РОБОТОТЕХНИКА

ПОДВОДНЫЕ МАНИПУЛЯТОРЫ

Некое подобие непосредственно управляемого механического манипулятора было установлено еще на первых глубоководных водолазных костюмах. В 50-х годах интерес к глубоководным ра­ботам возрастает как в военно-морских, так и в гражданских кругах.

Вслед за первыми работами, которые использовали модель 300 фирмы «Дженерал Миллс» в качестве манипулятора для пла­вательного бассейна, был модифицирован манипулятор модели 500 и установлен на трактор, способный работать на глубинах около 1500 м; это устройство использовалось в Тихом океане.

Батискаф «Триест» оснащался подводным вариантом манипу­лятора модели 150, всесторонне модифицированным, снабженным пневматическими стабилизаторами для компенсации изменений давления и заполненным маслом. При этом эффективная гермети­зация подвижных сочленений при перепаде давлений оказа­лась неосуществимой, вследствие чего возникла необходимость
в установке подводного оборудования на давление, в точности соответствующее глубине работы в настоящий момент.

Трудности, с которыми здесь пришлось столкнуться, связаны с изолирующими материалами, износом щеток и созданием предо­хранительных фрикционных муфт, работающих в герметической масляной среде. При подводном использовании гидравлических двигателей также возникают некоторые трудности, в том числе связанные с утечками, поэтому в настоящее время отдают пред­почтение электрическим двигателям.

Использование подводных робототехнических устройств при разработке месторождений полезных ископаемых, подъеме зато­нувших кораблей и бурении нефтяных скважин, вероятно, будет расширяться в последующие несколько лет. Эффективное умень­шение веса подобных устройств при погружении является их достоинством.

Для глубоководных работ в океане применялись дистанционно управляемые тягачи, снабженные зрительным, акустическим и магнитным устройствами обнаружения [28]. Хорошо известно французское устройство «Кэпсаб», созданное фирмой «Технические средства Луи Менара» в Париже [45], которое использовалось для постановки якорей на больших глубинах. Спуск «Кэпсаба» под воду управляется инжекцией сжатого воздуха в большой балластный резервуар, расположенный в верхней части устрой­ства. Воздух вытесняет воду из резервуара, благодаря чему можно получить диапазон от положительной плавучести в 1800 кг до отрицательной плавучести в 1200 кг. Закачивание и удаление воз­духа управляется по кабелю оператором, находящимся на судне. Объем воздуха во время погружения автоматически поддержи­вается постоянным за счет подачи добавочного воздуха. «Кэпсаб» может применяться для постановки якорей массой от 5000 до 400 000 кг на глубинах порядка 200 м.

Советский придонный телеуправляемый робот «Краб» [56] использовался для исследования подводного хребта, поднима­ющегося с глубины 2100 м, вершина которого располагается всего лишь в 60 м ниже водной поверхности. «Краб» оснащен акустическим глубинным искателем, который используется для прекращения спуска аппарата в пяти метрах от дна. Затем вклю­чается освещение и начинает работать встроенная телевизионная камера. «Краб» оснащен манипулятором, с помощью которого он может собирать образцы.

Полагают, что в 1968 г. в эксплуатации находилось более 40 подводных исследовательских судов; из них 33 принадлежали США, четыре —Советскому. Союзу, по три — Японии и Франции и один — Англии.

У американской тележки «Алюминаут», которая вместе с дру­гой тележкой под названием «Алвин» использовалась при поиске потерянной у берегов Испании в 1966 г. водородной бомбы, ме­ханические «руки» по 5 м длиной. Для некоторых подводных при - 1Й8

менений требуются очень длинные руки, в связи с чем возникают трудности управления. Причинами являются ограниченное про­странство, отводимое для оператора, инерционность руки и вяз­кость воды, в которой движется эта рука. Кроме того, вследствие малых размеров основной тележки, реакция на действие руки, кисти и на вес груза может привести к нежелательном}' движению тележки, вызванному противодействием.

Если рука устанавливается на подводном судне, необходимо сделать ее легко и полностью отделяющейся от судна в случае аварии, поскольку безопасность подводного экипажа должна быть превыше всего. Компенсация давления, о которой уже шла речь, может помочь предотвратить «судорожные» движения конечностей, когда с изменением глубины изменяется давление воды.

Трудности, возникающие при непосредственном управлении человеком подводными манипуляторами (оператор не может оста­ваться под водой бесконечно долго, и подъем и спуск могут зани­мать продолжительное время), стимулируют развитие дистанционно управляемых устройств, которые позволяют оператору, воору­женному телевидением, оставаться на поверхности.

Робототехническое устройство для сбора придонных образцов было создано фирмой «Терресеч» [34]. Оно представляет собой высокий цилиндр с четырьмя закрепленными на нем ногами. Устройство опускается на заданное место с гидрографического судна и затем работает автоматически, добывая неразрушенные образцы придонной мантии. Тяжелый груз поднимается сжатым воздухом, затем освобождается и падает на наковальню, заставляя трубку для сбора образцов углубиться в морское дно и получить 5 см внутреннего образца. Информация о числе ударов и глубине проникновения в породу может, если позволяет погода, пере­даваться по проводам на надводное судно, которое, однако, может не находиться в фиксированном положении, поскольку и углубление, и взятие проб, и увеличение плавучести для возвра­щения на поверхность автоматически выполняются самим робо­том — сборщиком образцов.

Военно-морской флот США располагает необитаемым погру­жаемым аппаратом в форме торпеды, предназначенным для под­ледных исследований [69]. У этого устройства фибергласовый корпус длиной около 3 м, и оно может работать на глубинах до 30 м и расстояниях до 3 км от места погружения. Устройство развивает скорость 5,6 км/ч и имеет автономность 10 ч.

Подводные манипуляторы, управляемые с поверхности (6). Наиболее известный аппарат, управляемый оператором, находя­щимся на поверхности,— устройство «Карв», принадлежащее военно-морской артиллерийской базе на Китайском озере в США. Этот аппарат используется главным образом для извлечения сна­рядов после испытательных стрельб. В общей сложности 37 таких извлечений было выполнено до того, как «Карв» использовался

189

для извлечения потерянной у берегов Испании водородной бомбы, находившейся на глубине около 750 м.

Французская коммерческая «Генеральная компания по раз­витию оперативного исследования подводного пространства» вла­деет подобным судном, известным под названием «Теленаут». Это устройство передвигается в любом направлении на глубинах до 1000 м. Рука, установленная на «Теленауте», может манипули­ровать грузом 50 кг на расстоянии 1,1 м от судна. У «Теленаута» очень открытая конструкция, поскольку автоматически работа­ющее устройство не нуждается в большом герметичном кор­пусе.

Наличие нефти и газа под морским дном стимулирует производ­ство роботоподобных бурильных средств, особенно после недав­них несчастных случаев при бурении с вышки в плохую погоду. Полностью располагающиеся под водой бурильные и исследова­тельские средства с дистанционным наблюдением или управлением с поверхности (или даже с берега) вызовут большой интерес у неф­тяных и рудообрабатывающих компаний, поэтому такие средства почти наверняка будут производиться.

В настоящее время «Мобот» фирмы «Шелл» может приблизиться к подводной скважине и закрепиться на ней. Он может передви­гаться вокруг скважины, работая инструментами, подобными гаечному ключу. «Мобот» имеет форму трубы высотой около 7,5 м; его вес в погруженном положении около 1500 кг. Подобное устрой­ство представляет собой и «Юнимо».