Bezzałogowy BIZON dla Sił Zbrojnych RP

BIZON - bezzałogowe wsparcie dla lotnisk

Pojazd, pokazywany na MSPO 2021 w formie funkcjonalnego prototypu, powstawał od lutego tego roku, ale sama koncepcja zrodziła się jeszcze na przełomie 2018 i 2019 roku. Impulsem były przede wszystkim czynniki bezpośrednio wpływające na przebieg wykonywania badań terenowych EFL o nawierzchniach naturalnych, w tym dostęp do strefy zastrzeżonej lotniska oraz warunki nocne prowadzenia badań. Natomiast dopełnieniem okazało się zaangażowanie Zakładu Lotniskowego ITWL w proces przygotowania szkolenia personelu Wojsk Specjalnych i Sił Powietrznych do realizacji zadań związanych między innymi z wyborem i oceną przydatności nawierzchni naturalnych do wykorzystania jako Inne Miejsca Startów i Lądowań wojskowych statków powietrznych (WSP). Obecnie, wypracowane rozwiązanie (wynalazek) jest objęte patentem nadanym przez Urząd Patentowy RP po trwającej około dwóch lat procedurze sprawdzającej (Pat.237034).

Uznano, że badanie naturalnych nawierzchni EFL - które zgodnie z obowiązującymi wymaganiami międzynarodowych organizacji lotniczych, tj. ICAO i EASA oraz krajowej normy obronnej NO-17-A503: 2017 w każdym porcie lotniczym, bazie lotniczej oraz lotnisku aeroklubowym powinno być wykonywane co najmniej raz w roku - jest procesem kłopotliwym i bardzo uciążliwym. Na całym świecie bowiem sprawdzeń takich aktualnie dokonuje się metodą punktową w sposób ręczny i głównie w warunkach nocnych z wykorzystaniem sondy dynamicznej stożkowej (DCP – Dynamic Cone Penetrometer). Siłą rzeczy mają one niestety charakter punktowy i nie pozwalają na uzyskanie pełnego obrazu rzeczywistego stanu nośności ocenianych nawierzchni.

Tymczasem bezzałogowy BIZON proponowany przez ITWL i Dobrowolski sp. z o.o. dokonuje pomiaru ciągłego, generując niewielką koleinę na całej, zadanej i zaplanowanej mu trasie. Służy do tego specjalnie zaprojektowany układ trzech kół w centralnej części urządzenia. Dwa z nich pełnią funkcję kół prowadzących określających poziom odniesienia, natomiast trzecie (środkowe) jest kołem pomiarowym, które jest dociskane z określoną siłą, aby uzyskać wymagany nacisk jednostkowy. Zestawienie parametrów uzyskanej koleiny oraz odpowiadającej jej konfiguracji układu pomiarowego pozwala na zobrazowanie rzeczywistego stanu nośności ocenianych nawierzchni EFL.

W istniejącej obecnie konfiguracji BIZON wywiera nacisk jednostkowy odpowiadający rzeczywistym obciążeniom pochodzącym od kół goleni głównych samolotów transportowych eksploatowanych przez Siły Zbrojne RP, w tym np. C-130 Hercules. Docelowo możliwe są jednak dowolne ich konfiguracje. Nacisk jednostkowy już teraz można uzyskiwać praktycznie dowolny, natomiast ze względu na różne właściwości opony będą też dostępne odpowiednie zestawy kół pomiarowych do BIZONA.

W przypadku kiedy badana nawierzchnia ma niewystarczającą nośność, wytwarzająca się koleina jest zbyt głęboka. Rejestrują to czujniki na siłownikach hydraulicznych układu kół pomiarowych, a opracowany system komputerowy tworzy w oparciu o pozyskiwane w ten sposób dane pełną dokumentację z badań wraz z mapą nośności badanych nawierzchni EFL. To ogromne ułatwienie dla inżynierów, którzy do tej pory w oparciu o punktowe, ręczne badania musieli opracować obszerną dokumentację z badań terenowych.

Teraz ma powstawać jeden dokument, automatycznie generowany i połączony z mapą opartą o dane uzyskane z systemu nawigacyjnego platformy INS/GPS RTK. Obsługę urządzenia można prowadzić z poziomu komputera z zainstalowanym autorskim oprogramowaniem opracowanym przez ITWL. Standardowy zasięg łączności z pulpitem operatora z zachowaniem widoczności anten to 30 km. BIZON realizuje swoje zadanie w sposób autonomiczny za pomocą opracowanego w ITWL autopilota oraz modułu wykrywania przeszkód. 

Konstrukcja

Sam BIZON jest pojazdem o masie ok. 3 ton, który wykorzystuje napęd elektryczny. Porusza się na kołach z nakładanymi gąsienicami, które służą przede wszystkim do zmniejszenia nacisku jednostkowego samego urządzenia, tak aby nie uszkadzał on badanej nawierzchni. Nacisk ten jak na razie udało się zredukować do 0,6 kg na cm². Urządzenie wyposażone jest w trzy silniki elektryczne każdy o mocy 10 kW, z czego dwa zapewniają napęd pojazdu, a jeden sterowanie układem hydraulicznym zasilającym zespół pomiarowy. Masa BIZONA, gabarytami przypominającego mały samochód miejski, ma docelowo zostać zmniejszona, ponieważ obecne baterie ołowiowe zostaną zastąpione powszechnie dzisiaj stosowanymi i lżejszymi litowo-jonowymi.

Urządzenie może sprawnie poruszać się w terenie dzięki autorskim rozwiązaniom opracowanym w ITWL, przede wszystkim elektronice i układom elektrycznym. Instytutowy jest m.in. autopilot, który jest tutaj jednostką centralną i zarządza pozostałymi modułami. System pokładowy oparty został o szynę CAN dzięki czemu do urządzenia można podłączać kolejne moduły i sensory, bez modyfikacji jednostki centralnej.

Autopilot wspomagany jest przez moduł wykrywania przeszkód. To oddzielny komputer, który przetwarza dane z pokładowych czujników takich jak: lidar, radary, kamery, czujniki zbliżeniowe. Moduł ten ma za zadanie wygenerowanie poprawek kierunku jazdy w celu zapewnienia bezpieczeństwa autonomicznej realizacji misji. BIZON wyposażony został w elektroniczny moduł układu pomiarowego, który wypracowuje sygnały sterujące układem hydraulicznym, a następnie sprzężeniem zwrotnym uzyskuje dane pomiarowe z wbudowanych enkoderów oraz czujników ciśnienia. Jego zadaniem jest automatyczne dobranie siły nacisku według zadanych wartości. Wszystkie te rozwiązania wraz z innymi, takimi jak system oświetlenia, strona wizualna projektu, czy rozwiązania konstrukcyjne są dziełem konsorcjum ITWL i firmy Dobrowolski sp. z o.o.

Program badawczo-rozwojowy systemu ma trwać, zgodnie z harmonogramem NCBiR, do końca 2022 roku i do tego czasu powinna nastąpić jego certyfikacja. Od początku roku kolejnego może się rozpocząć jego uprzemysłowienie, czyli innymi słowy produkcja seryjna. Zgodnie z obecnymi planami produkcję tą prowadziłaby firma Dobrowolski sp. z o.o., która jako znany producent sprzętu lotniskowego ma odpowiedni potencjał jak i możliwości oferowania tego sprzętu w kraju i za granicą. Jeszcze w tym roku BIZON ma zostać przedstawiony na światowym rynku na targach sprzętu lotniskowego w Monachium, tj. Inter Airport Europe 2021. Po raz pierwszy system zagości tam jednak jedynie w formie materiałów promocyjnych, ponieważ prototyp będzie w tym czasie poddawany badaniom poligonowym.

Po rozpoczęciu produkcji urządzenie ma być sprzedawane cywilnym portom lotniczym i wojskowym bazom lotniczym, bądź podmiotom specjalizującym się w wykonywaniu tego rodzaju usług dla klientów zewnętrznych.

Dodatkowe funkcje i przyszłość

Jak przekonują pracownicy ITWL BIZON może pełnić także inne funkcje niż prowadzenie badań naturalnych nawierzchni lotniskowych. Już obecnie prezentowany prototyp ma zabudowane lądowisko dla rozpoznawczego mikro-BSP BZYG, który po wydaniu komendy może wystartować z pokładu BIZONA po automatycznym otwarciu przestrzeni ładunkowej. BZYG rozszerza zakres funkcjonalności BIZONA o poszukiwanie niebezpiecznych, luźnych przedmiotów (FOD - Foreign Object Damage) na terenie lotniska lub patrolowanie jego infrastruktury. Innym jest zamontowanie w BZYGu emitera dźwięku. Dzięki niemu system może być wykorzystywany także do odstraszania ptactwa na terenie portu lotniczego bądź bazy lotniczej.

Na koniec warto dodać, że specjaliści z ITWL mają wiele pomysłów co do tego jak dalej rozwijać projekt. Ponieważ wszystkie rozwiązania umożliwiające jego sterowanie i działanie autonomiczne już powstały, uważają że modyfikacje silników czy podwozia nie będą stanowiły już większego problemu. W związku z tym widzą jego zastosowanie jako platformy bezzałogowej do innych działań, takich jak np. dostarczania środków bojowych na pole walki, transportu rannych, albo jako pojazdu rozpoznawczego czy też środka rażenia ogniowego. W bazach lotniczych po integracji z pociskami rodziny Grom/Piorun mógłby też stanowić ruchomy element systemu obronnego. Inną ścieżką rozwojową produktu może być także zastosowanie pojazdu do badania parametru nośności dolnych warstw konstrukcyjnych nawierzchni drogowych, a także podtorza dróg szynowych.

Przede wszystkim jednak BIZON umożliwi wprowadzenie do branży Infrastruktury lotniskowej, drogowej i inżynieryjnej nowatorskiej metody oceny nośności oraz monitorowania stanu nawierzchni lotniskowych i drogowych, innowacyjnej w porównaniu do obecnie stosowanych metod punktowych.

Artykuł przygotowany we współpracy z ITWL