Современные подводные дроны для изменения глубины используют балластные системы. Они перекачивают воду, тратят энергию и создают шум. Ученые из МФТИ предложили другой подход, подсмотрев его у рыб.
Изображение - ChatGPT
Рыбы управляют глубиной с помощью плавательного пузыря. Он сочетает пассивные и активные механизмы. Такое равновесие неустойчиво: при изменении глубины объем газа в пузыре меняется по закону Бойля-Мариотта. Рыба может регулировать объем газа, но на это нужно время. В новой работе ученые выяснили, как именно рыба использует пузырь для стабилизации.
Оказалось, что если пузырь находится в хвостовой части и его спустить, задняя часть аппарата начнет опускаться, но плавники будут ее стабилизировать. При надувании хвост поднимается. Балансируя между этими состояниями, робот может перемещаться. Устойчивость возникает при поступательном движении, если пузырь и точка приложения подъемной силы смещены назад относительно центра масс.: Стабилизация достигается после нижнего порога скорости, но при слишком высокой скорости устойчивость снова теряется.
Иран захватил подводный дрон США, способный погружаться на 6 км и работать 10 дней автономно
Запатентован дирижабль-беспилотник с крылом обратной стреловидности, с ракетными двигателями и РЭБ
Новая модель открывает путь к созданию биоподобных дронов, способных автономно перемещаться под водой с минимальными затратами энергии. Пассивная стабилизация может заметно продлить автономную работу аппаратов при длительном мониторинге акваторий. Технологии предстоит пройти испытания в реальных условиях. На эффективность будут влиять давление на разных глубинах, прочность материалов, устойчивость к течениям и точность управления. Основные области применения таких дронов — экологический мониторинг водоемов, изучение морских животных, исследование подводных экосистем, поиск загрязнений и контроль состояния трубопроводов. Биоподобная конструкция особенно интересна для экологического мониторинга и наблюдения за животными, где важно минимизировать воздействие аппарата на окружающую среду.
Разработчики планируют проверить полученные данные на имеющихся прототипах устройств. Если расчеты подтвердятся, российские специалисты получат инструмент для проектирования экономичных подводных аппаратов, способных совершать длительные автономные миссии. Все данные и код модели находятся в открытом доступе на GitHub.
