Przemysł Zbrojeniowy

ECA: Drony podwodne sterowane przez powietrzne bezzałogowce

  • <p>Jedna z armat 5 cali/25 kalibrów (127 mm), w lufie wciąż widoczny jest gwint fot. Paul G. Allen</p>
  • Photo: kpt. Włodzimierz Baran

Francuska grupa przemysłowa ECA opracowała system łączności DRONECOM – który łączy bezzałogowe pojazdy podwodne z dronami powietrznymi i systemami kierowania na okrętach lub brzegu. W ten sposób rozszerza się obszar jaki można zabezpieczyć bezzałogowymi systemami podwodnymi – daleko poza horyzont radiowy i zasięg akustyczny.

ECA zaproponowała rozwiązanie, które eliminuje ograniczenia w wykorzystaniu bezzałogowych systemów związane z istnieniem tzw. horyzontu radiowego i zasięgu akustycznego. Jest to szczególnie widoczne w przypadku współpracy dronów podwodnych z okrętami, kiedy ten zasięg tak naprawdę jest ograniczony do kilkunastu kilometrów (ze względu na niskie wyniesienie anten oraz ograniczenia w rozchodzenia się dźwięku w wodzie).

Tymczasem możliwości bezzałogowych pojazdów podwodnych są większe. Jeden taki dron może bowiem przeszukiwać dno morskie przez około 20 godzin z intensywnością 2 km2 na godzinę. Jeżeli zastosuje się przy tym poszukiwania z wykorzystaniem grupy np. czterech bezzałogowców to w ciągu jednego zadania możliwe jest dokładne przeszukanie akwenu o powierzchni około 150 km2. Taki obszar najczęściej „wychodzi” poza zasięg łączności radiowej i akustycznej.

W celu przesunięcia horyzontu radiowego i akustycznego, firma ECA zaproponowała wykorzystanie do retranslacji opracowany przez siebie bezzałogowy pionowzlot IT180. Z urządzeń na jego pokładzie złożono szybkie łącze komunikacyjne z podwodnymi dronami, które przekazując dane z sensorów dronów podwodnych (przede wszystkim sonarów) operatorom na okręcie (lub na brzegu) pozwala od razu na ich interpretację i - jeżeli będzie taka potrzeba - na modyfikowanie sposobu realizowania misji.

Francuzi podkreślają przy tym, że w normalnej działalności nie ma potrzeby ciągłego przekazywania w czasie rzeczywistym surowych danych rozpoznawczych z podwodnego drona, nadal istnieje jednak operacyjna konieczność okresowego przekazywania reprezentatywnych próbek danych z sensorów. Dzięki temu operatorzy mogą je analizować, aby w razie konieczności uruchomić inne misje (np. związane z szybkim zniszczeniem już wykrytych min morskich).

Problem pojawia się jednak, gdy podwodne drony są rozłożone na dużej powierzchni, a pozycje niektórych aparatów bezzałogowych są oddalone o nawet 100 km od centrum kierowania. W tym przypadku pojawiają się przede wszystkim ograniczenia związane z łącznością podwodną. Okazuje się bowiem, że zasięg urządzeń łączności podwodnej jest nieprzewidywalny na dużych odległościach poziomych – szczególnie na wodach płytkich, gdzie nie ma stałego (lub przewidywalnego) rozkładu prędkości dźwięku w wodzie. Dodatkowo. standardowe systemy oparte na falach akustycznych mają niewielką szybkość transmisji danych (najczęściej w przedziale kilkudziesięciu bitów na sekundę), co utrudnia przesyłanie tych danych z taką szybkością, by można był szybko zinterpretować informacje z sensorów podwodnych.

Najczęściej stosowanym obecnie rozwiązaniem jest więc analizowanie danych po misji, gdy zostaną one sczytane po wyjęciu dronów z wody. To jednak wiążę się z automatycznym wydłużeniem czasu całej operacji.

To właśnie dlatego Grupa ECA zaproponowała wykorzystanie bezzałogowego statku powietrznego IT180 z opuszczanym „sonarem”. Zastosowano więc rozwiązanie widoczne często na morskich śmigłowcach załogowych, jednak tam taka opuszczana stacja hydroakustyczna służy najczęściej do poszukiwania okrętów podwodnych lub „niewspółpracujących” pojazdów podwodnych.

W systemie grupy ECA wprowadzono dwie zasadnicze zmiany. Po pierwsze, sonar na IT180 służy do komunikacji (transmisji danych akustycznych), tak więc dzięki niemu tworzy się sieć współpracy pomiędzy dronami podwodnymi i dronem powietrznym.

Po drugie, „sonar” wykorzystany przez ECA pracuje na o wiele większych częstotliwościach akustycznych. Powoduje to, że urządzenia – w tym przede wszystkim system antenowy mogą być o wiele mniejsze i lżejsze (poniżej 10 kg). Mogą więc być bez problemu zabrane nawet przez niewielkie bezzałogowe pionowzloty i drony podwodne.

Zastosowanie wysokiej częstotliwości akustycznej pozwala dodatkowo na zwiększenie szybkości transmisji danych pomiędzy pojazdem a pionowzlotem. Oczywiście, teoretycznie istnieje możliwość odebrania przez statek powietrzny sygnału akustycznego wysłanego spod wody. W rzeczywistości, z powodu dużej różnicy w impedancji akustycznej pomiędzy wodą a atmosferą, większa część energii wysłanej nie trafia do anteny odbiorczej na statku powietrznym. Trzeba więc tą antenę odbiorczą zanurzyć w wodzie – i Francuzi zaproponowali właśnie takie rozwiązanie.

Utrzymanie łączności jest w tym przypadku o tyle ułatwione, że pionowzlot IT180 może z łatwością utrzymywać się bezpośrednio nad zanurzonym pojazdem podwodnym, który najczęściej porusza się z prędkością nie przekraczająca 3 w. Jeżeli do tego dołoży się niewielką odległość pionową pomiędzy nadajnikiem na dronie podwodnym i odbiornikiem na pionowzlocie przebywającym ponad nim (drony podwodne poruszają się najczęściej na głębokości kilkanastu-kilkudziesięciu metrów), to wykorzystując wysoką częstotliwość akustyczną można osiągnąć szybkość transmisji danych wynoszącą nawet kilka Mbit/s. Co więcej, szybkość tę można zwiększyć wywołując dron na powierzchnię i tworząc kanał WiFi o jeszcze większej przepustowości (oczywiście, jeśli pozwala na to stan morza).

Zasada działania systemu łączności DRONECOM proponowanego przez grupę ECA. Fot. ECA Group

Zaletą takiego rozwiązania jest dodatkowo dokładniejsze lokalizowanie pojazdów podwodnych. Pojazdy te działając przez wiele godzin pod wodą zasadniczo korzystają z systemu nawigacji inercyjnej. Jest on obarczony stosunkowo dużymi błędami, szczególnie w obecności trudnych do przewidzenia prądów morskich (np. na wodach przybrzeżnych). Stąd pozycja drona jest często korygowana poprzez wysyłanie go, co jakiś czas, na powierzchnię.

W przypadku dronów powietrznych jest o wiele łatwiej, ponieważ tutaj położenie określa się najczęściej za pomocą systemu nawigacji satelitarnej GPS. Po zanurzeniu anteny „sonaru” do wody z tej dokładnej pozycji może również korzystać pojazd podwodny, nie tracąc energii na okresowe wychodzenie na powierzchnię i ponowne schodzenie na głębokość operacyjną (w ten sposób wydłuża się czas trwania misji).

Francuzi podkreślają, że jeden bezzałogowiec powietrzny może bez problemu zabezpieczyć kilka pojazdów podwodnych, przenosząc się po prostu z jednego miejsca na drugie. Co więcej, robi znacznie szybciej niż np. drony nawodne, zapewniając cały czas większą szybkość transmisji danych.

W ten sposób zanurzony „sonar” połączony z system łączności radiowej pionowzlotu IT180 wypełnia lukę, jaka istniała w systemie dowodzenia po zanurzeniu się pojazdu podwodnego, tworząc rzeczywistą sieć komunikacyjną.

Przedstawiciele firmy ECA chcą zaprezentować nowe rozwiązanie już w czasie wystawy Euronaval 2016 w Paryżu. Chcą przy tym pokreślić, że możliwości opuszczanego „sonaru” komunikacyjnego są większe, pozwalając np. na prowadzenie łączności z okrętami podwodnymi lub płetwonurkami wykonującymi prace podwodne lub zadanie bojowe.

Komentarze (2)

  1. kij ma 2 końce

    Działa to w obie strony - przeciwnik będzie mógł i to pasywnie określić położenie okrętu używającego czegoś takiego z odległości nieporównanie wiekszej niż dotychczas.

  2. Hairy Portier

    Czy nie prościej by było, żeby dron podwodny miał holowaną boję z anteną do komunikacji radiowej z dronem latającym - retransmiterem?