Дистанционно управляемые средства для гуманитарного разминирования..

Дистанционно управляемые средства для гуманитарного разминирования.

Батанов Александр Федорович
Грицынин Сергей Николаевич
Муркин Сергей Владимирович

ДИСТАНЦИОННО УПРАВЛЯЕМЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ГУМАНИТАРНОГО РАЗМИНИРОВАНИЯ
(по материалам зарубежных источников)

Широкомасштабное применение мин в локальных военных конфликтах привело к неожиданно опасному результату: простое и давно знакомое средство заграждения превратилось в оружие массового поражения замедленного действия.

По приблизительным оценкам ООН на минных полях ежегодно гибнет более 24000 человек, и, по крайней мере, вдвое большее число людей получает тяжелые ранения, требующие длительного лечения и приводящие, как правило, к ампутации конечностей.

По статистике Международного Красного Креста среди пострадавших военных не более 10%, основными жертвами минного оружия становятся мирные люди, главным образом женщины и дети. Выжившие после встречи с миной уже никогда не смогут играть активную роль ни в семье, ни в обществе. Забота о калеках тяжким бременем ложится на их семьи.

Массовое минирование наносит также значительный материальный ущерб: обширные участки земли до их полного разминирования выбывают из сельскохозяйственного оборота; из-за мин беженцы и перемещенные лица боятся возвращаться домой; реальное или подозреваемое присутствие мин исключает доступ к остро необходимым ресурсам и услугам, препятствует восстановлению экономики после военного конфликта и подрывает нормальное социально-экономическое развитие.

Массовые жертвы в ходе локальных вооруженных конфликтов мирного населения в результате действия противопехотных мин (ППМ) привели к созданию национальных и международных общественных движений, выступающих за полное запрещение и уничтожение указанного вида оружия.

Наиболее влиятельная организация из их числа Международная кампания за запрещение мин – в 1997 г. стала лауреатом Нобелевской премии мира. Большинство европейских стран полностью сняли противопехотные мины с вооружения своих армий.

Именно эти государства инициировали принятие в 1993 г. резолюции ООН № 48/75, призывающей все страны мира ввести мораторий на экспорт противопехотных мин; принятие в мае 1996 г. II Протокола “О запрещении и ограничении применения мин, мин-ловушек и других устройств к Женевской конвенции 1980 года “О запрещении или ограничении применения конкретных видов обычного оружия, которые могут считаться наносящими чрезмерные повреждения или имеющими неизбирательное действие” (Конвенция о «негуманном» оружии), а также ведение переговоров и принятие Конвенции о запрещении противопехотных мин.

В ряде стран производство мин полностью прекращено и идет постепенное уничтожение минных запасов. Тем не менее, около сотни специализированных предприятий 55 стран ежегодно выпускают более 10 млн. мин только на экспорт.

Согласно статистике ООН, к настоящему времени на территории 69 стран мира уже установлено более 110 млн. мин. По различным оценкам ежегодно устанавливается от 2 до 5 млн. боеприпасов, а извлекается только 100 тыс.

В результате количество устанавливаемых мин превышает число уничтожаемых.

Радикально ускорить процесс разминирования, применяя существующую технику, невозможно.

Тренированные саперы обследуют обширные территории дециметр за дециметром, при этом производительность одного специалиста – от силы 50 м2 в день. К тому же проблема не только в сроках – стоимость обезвреживания одной мины составляет от $300 до $1000.

Страны “третьего мира”, на территории которых расположено подавляющее количество минных заграждений, не способны собственными силами решить проблему разминирования, поскольку это требует больших расходов.

Главные усилия по организации и материальному обеспечению соответствующих мероприятий предпринимает ООН в рамках оказания гуманитарной помощи слаборазвитым странам.

Зарубежные специалисты отмечают, что снизить стоимость и повысить темпы поиска, обезвреживания и уничтожения современных мин можно только путем разработки новых технических средств, в частности, робототехнических комплексов.

Говоря о робототехнических комплексах для разминирования, следует четко различать:

— военные комплексы;
— дистанционно управляемые полицейские роботы для проведения взрывотехнических работ;
— роботы для гуманитарного разминирования.

Военные роботы-саперы предназначены для проделывания проходов в минных полях в условиях огневого противодействия противника. Скорость передвижения более важна, чем фактор безопасности. Как правило, для разминирования используют дистанционно управляемые танки, оборудованные колейными катковыми или ножевыми тралами. Приемлемым считается уничтожение или удаление 80 % мин.

Полицейские роботы используются для поиска и уничтожения самодельных взрывных устройств, обычно в городских условиях, и для проведения разминирования на больших площадях крайне не эффективны.

К робототехническим комплексам для гуманитарного разминирования относят широкий класс устройств – от комплекта стандартизированных модулей, превращающих обычное транспортное средство в дистанционно управляемое, до полностью автономных мобильных роботов, способных самостоятельно, без участия человека, находить и уничтожать мины.

К настоящему времени наиболее отработанными являются дистанционно управляемые устройства для поиска мин и сплошного разминирования минных полей. Работы по созданию автономных роботов-саперов, проводимые многочисленными компаниями и научно-исследовательскими организациями, находятся на начальной стадии.

Следует отметить, что гуманитарное разминирование в основном связано с наземными противопехотными минами, поэтому предлагаемое многими фирмами оборудование рассчитано на уничтожение только противопехотных мин и не может быть использовано против противотанковых, донных и т.п.

К устройствам для гуманитарного разминирования предъявляются следующие требования:

— низкая стоимость;
— гарантированная безопасность для оператора;
— простота конструкции, отсутствие необходимости доводки и сложной регулировки на месте применения;
— устойчивость к взрывам противопехотных мин, отсутствие серьезных повреждений при взрывах мин противотанковых;
— обслуживание местным персоналом, с использованием местных материалов;
— мобильность – желательно, чтобы устройство передвигалось самостоятельно, без привлечения вспомогательного оборудования;
— транспортабельность.

Разработка устройств ведется по двум основным направлениям – поиск мин и сплошное разминирование местности.

Поиск мин является очень сложной задачей. Современные ППМ имеют малые размеры и содержат очень мало металла, что делает практически невозможным их обнаружение с помощью штатного индукционного миноискателя.

Самым надежным методом поиска на сегодня является ручное зондирование почвы с шагом 3 см на глубину до 50 см специальным щупом. Этот метод медленен, трудоемок и чрезвычайно опасен, но в настоящее время он единственный обеспечивает требуемые ООН 99,6% обнаружения мин.

Поскольку поиск ППМ считается наиболее сложной частью процесса разминирования, значительная часть научно-исследовательских работ направлена на его совершенствование путем автоматизации решения задачи обнаружения, увеличения скорости обнаружения, улучшения способности отличать мину от металлических осколков и защиты оператора.

С целью сокращения материальных затрат и сроков разработки для обнаружения мин используются приборы, разработанные для промышленности и приспособленные для поиска мин, в частности, нелинейный радиолокатор, тепловизор, ультразвуковой локатор, химический анализатор (“электронный нос”).

Разработка аппаратуры для поиска – это только часть проблемы. Очень важно иметь надежное и безопасное для оператора средство перемещения датчиков миноискателя над поверхностью минного поля или заминированной дороги.

В настоящее время разработаны и испытаны дистанционно управляемые машины, позволяющие обнаруживать мины (пока только противотанковые) при движении по дорогам или слабопересеченной местности со скоростью до 10 км/час.

Так, израильская фирма ELTA Еlectronic Industries предлагает дистанционно управляемую машину высокой проходимости, оснащенную нелинейным радиолокатором и телекамерами (фото 1*). Кроме того, на машине могут быть установлены индукционный миноискатель и тепловизор.

Утверждается, что машина способна обнаруживать мины как в металлических, так и в пластмассовых корпусах в полосе шириной 2 – 3 м и на глубине 0,3 15 м при движении со скоростью до 4 м/с.

Широкие колеса обеспечивают очень низкое давление на опорную поверхность, что позволяет машине передвигаться без опасности подорваться на минах нажимного действия, имеющих усилие срабатывания в пределах 700 – 2500 Н.

Фото 1. Робототехническая система поиска мин

* В статье используются фотографии, опубликованные в Internet

Весьма перспективным считается поиск мин с помощью беспилотных летательных аппаратов.

Компанией Schiebel Technology разработан комплекс Camcopter, предназначенный для разведки минных полей.

В состав комплекса Camcopter входят:

• малогабаритный дистанционно управляемый вертолет (фото 2), оснащенный телевизионной камерой и подфюзеляжной платформой, на которой устанавливаются необходимые датчики, например, тепловизор;
• наземная станция управления, включающая модули управления полетом, навигации и управления платформой (фото 3).

Фото 2. Малогабаритный дистанционно управляемый вертолет Camcopter

а) пульт управления полетом	б) монитор станции управления

Фото 3. Станция управления вертолетом Camcopter

 Комплекс Camcopter имеет модульную конструкцию и может перевозиться к месту применения на легковом автомобиле. Для развертывания комплекса и управления вертолетом нужен всего один человек.

Вертолет выполнен из легких высокопрочных материалов; масса его составляет 40 кг. Надежный двухтактный бензиновый двигатель мощностью 15 л.с. обеспечивает полет со скоростью 90 км/ч, набор высоты со скоростью 185 м/мин и подъем 25 кг полезной нагрузки на 1000 м. Максимальное время полета – 6 часов, радиус действия – 10 км.

Вертолет управляется вручную или автоматически. При автоматическом управлении полет выполняется по маршруту, предварительно запрограммированному на станции управления. Оператор контролирует полет по монитору и, если нужно, может прервать программу, выполнить необходимые маневры в ручном режиме, а затем вернуться к автоматическому полету.

Устойчивость на маршруте обеспечивается инерциальной навигационной системой, которая содержит гироскоп, акселерометры и связана с приемником сигналов глобальной спутниковой системы позиционирования (GPS – Global Positioning System).

Приемопередатчик на борту вертолета принимает управляющие команды и непрерывно передает на наземную станцию данные с разведывательной аппаратуры и координаты машины.

На экран монитора станции управления постоянно выводятся изображение со встроенной телекамеры вертолета и цифровая карта исследуемой местности, на которой отображаются текущее положение летательного аппарата, запрограммированный маршрут и данные разведки местоположение миноподобных объектов.

Оператор анализирует взаимное расположение отметок от предполагаемых мин и принимает решение о принадлежности минного поля к тому или иному типу, учитывая при этом особенности постановки минных полей различными способами: с воздуха, системами залпового огня или вручную. Окончательным результатом воздушной разведки являются точные географические координаты минного поля.

Основным достоинством воздушной разведки минных полей является высокая производительность и низкая стоимость.

К недостаткам следует отнести практическую невозможность обнаружения 1 – 2 мин, так как их легко спутать с расположенными на поверхности земли другими предметами, и ограниченные возможности по обнаружению мин, установленных в грунт, поскольку в этом случае возможность обнаружения в значительной мере зависит от того, насколько мина нарушает поверхностный покров.

Практика показала, что ни одно из применяемых устройств не может рассматриваться как панацея.

В настоящее время рядом научно-исследовательских организаций ведется разработка робототехнических систем для поиска мин, содержащих массив чувствительных элементов, основанных на разных физических принципах, обеспечивающих надежное обнаружение мин различных конструкций;

вычислительное устройство для автоматической интерпретации и обработки данных от датчиков;

приемник GPS и геоинформационную систему для отображения карты минного поля и записи координат найденных мин.

Под сплошным разминированим (в англоязычных источниках используется термин clearance – очистка) понимают удаление, разрушение или обезвреживание мин и неразорвавшихся боеприпасов с целью подготовки земли к хозяйственному пользованию.

Можно выделить три основных направления создания робототехнических средств для сплошного разминирования:

• разработка комплектов приборов и устройств, позволяющих переоборудовать серийные машины-тральщики в роботизированные или дистанционно управляемые комплексы;
• разработка на базе серийных машин, с максимально возможным использованием серийных агрегатов и узлов, универсальных роботов, оснащенных комплектом сменного оборудования;
• разработка специальных роботов, предназначенных для уничтожения определенного типа мин.

Наиболее быстрым считается разминирование с помощью специальных механических устройств – катковых, ножевых и цепных тралов.

Эти устройства разработаны для проделывания проходов в минно-взрывных заграждениях и не предназначены для очистки больших площадей. Кроме того, для их работы требуются мощные машины-тральщики, типа танка или тяжелого трактора.

С целью вывода водителя за пределы минного поля и обеспечения возможности автоматической работы тральщика фирма Omnitech Robotics International разработала комплект дистанционного управления STS (Standardized Teleoperation System), позволяющий превратить любое транспортное средство в роботизированный комплекс (фото 4).

Фото 4. Комплект дистанционного управления STS

В комплект входят два набора модулей. Модули первого набора – антенна, пульт управления и радиопередатчик системы аварийного отключения – находятся на посту управления.

Второй набор, включающий антенну, цветные видеокамеры на поворотных устройствах, приводы и блок управления приводами, а также блоки переключения режимов, передачи видеосигнала, микрофонов и приемника системы аварийного отключения, располагается на машине.

STS обеспечивает:

• управление двигателем (пуск и останов, регулирование числа оборотов);
• торможение;
• переключение передач;
• поворот;
• управление навесным тралом (подъем, опускание, наклон);
• обратную видео- и акустическую связь.

Важной особенностью комплекта является сохранение возможности ручного управления машиной. Переход от автоматического режима к ручному осуществляется простым переключением тумблера.

К настоящему времени уже установлено более 60 комплектов STS.

Среди переоборудованных машин – танки-тральщики Panther I и II, применяемые при очистке минных полей в Косово и Боснии (фото 5), тяжелые тракторы Caterpillar D7G (фото 6), многоцелевые автомобили Hummer и бронированные инженерные машины M9.

Фото 5. Танк-тральщик Panther II, оборудованный катковым тралом

Фото. 6. Дистанционно управляемый трактор Caterpillar D7R, оборудованный ножевым тралом

По заказу МО США в рамках научно-исследовательской программы гуманитарного разминирования была разработана дистанционно управляемая машина для удаления мин и неразорвавшихся боеприпасов ETODS (Enhanced Teleoperated Ordnance Disposal System).

Этот робототехнический комплекс предназначен для проведения разминирования уже разведанных минных полей в тех случаях, когда применение тяжелой техники невозможно или нецелесообразно.

ETODS выполнена на базе малогабаритного фронтального погрузчика типа Bobcat. Масса транспортного средства без навесного оборудования составляет 2045 кг. Дизельный двигатель мощностью 30 л.с. обеспечивает скорость передвижения до 10 км/ч.

С помощью комплекса выполняются:

• выкапывание и транспортирование к месту уничтожения противотанковых мин и неразорвавшихся боеприпасов;
• уничтожение противопехотных мин;
• выкашивание травы и кустарника на старых минных полях.

Для каждой работы существует свой набор навесного оборудования.

Удаление травы и кустарника производится выдвижной косилкой (фото 7). Режущая головка косилки шириной 102 см установлена на специальном манипуляторе, что дает возможность выкашивать растительность на расстоянии до 2,6 м от машины.

В случае взрыва мины пострадает только косилка, а сама машина останется целой.

Фото 7. ETODS, оборудованный выдвижной косилкой

Противопехотные мины уничтожаются навесным цепным тралом с шириной полосы траления 178 см. Для защиты робота от осколков на корпус навешиваются броневые листы (фото 8).

Полевые испытания показали, что машина без вреда для себя выдерживает взрыв мины с зарядом 0,45 кг тротила.

Фото 8. ETODS, цепной тральщик

Для выкапывания противотанковых мин на машину устанавливаются:

• манипулятор со сменным рабочим оборудованием (захватное устройство и ковш);
• устройство Air Knife (воздушный нож) для удаления грунта струей сжатого воздуха;
• миноискатель с маркером для уточнения расположения закопанной мины (фото 9).

Фото 9. ETODS в конфигурации для выкапывания мин

 Общий порядок работы при выкапывании мин следующий:

1. Пост дистанционного управления развертывается на границе минного поля. Если предполагается передвижение по полю с использованием GPS, то в систему управления вводятся координаты приемника GPS поста управления. Расположение мин должно быть как-то отмечено – координатами на карте минного поля, флажками или цветные метками на самом поле.

2. Перед началом работы оператор устанавливает на транспортное средство необходимое оборудование – манипулятор с ковшом или захватным устройством, воздушный нож и миноискатель.

3. При движении к месту работы оператор управляет транспортным средством, используя обзорную телекамеру, установленную на корпусе машины.

На машине установлена система DGPS (GPS-приемник с дифференциальными поправками), и в процессе движения текущие координаты робота отображаются на мониторе поста управления. Если координаты расположения мины известны, то, используя DGPS, оператор может вывести машину в заданное место с точностью до 1 м.

4. Прежде чем выкапывать мину, оператор с помощью миноискателя уточняет ее местоположение. Затем сжатым воздухом с поверхности мины сдувается верхний слой грунта. Это необходимо сделать, чтобы определить форму мины и ее положение в грунте. В противном случае при выкапывании оператор может поставить ковш прямо на мину и подорвать ее.

5. После определения точного положения мины оператор ковшом извлекает ее из земли.

6. Выкопанная мина транспортируется к месту уничтожения или обезвреживания. Для этого ковш манипулятора заменяется на захватное устройство. Выполнение работы оператор контролирует с помощью телекамер, установленных на манипуляторе и корпусе машины.

В среднем, на извлечение одной противопехотной мины затрачивается 5 мин, а противотанковой – 10 мин.

Для очистки открытой слабопересеченной местности (сельскохозяйственных полей) от противопехотных мин в Эдинбургском университете (Великобритания) разработали машину необычной конструкции (фото 10).

Фото 10. Дистанционно управляемая машина Dervish

Машина (ее назвали Dervish) в плане представляет собой правильную трехлучевую звезду. В центре звезды находятся силовой агрегат и система управления.

На концах лучей расположены колеса – тяжелые (масса 80 кг) стальные диски толщиной 6 см – приводимые в движение компактными гидромоторами. Если колеса вращаются с одинаковыми скоростями, то машина просто крутится на месте.

Рассогласование скоростей заставляет машину двигаться, описывая спираль шириной 5 м с шагом всего 3 см.

При движении Dervish подрывает противопехотные мины, имитируя давление ноги человека. За одну минуту колеса машины обрабатывают 5 м2, что в 1000 раз быстрее, чем при ручном разминировании.

Живучесть машины чрезвычайно высока. Dervish, рассчитанный на подрыв противопехотных мин с зарядом до 0,25 кг тротила, с минимальными повреждениями выдерживает взрыв противотанковой мины с зарядом 5 кг.

Один оператор может по радио управлять несколькими машинами с расстояния 400 м.

В процессе движения на мониторе пульта управления отображаются карта местности, траектории движения машин и очищенная площадь.

Ни одно из предлагаемых для гуманитарного разминирования робототехнических средств не удовлетворяет в полной мере предъявленным требованиям и, прежде всего, по эффективности – средства механической очистки минных полей удаляют не более 80 % мин, а требуется 99,6 %.

Тем не менее, это лучше, чем ничего, и, по мнению зарубежных специалистов, робототехнические комплексы окажут существенную помощь саперам.

Примечание.

Оборудование для разминирования очень дорого (например, простой Dervish стоит $16000, универсальный ETODS – $280000, а цена дистанционно управляемого тяжелого трактора с соответствующим навесным оборудованием может перевалить за $1,5 млн.).

В статье использовались материалы, опубликованные в Internet. Дополнительную информацию можно получить по адресам:

1. Официальные документы ООН – un.org/russian/documen/
2. Программа научно-исследовательских работ по гуманитарному разминированию; каталог оборудования для гуманитарного разминирования demining.brtrc/R&D/
3. Отчет Государственного департамента США Скрытые убийцы: глобальный кризис противопехотных мин” – state.gov/www/global/arms/rpt_9809
4. Статистические данные по проблеме противопехотных мин – eagle.uccb.ns.ca/demine/problem.html
5. Устройства для разминирования, описание принципа действия – ukdf.org.uk/fs22.htm
6. ETODS и другие роботы компании ОАО — oao/robotics
7. Комплекты дистанционного управления от Omnitech Robotics – omnitech
8. Описание робота Dervish — dervish.org