В поисках нового

Перспективные разработки рождаются не только в научных институтах и конструкторских бюро. Мы подобрали несколько связанных с морем интересных технологий, создатели которых прокладывают дорогу своим изобретениям в формате стартапов.

Ледовая разведка от Drift+Noise

В полярных регионах планеты от массивных ледников время от времени откалываются колоссальные айсберги. Их длина составляет десятки километров, а по площади они сопоставимы и порой даже превосходят крупные города. Научные организации по всему миру регистрируют такие события и следят за процессом распада этих монстров, который занимает долгие годы.

Так, например, айсберг B‑9 (154 × 35 км) болтается в морях Антарктики с 1987 года и под непрерывным надзором исследователей постепенно раскалывается на части. Просидев на шельфе у ледника Мерц 18 лет, в 2010 году фрагмент В‑9В столкнулся с плавающим языком ледника и снова пришел в движение, наломав новых гигантских айсбергов. Два из них отправились в плавание вокруг континента против часовой стрелки, время от времени перекрывали вход в бухты, чем доставляли неприятности не только людям, но также птицам и морским животным.

Крупные айсберги опасны для судоходства, но в то же время невероятно красивы: кто откажется полюбоваться ими с борта экспедиционной яхты? Наблюдать такие айсберги достаточно просто, равно как и избегать встречи с ними, ведь они хорошо заметны и для приборов, и для вахтенных. Но лишь десятая часть всех свободно плавающих айсбергов возвышается над поверхностью воды, тогда как остальные дрейфуют в ее толще и являются источником серьезных проблем. Традиционно ледовую разведку проводили с воды и с воздуха, однако появление искусственных спутников добавило еще один мощный инструмент для оперативного контроля ледовой обстановки.

  • Визуализация данных спутниковых радаров Copernicus Sentinel

Немецкая компания Drift+Noise Polar Services стала одним из успешных поставщиков ледовых карт, созданных на основе данных американских, европейских и японских спутников (NASA, ESA и JAXA). Два года назад она обеспечивала картами ледовой обстановки экспедицию в бухту Содружества, организованную Heritage Expeditions, которая проходила на небольшом российском круизном судне ледового класса «Академик Шокальский» (длина 71 м, водоизмещение 2140 т). Восточная Антарктика известна обилием опасных айсбергов, и Drift+Noise передавала на борт космоснимки с разрешением 250 м на пиксель из разных источников практически в режиме реального времени. Комбинируя их, экипаж судна мог оперативно принимать решения, корректировать маршрут и осуществлять стратегическое планирование.

Для облегчения интерпретации снимков на них можно накладывать прозрачный слой, на котором красным цветом показана концентрация морского льда, что позволяет владеть ситуацией даже тогда, когда небо покрыто облаками. Для более глубокого понимания положения дел и принятия тактических решений каждые 1–4 дня Drift+Noise может предоставлять изображения с радаров европейских спутников Copernicus Sentinel‑1, разрешение которых достигает 30 м на пиксель. Это не предел, и при необходимости доступны еще более детальные снимки, полученные спутниками Copernicus Sentinel‑2.

Вступившие в силу в 2017 году новые требования Polar Code обязывают сопровождать любую активность в полярных водах соответствующими прогнозами ледовой обстановки. Сегодня информация доступна из нескольких источников, однако не все они выдают актуальные данные, ведь за сутки лед дрейфует на километры. По заявлению Drift+Noise, компания является единственной, кто предоставляет высокодетализированные прогнозы PRIIMA (Predictive Ice Images), основанные на данных спутниковых радаров и позволяющие более точно просчитывать риски.

Навигация с Aquaplot

Еще один молодой немецкий стартап под названием Gestalt Systems также работает с космическими технологиями и занимается разработкой программного обеспечения для автоматического построения судоходных маршрутов. Онлайн-платформа Aquaplot, развитие которой поддерживают бизнес-инкубатор Европейского космического агентства и Евросоюз, уже насчитывает более 12 000 пользователей по всему миру, и ее возможности позволяют не просто оценивать расстояние по воде между двумя портами. База данных Aquaplot включает свыше 17 000 точек, между которыми осуществляется прокладка маршрута, причем конечными и начальными точками могут быть не только порты, но и произвольные координаты, а пользователи выбирают разные каналы и проходы, сравнивая затраты времени и средств. Фактически речь идет об аналоге планировщиков, которые являются частью автомобильных навигаторов: здесь также можно запрещать прокладку маршрута, например, по мелководным каналам, или выбирать путь, основываясь на типе судна. Кроме того, программа может исключать из расчетов потенциально опасные зоны пиратства и военных конфликтов, числящиеся в списках Joint War Committee.

В основе Aquaplot лежит проприетарный алгоритм EvoSwarm, работающий на проверенных принципах искусственного интеллекта. Он напрямую взаимодействует с массивом данных, на которых строятся векторные карты, и при построении маршрута не опирается на историческую информацию. По словам разработчиков, EvoSwarm решает задачу тем же методом, что и человек, которому предоставили аналогичные данные (карту), только делает это более точно, за миллисекунды, и никогда не устает.

  • Маршрут из Монако в Токио можно проложить через Индийский океан, однако в данном случае выбрана опция избегать проблемных акваторий (красная зона в районе Африканского рога)

На сегодня Aquaplot в большей степени адресована коммерческому флоту, и основатели Gestalt Systems ставят перед собой амбициозную цель создать глобальную систему мониторинга грузовых судов с возможностью предсказания их перемещений. Однако ничто не мешает воспользоваться «мозгами» EvoSwarm и капитанам прогулочных яхт — по крайней мере для сравнения и оптимизации собственных расчетов.

На скользящих пузырьках

Идея подавать под днище идущего судна микропузырьки воздуха для снижения трения не нова: о воздушной смазке корпуса знали еще в XIX веке. С учетом постоянно растущих цен на топливо и все более жестких требований к чистоте выхлопных газов возможность использовать газовую «подушку» сегодня выглядит особенно привлекательной. «Стоимость» «серной директивы» ЕС (с 2020 года концентрация серосодержащих соединений в выхлопе судов на территории Евросоюза не должна превышать 0,5%) для коммерческого судоходства представляется весьма высокой: сейчас на эту индустрию приходится около 4% общего потребления ископаемого топлива и 2,5% суммарных выбросов парниковых газов, и судовладельцы стремятся всеми способами сокращать эксплуатационные расходы.

В ряде компаний уже успешно применяют воздушную смазку днища на новых судах (суперяхты с такой системой есть, например, у Lürssen), однако все сильнее ощущается потребность в модульных решениях, которые можно устанавливать во время ремонта или модернизации существующих судов. Разработкой именно таких эффективных, экономически выгодных модулей и занимается голландская компания Marine Bubble Flow.

Главная сложность проектирования систем воздушной смазки днища заключается в переносе результатов, полученных во время испытаний масштабной модели, на судно в реальных условиях. До сих пор такие системы подразумевали наличие большого числа отверстий в днище, через которые нагнетается воздух. Под днищем образуется слой пузырьков, позволяющий снизить сопротивление трения на 2–12% и сэкономить около 5% топлива. На баржах для ВВП были испытаны альтернативные решения наподобие воздушных каверн, однако их эффективность пока остается под вопросом. Так или иначе, оба способа повышают сложность и стоимость изготовления корпуса судна.

Marine Bubble Flow решила эту инженерную проблему иначе, сумев значительно повысить эффективность системы воздушной смазки по сравнению с существующими аналогами. Предложенная ею технология позволяет контролировать размер и скорость подачи воздушных пузырьков. Испытания в опытовом бассейне Делфтского технического университета показали, что потенциально сопротивление можно снизить на треть, добившись экономии топлива и уменьшения выхлопа до 10–15%. Кроме того, помимо собственно смазки корпуса, воздушная прослойка изменяет условия биологической среды на днище и снижает темпы его обрастания морскими организмами, что подтверждено рядом исследований.

По словам основателей Marine Bubble Flow, эту запатентованную систему можно установить на большинстве морских судов, и максимальный выигрыш от ее использования будет у сравнительно плоскодонных корпусов. Для этого потребуется смонтировать на днище от трех до шести модулей в виде лент шириной 0,3 м с каналами для подачи воздуха. Ленты идут от борта до борта и могут быть установлены в обычном сухом доке, например, во время очередного технического обслуживания судна, не требуя дорогостоящих конструктивных изменений корпуса.

Энергия в контейнерах

Основанный в 2017 году голландский стартап Skoon Energy занимается решением другой актуальной для индустрии проблемы, связанной с электродвижением. Если с электромоторами и приводами все более или менее понятно, то несовершенство батарей, в том числе длительность их зарядки, по-прежнему остается краеугольным камнем, препятствующим широкому распространению электрических судов. Пока инженеры по всему миру занимаются поиском способов повысить КПД элементов питания, основатели Skoon Energy предлагают использовать на судах сменные аккумуляторные модули и развивать сеть береговой инфраструктуры для их зарядки и обмена. Похожий подход уже используется, например, в норвежских фьордах, где курсируют электрические паромы, однако это локальное решение, подходящее для единственной модели судна.

Сотрудники Skoon Energy разработали мобильные модули Skoonbox на базе стандартных морских контейнеров, что обеспечивает их беспроблемную транспортировку по воде и по суше. Кроме того, они создали платформу Skoon Sailor, которая позволяет пользователям заказывать модули в нужных точках. Оплата при этом происходит по факту использования батарей, то есть действует привычная схема совместного использования (шеринг), не требующая от пользователя крупных начальных инвестиций в оборудование.

Примечательно, что Skoon Energy не ограничивает применение батарейных модулей лишь судоходством и предлагает задействовать их в различных областях, где нужны экологичные мобильные источники энергии (например, при организации фестивалей под открытым небом или на строительных площадках в центре больших городов). Начинания основателей Skoon Energy были отмечены директорами по стратегическому развитию портов Амстердама и Роттердама, и в прошлом году им была присвоена награда Innovation Funding Award за самый многообещающий стартап. Идея подобного управления энергией понравилась и концерну Damen, который подписал со Skoon Energy соглашение о взаимопонимании по этому вопросу.

Первым судном, использующим Skoonbox, станет 110-метровая баржа Borelli, которая сможет преодолевать часть пути между Роттердамом и Хенгело (город на востоке Нидерландов, у границы с Германией, расстояние около 200 км) на электротяге.

Остается вопрос: откуда Skoon Energy собирается брать электричество для зарядки сменных батарей? Ведь если для этого пользоваться энергией, которую вырабатывают, например, ТЭЦ, то на изначально «зеленой» идее появляется налет сажи. Однако основатели стартапа предусмотрели это и планируют в первую очередь использовать излишки энергии, возникающие на пиках ее производства ветрогенераторами и фотоэлементами.

Охотники за илом

Хакатоны, или марафоны программирования, нацеленные на совместную разработку прототипа приложения определенной категории, могут не только приносить значительную пользу IT-индустрии, но и помогать в решении задач крупных портов. Так, на хакатоне WPH17, организованном портом Роттердама, стояла цель в течение суток придумать программные решения насущных практических проблем вроде оптимального прогнозирования дноуглубительных работ.

Портовые службы периодически проводят батиметрические исследования, измеряя глубины с точностью до нескольких сантиметров, но эти данные обновляются всего раз в месяц и не позволяют вести эффективный мониторинг накопления ила, в разных местах происходящего с разной скоростью. Однако данные о глубине получают не только суда со специальным оборудованием, но также буксиры, лоцманские катера и прочие служебные плавсредства: все они оснащены эхолотами и ежедневно курсируют по акватории порта. Только эту информацию никто не собирает и не применяет.

  • Грамотный сбор и обработка данных эхолотов с использованием DockTech позволяет портам мониторить заиливание акватории почти что в реальном времени

Стартап DockTech предлагает использовать результаты этих измерений (точность в пределах 100 мм) и обрабатывать их c помощью разработанного Google алгоритма «сверхвысокого разрешения». Он позволяет, используя массив не слишком точных единичных замеров, визуализировать постоянно обновляющуюся форму поверхности дна в высоком разрешении. Кроме того, наблюдая динамику изменения донных отложений на протяжении некоторого времени, можно предсказывать их поведение и планировать дноуглубительные работы.

Конечно, в мире не так много марин, сопоставимых по площади с портом Роттердама, однако эту технологию, требующую минимальных затрат, вполне можно применять и в меньшем масштабе, особенно если появится возможность получать данные с эхолотов прогулочных судов.

SUBA для Архимеда

Компания AiCT предлагает собственное решение знакомой каждому дайверу задачи. Новички, погружающиеся с аквалангом, на первых порах сталкиваются с двумя проблемами: им необходимо научиться быстро и вовремя «продувать» уши и контролировать свое положение и перемещение в толще воды за счет изменения плавучести. Если первое во многом зависит от индивидуальных особенностей организма, то с плавучестью дело обстоит так же, как с педалью сцепления у тех, кто впервые сел за руль автомобиля с механической коробкой передач. Под водой человеку одновременно приходится решать множество задач, и, чтобы безопасно получать удовольствие от погружений, навык контроля плавучести должен быть отточен до автоматизма.

Изобретатели из AiCT разработали SUBA (Smart Underwater Buoyancy Assistant) — систему автоматического поддержания нейтральной плавучести на заданной глубине и контролируемого всплытия с безопасной скоростью. SUBA включает четыре компонента: продвинутый подводный компьютер с проприетарным программным обеспечением (поддерживает CCR-ребризеры); трансмиттер, передающий информацию о запасе газа; контроллер впуска и выпуска газа, а также специальные компенсаторы плавучести.

По словам основателей AiCT, за пять лет разработки и тестирования SUBA они усовершенствовали пилотные образцы для разных условий, включая ледяную воду, и более половины опрошенных ими аквалангистов-любителей проявили интерес к использованию этого устройства. Однако у опытных дайверов SUBA может вызвать скептическую реакцию, поскольку применение «ассистента плавучести» можно сравнить с беспилотным автомобилем, где скоростью и ускорением управляет бортовой компьютер, а человек может перехватить управление только в критической ситуации.

  • Компенсатор плавучести SUBA похож на обычный дайверский жилет, но позволяет осуществлять автоматическую подачу и сброс газа

Тем не менее SUBA способна стать пропуском в подводный мир для тех, кому сложно освоить управление плавучестью, а также для людей с ограниченными физическими возможностями. Кроме того, система придется к месту в тех случаях, когда необходимо продолжительное время выполнять какую-либо работу на заданной глубине, например обслуживать объекты марикультуры, исследовать затонувшие объекты, собирать научные образцы или чистить подводные конструкции от обрастания.

Текст Антон Черкасов-Нисман Рисунки Андрей Андреев

Яхты

Рождение «Черной акулы»

Эта огромная стальная конструкция с фрагментом киля, словно перышко на волнах, покачивалась над бетонным полом на паутине тросов циклопического козлового крана. В атмосфере явственно ощущались волнение и торжественность момента, нарастающие по мере того как на сцене появлялся соответствующий реквизит...

Новости

Россия на пьедестале чемпионатов мира и Европы по водно-моторному спорту

С 10 по 12 мая в португальском Портимао прошел первый этап чемпионата мира — 2019 по аквабайку.

Яхты

Selene 60

Такое обозначение яхты-траулера не позволяет достоверно идентифицировать судно. Важно знать, что написано дальше: Classic Explorer (Trawler), Ocean Explorer (Expedition) или Ocean Clipper. Во многом это три разные лодки.
По теме

Вокруг света за 74 дня

Сложнейшая одиночная кругосветка Vendée Globe вновь завершилась триумфом Франции. Армель Ле Клеак не только пришел к финишу первым, но и серьезно обновил рекорд гонки, преодолев 27 455 морских миль за 74 дня, 3 часа и 35 минут.

Лодки, которые мы выбираем

Чем руководствуются люди, выбирая себе судно? Каковы их ожидания при покупке и насколько результат им соответствует? Разные люди, разные лодки… Но вот что об этом говорит Владислав Гусев, бизнесмен из Иркутска, недавно ставший владельцем итальянского Absolute 56 Fly.

Столкновение на старте 9 этапа Volvo Ocean Race

Как сообщают французское издание Le Télégramme и информационное агенство AFP, на старте 9 этапа кругосветной гонки произошло столкновение тримарана и RIB'а. Пострадали четыре человека.

Не медленно и верно

Продолжая цикл статей о яхтенной индустрии разных стран, рассказываем об Эстонии.