Буксирований підводний апарат () — прив’язний підводний апарат, що буксирується самохідним судном і має можливість регулювання глибини та просторового положення.

У 2024 році Міжнародна організація зі стандартизації (англ. International Organization for Standardization (ISO)) затвердила міжнародний стандарт ISO 5411 «Судна та морські технології — Підводні апарати — Термінологія» (англ. Ships and marine technology — Submersibles — Vocabulary), який визначає основну термінологію у сфері підводних апаратів. Наведене визначення міститься у пункті 3.1.9 стандарту.

Водночас у структурі визначень стандарту існує термінологічна неузгодженість: поняття «прив’язний підводний апарат» визначається через термін «підводний апарат», який у пункті 3.1.1 описується як тип самохідного судна, здатного пересуватися та маневрувати під водою. На практиці ж буксировані підводні апарати є несамохідними та переміщуються виключно за рахунок буксирування судном-носієм.

Таким чином, стандарт фактично містить логічну суперечність: формальне визначення підводного апарата передбачає самохідність, тоді як буксировані апарати, які відносяться до цього ж класу, такою здатністю не володіють.

Поділ буксированих підводних апаратів Буксировані підводні апарати, як і всі підводні апарати, поділяються на пілотовані та безпілотні.

Пілотовані буксировані підводні апарати Оскільки стандарт ISO 5411 визначає пілотований підводний апарат як самохідний, історичні несамохідні апарати з екіпажем — зокрема буксировані підводні камери — формально не підпадають під категорію пілотованих підводних апаратів у сучасному розумінні. Водночас за конструктивними ознаками вони можуть бути віднесені до буксированих підводних апаратів відповідно до п. 3.1.9 стандарту, хоча сам стандарт прямо не враховує можливість наявності екіпажу у таких апаратах.

До цієї групи належать підводні спостережні камери буксировані (ПСКБ) «Атлант-1» та «Тетіс».

ПСКБ «Тетіс» при швидкості буксирування понад 1 вузол занурюється за рахунок створення диференту на ніс горизонтальними стернами, унаслідок чого гідродинамічні крила формують занурювальну силу. Маневрування в горизонтальній площині здійснюється за допомогою вертикального стерна. Максимальне відхилення від напрямку руху буксирного судна в горизонтальній площині при повному перекладанні вертикального стерна та довжині кабель-троса 800 м становить 20 м. Маневрування у вертикальній площині виконується горизонтальними стернами в діапазоні глибин до 200 м.

Екіпажі пілотованих буксированих підводних апаратів У циліндричному корпусі ПСКБ «Атлант-1» розміщувався один член екіпажу, який поєднував функції спостерігача та пілота. Екіпаж ПСКБ «Тетіс» складається з двох гідронавтів — капітана та підводного спостерігача. Після проходження спеціальної підготовки тралмайстри та капітани промислових суден брали участь у зануреннях ПСКБ «Тетіс» як спостерігачі. Це дозволило їм безпосередньо спостерігати роботу тралів та їхніх окремих конструктивних вузлів — тралових дощок, розкриття вічок у крилах, сквері, мотневій частині й траловому мішку, а також поведінку риби за різних швидкостей тралення.

Безпілотні буксировані підводні апарати У науковій та технічній літературі протягом тривалого часу, ще до затвердження міжнародного стандарту, для позначення безпілотних буксированих підводних апаратів використовувався усталений термін «дистанційно керований буксирований підводний апарат» (ДБПА; англ. Remotely Operated Towed Vehicle, ROTV).

Основна перевага таких апаратів порівняно з дистанційно керованими підводними апаратами (абр. ДПА, англ. Remotely Operated Vehicle (ROV)) та автономними підводними апаратами (абр. АПА, англ. Autonomous Underwater Vehicle (AUV)) полягає у можливості дослідження великих площ. Оскільки ROTV не є самохідними, на відміну від ROV та AUV, вони переміщуються за допомогою судна-буксира, що дає змогу покривати більшу площу за коротший час.

ROTV також менш залежні від роботи рушіїв і, відповідно, є стійкішими до відмов виконавчих механізмів. Крім того, вони можуть бути економічнішими в експлуатації та здатні нести більше корисного навантаження. Такі апарати можуть транспортувати дороге й чутливе обладнання, зокрема бічні сонари, профілювальники морського дна та інші датчики, які забезпечують кращі результати за умов точного й стабільного руху апарата.

Підводна буксирована система зазвичай включає:

керований підводний апарат, що буксирується; буксирний кабель-трос; буксирувальне судно.

Контроль глибини занурення підводного апарата, який має велике практичне значення, може реалізувати вертикальний рух хвилеподібної траєкторії та багатопрофільний моніторинг океану в режимі реального часу.

Поділ безпілотних буксированих підводних апаратів Незважаючи на класифікацію буксированих підводних апаратів, наведену в ISO 5411, не всі апарати, віднесені комітетом ROV Товариства морських технологій до дистанційно керованих буксированих систем, забезпечують регулювання глибини та просторового положення. Це, зокрема, стосується донних апаратів, плугів для прокладання підводних кабелів і труб, а також частини гібридних систем.

Безпілотні буксировані підводні апарати, за класифікацією зазначеного комітету, залежно від призначення поділяються на такі основні класи:

системи збору даних (океанографічні) (англ. Data Collection (Oceanographic) Systems); пошукові системи (англ. Survey (Search) Systems); системи визначення місцезнаходження кабелів/трубопроводів (англ. Cable/Pipeline Location Systems); донні апарати (англ. Bottom Crawlers); гібридні підводні апарати (англ. Hybrid Vehicles); плуги (англ. Plows).

Опис класів дистанційно керованих буксированих підводних апаратів

Системи збору даних (океанографічні) (англ. Data Collection (Oceanographic) Systems) До цього класу належать компактні буксировані апарати, оснащені різноманітними океанографічними датчиками для збору фізичних, хімічних і біологічних параметрів водного середовища. Багато з них сконструйовані для руху за хвилеподібною траєкторією у товщі води, що дає змогу формувати вертикальні профілі (наприклад, розподілу планктону). Типовий набір бортових датчиків включає:

CTD (вимірювання провідності, температури та глибини); трансмісометри (датчики, які вимірюють прозорість води); флуорометри (датчики для вимірювання хлорофілу); нефелометри (датчики оцінки мутності води за світлорозсіюванням); датчики біолюмінесценції та освітленості; оптичні реєстратори планктону; датчики розчиненого кисню, pH, та інші.

Пошукові системи (англ. Survey (Search) Systems) Цей клас буксированих систем охоплює широкий діапазон апаратів за розмірами та масою — від малих пристроїв для роботи на мілководді до великих комплексів, здатних функціонувати на повній глибині океану. Вони призначені для дослідження морського дна та виконання різноманітних завдань, зокрема картографування, пошуково-рятувальних операцій, трасування маршрутів, інспекції трубопроводів і кабелів, а також екологічного моніторингу.

Такі системи оснащуються широким спектром геофізичних і візуалізаційних сенсорів, зокрема:

телевізійними, плівковими та цифровими камерами; лазерними системами візуалізації; гідролокаторами бічного огляду; батиметричними гідролокаторами смугової дії; багатопроменевими гідролокаторами; донними профілометрами; магнітометрами.

Сучасні буксировані системи можуть інтегрувати передові лазерні комплекси візуалізації, зокрема рішення, розроблені компанією SAIC у поєднанні з системами типу Focus 1500 від MacArtney AS.

Системи визначення місцезнаходження кабелів/трубопроводів (англ. Cable/Pipeline Location Systems). Цей клас буксированих апаратів спеціально призначений для виявлення та трасування підводних кабелів і трубопроводів, як заглиблених у ґрунт, так і прокладених на поверхні морського дна. Конструктивно такі системи зазвичай виконуються у вигляді класичного буксированого корпусу або донних саней. Донні сани переважно застосовуються на мілководді та переміщуються безпосередньо по морському дну за допомогою допоміжних суден. Обидва типи апаратів оснащуються спеціалізованими сенсорами для виявлення металевих об’єктів, зокрема:

магнітометрами; градієнтними магнітометрами (градіометрами).

У деяких сучасних конструкціях реалізовано додаткові засоби керування рухом. Зокрема, окремі розробки компанії Seatec передбачають використання обертових роторів на буксированому корпусі, що дає змогу точно утримувати апарат уздовж траси трубопроводу.

Донні апарати (англ. Bottom Crawlers)

Цей клас підводних апаратів зазвичай має гусеничний рушій, хоча в окремих конструкціях замість гусениць може застосовуватися гвинт Архімеда. Такі апарати призначені для роботи безпосередньо на морському дні та виконання інженерних і будівельних завдань. Основною сферою їх застосування є прокладання та заглиблення підводних кабелів. Машини для заглиблення кабелів оснащуються одним із типів робочих інструментів:

водометними установками; ланцюговими траншеєкопачами; колісними траншеєкопачами; плугами.

Вибір інструмента залежить від характеристик донного ґрунту та умов експлуатації. Керування такими системами може здійснюватися дистанційно (з борту судна) або безпосередньо з водолазного модуля, інтегрованого у конструкцію апарата. Окрім прокладання кабелів, гусеничні транспортні засоби застосовуються для:

підготовки донних відкладів; риття траншей для трубопроводів; виконання днопоглиблювальних робіт.

Гібридні підводні апарати (англ. Hybrid Vehicles)

Існують апарати, які не належать до жодного одного класу і фактично є кількома типами комбінованих апаратів або конструкцій спеціального призначення. Прикладом гібридної системи є система Flexjet компанії Perry Tritech, яка по суті є Triton ROV з можливістю гусеничного транспортного засобу. Система має можливість переміщуватися у водній товщі за допомогою рушіїв у стані нейтральної плавучості або переходити в режим негативної плавучості та рухатися по морському дну.

Апарат оснащений водометним інструментом для заглиблення кабелів або гнучких трубопроводів. Для штатної роботи апарата необхідна потужність близько 74 кВт, однак додатково через кабель-трос подається ще до 294 кВт для живлення потужної водометної системи. Загальна встановлена потужність становить приблизно 368 кВт

Плуги (англ. Plows)

Плуги становлять великий клас підводних апаратів, які з часом стали високотехнологічними інженерними системами. Вони випускаються в різних розмірах і конфігураціях, мають масу до 80 тонн, здатні витримувати тягові зусилля до 2,45 МН і виконувати роботи на мілководді та на глибинах до 1 500 м.

Існує значна різноманітність конструкцій плугів, що зумовлено відмінностями ґрунтових умов у різних регіонах світу. Основною причиною пошкодження телекомунікаційних кабелів є рибальський промисел. Оскільки глибоководне рибальство здійснюється до глибин близько 2 000 м, у майбутньому може виникати потреба в прокладанні кабелів із заглибленням на або за межі цих глибин. Деякі плуги поєднують робочий леміш із водометною системою для покращення ефективності заглиблення. Основними робочими елементами для формування траншей є леміш або дискові робочі органи. Варто зазначити, що не всі плуги використовуються для риття траншей: деякі спеціалізовані моделі застосовуються як системи зворотного засипання, призначені для заповнення траншей, створених іншими апаратами.

Історична довідка

Пілотовані буксировані підводні апарати У процесі розвитку пілотованих прив’язних підводних апаратів були створенні пілотовані буксировані підводні апарати, які в колишньому СРСР називали батипланами; у деяких джерелах також трапляється назва «гідростат». У доступних відкритих джерелах відсутні відомості про розробку або використання таких апаратів за межами колишнього СРСР.