальник отдела НИИ ВС и СУ
1. Беспилотное судно с системой поддержки принятия решения на основе дополненной реальности.
2. Создание амфибийной грузовой платформы для освоения шельфа Арктики.
3. Модель гидроэнергетической установки, использующей энергию подводных течений «Ныряющее крыло».
4. Подводный манипулятор для ТНПА TurtleROV2 с дистанционным управлением при помощи жестов рук.
5. Спутниковый мониторинг канализационных выпусков и выбросов сточных вод в прибрежной зоне Черного моря.
Описание проектов
1. Беспилотное судно с системой поддержки принятия решения на основе дополненной реальности
Руководитель проекта: Попов А.Н.
Соруководитель проекта: Бурылин Я.В.
Аннотация: в настоящее время все морские державы мира считают одним из перспективных направлений развития отрасли морского транспорта создание автономных судов, управляемых различными видами искусственного интеллекта. Преимущества автономных судов очевидны: меньше опасностей для человеческих жизней, большая грузоподъемность судна, экономия средств на системах жизнеобеспечения и топливе.
В скором времени возможно морской инженер будет отвечать за эксплуатацию не одного судна, а сразу флотилии безэкипажных судов. Причем энергетические установки будут действовать автономно в соответствии с заранее установленными стратегиями управления судовыми энергетическими ресурсами и процессами.
Разработка проекта: ФГБОУ ВО ГМУ имени адмирала Ф.Ф. Ушакова.
2. Создание амфибийной грузовой платформы для освоения шельфа Арктики
Руководитель проекта: Дьяков В.И.
Аннотация: научно-образовательный проект для получения компетенций в области создания амфибийной беспилотной грузовой платформы. В рамках проекта будут выполнены следующие работы:
— разработана 3D-модель амфибийной платформы;
— построена масштабная модель платформы;
— спроектирована и разработана система управления движением по заданным координатам, включая разработку алгоритма автономного движения;
— разработана система доставки и разгрузки груза;
— отработаны элементы всех систем беспилотной платформы;
— проведен эксперимент.
Разработка проекта: МБУ ДО «Нижегородское детское речное пароходство», Объединенная судостроительная корпорация, NBICS – КГТУ, Приволжский ПО НТИ Маринет, Радионавигационная компания.
3. Модель гидроэнергетической установки, использующей энергию подводных течений «Ныряющее крыло»
Руководитель проекта: Терентьев А.А.
Аннотация: проект нацелен на реализацию «дорожной карты» МариНет в части освоения энергетических ресурсов океана.
В океанических течениях (поверхностных и глубинных) сосредоточены огромные запасы кинетической энергии (около 7,2 - 1012 кВт ч/год), которую можно преобразовать в электрическую. Освоение всего 0,1% энергетического потенциала океана может обеспечить энергией 15 млрд человек. Всю акваторию Мирового океана пересекают течения, имеющие различные направления и скорости. Существует большое количество океанических течений со скоростями потока от 0,4 до 1 м/с, которые современными разработчиками гидроэнергоустановок даже не рассматриваются, так как считается, что использование энергии данных течений коммерчески не выгодно, ведь в настоящее время не существует технических решений для эффективного преобразования энергии потоков низких скоростей.
При таких низких скоростях течения использование традиционных преобразователей кинетической энергии потока воды в механическую – гидротурбин – является неэффективным. Например, для получения 1 кВт энергии при скорости потока 1 м/с необходима гидротурбина диаметром не менее 3,5 м, которая перекрывает примерно 10 кв.м. поперечного сечения русла реки. Установка громоздка и дорога. Снижение габаритов гидротурбин возможно при больших скоростях потока, поэтому они и нашли свое применение в напорных и рукавных конструкциях. Широко известны системы и других типов, например, аксиальные, роторные и т. п., однако они также имеют большие габариты и очень дороги.
Проблема использования такого возобновляемого источника энергии, как свободный поток текучей среды, состоит в повышении эффективности конструкций, преобразующих кинетическую энергию потока в другие виды энергии. В проекте предлагается принципиально новое и эффективное решение проблемы преобразования энергии морских, океанических, приливных и отливных течений, основанное на разработанной ООО «Энергоинновации» установки «Ныряющее крыло».
В ходе выполнения проекта будет создана модель гидроэнергоустановки «Ныряющее крыло». Проведены экспериментальные исследования установки для различных режимов работы, конструктивных параметров и скоростей течения с целью получения максимальной эффективности работы установки. Для моделирования гидродинамического потока с изменяемой скоростью, аналогичного речным и морским течениям, школьниками будет разработано и создано устройство противопотока. Противопоток будет обеспечивать ламинарное течение в объеме, необходимом для проведения экспериментальных исследований модели гидроэнергоустановки.
Разработка проекта: ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова», ООО «Энергоинновации».
4. Подводный манипулятор для ТНПА TurtleROV2 с дистанционным управлением при помощи жестов рук
Руководитель проекта: Шипатов А.В.
Аннотация: в связи с увеличением количества проводимых во многих странах исследований водных пространств (рек, озер, океанов) и выполняемых подводных работ все чаще возникает необходимость в устройствах и аппаратах, позволяющих вести наблюдение за подводными объектами, анализ и обработку получаемой видеоинформации в реальном времени, а также некоторую подводную работу. Для выполнения подобных задач был создан отдельный класс роботизированных устройств, называемых «телеуправляемые необитаемые подводные аппараты (ТНПА)».
Чтобы подводный аппарат помимо выполнения осмотровой функции мог бы выполнять какие-то действия под водой, на него предполагается установка различного навесного оборудования, в том числе и всевозможных манипуляторов. В настоящее время доступны различные способы управления подобными манипуляторами, начиная от дополнительных органов управления в составе комплекса (джойстики), заканчивая перчатками с сенсорами, надеваемыми на руки оператора. В рамках данного проекта предлагается построить систему управления подводным манипулятором при помощи анализа (в реальном масштабе времени) видеоизображения о движении кисти оператора, с последующим формированием команд управления на электронику манипулятора. Для проверки работоспособности разработанного и изготовленного прототипа подводного манипулятора он будет установлен на ТНПА TurtleROV2, будут выполнены пробные погружения.
При работе над данным проектом участники смогут познакомиться с современной САПР по разработке конструкций (SolidWorks), некоторыми схемотехническими решениями на микроконтроллерах, принципами управления двигателями постоянного тока, программированием современных микроконтроллеров с ядром Cortex-Mx, некоторыми алгоритмами и методами обработки видеоизображений. Будут выполнены следующие работы: разработка конструкции манипулятора, изготовление его прототипа, сборка устройства, разработка программного обеспечения для него, стыковка данного ПО с программным комплексом по обработке изображений кисти руки, экспериментальная отработка в составе ТНПА TurtleROV2, включая и подводную работу.
Разработка проекта: АО «ЗИТЦ», ООО «Electronic Microsystems» (ELMICS), НИУ «МИЭТ» – Зеленоград Московская область.
5. Спутниковый мониторинг канализационных выпусков и выбросов сточных вод в прибрежной зоне Черного моря
Руководитель проекта: Глуховец Д.И.
Аннотация: оценка на основе данных дистанционного зондирования Земли выбросов сточных вод в прибрежной зоне Черного моря. С использованием комплекса «Сканэкс» и полученных через него данных спутниковых снимков школьники разработают алгоритмы распознавания выбросов сточных вод и построят электронную карту мониторинга канализационных выпусков и выбросов сточных вод в прибрежной зоне Черного моря.
Разработка проекта: ИТЦ «Сканэкс».
