Подводный экзоскелет PISCES⁠⁠

Всем привет!

А теперь рассмотрим особый вид экзоскелета - экзоскелет для работ под водой.

В настоящее время развитие новейших технологий, как мы знаем, позволяет создавать электронно-механические устройства, способные существенно усилить природные возможности человека – экзоскелеты. В первую очередь эти устройства интересуют военных и именно для военных нужд ведется большинство разработок по теме экзоскелетов. Успешные предварительные испытания военных прототипов натолкнули военных США на мысль создать также их подводные аналоги, позволяющие в перспективе увеличить скорость передвижения боевых пловцов под водой. Изучив существующие сухопутные наработки, Министерство обороны США заказало учёным подводную версию экзоскелета под кодовым именем PISCES – «Рыбы».

Американским «морским котикам» (Navy SEALs) часто приходится выполнять боевые задачи на значительном расстоянии от места высадки и в условиях повышенной активности противника. Именно поэтому военные заинтересованы в эффективных и как можно менее заметных средствах доставки подводных диверсантов – таких как PISCES. Кстати, жёлтая гирлянда – это не пояс шахида, это батареи (иллюстрация Neuhaus, Pratt/IHMC).

Масла в огонь подлил недавний доклад Национального исследовательского совета американской Академии наук , посвящённый возможностям военного применения достижений современной физиологии.В этом докладе, в частности, утверждалось, что наиболее перспективное направление развития тактических средств на поле боя – «разработка устройств, способных усилить природные возможности человека», то есть экзоскелетов. Выводы, прозвучавшие в докладе, основывались в том числе на результатах исследований Питера Нойхауса и Джерри Пратта из Института когнитивных способностей человека и машин .

Одна из ранних разработок американских учёных – на бёдрах и икрах закреплены моторчики, которые питаются от батарей на спине. Принцип отношения осевого усилия (thrust force) к угловому отклонению ласт-плавников перекочевал оттуда на PISCES (иллюстрация Neuhaus, Pratt/IHMC).

Им военные и поручили разработку девайса, тем более что кое-какой опыт у специалистов по двигательным функциям человека и животных уже имелся: ещё в 2004 году они разработали прототип индивидуального средства передвижения под водой – правда, не боевого, а скорее спортивного применения. Новая перспективная конструкция получила имя PISCES – «Вспомогательный самодостаточный экзоскелет для плавания» (Performance Improving Self Contained Exoskeleton for Swimming). В основу концепции положена подражательная физиология – копирование механики движения дельфинов и морских черепах с последующим закреплением соответствующих паттернов «в металле». И наложением их на биомеханику человека.

Обычно под экзоскелетом подразумевают нечто вроде облачения «Железного человека» , однако его подводная версия выглядит не столь захватывающе. По сравнению с недавним костюмом Raytheon, «Рыбы» — достаточно скучная с виду вещь.С другой стороны, у морских «подражательных» экзоскелетов могут открыться совершенно неожиданные преимущества и перспективы боевого применения.

Слева – обычная гражданская «торпеда» (DVP – Diver Propulsion Vehicle), которую может приобрести любой любитель подводных исследований. Справа – наша совершенно секретная разработка «Протей-5». У обоих буксировщиков общий недостаток – их легко обнаружить (иллюстрации с сайтов cortezdivers.com, wikipedia.org).

Во-первых, это относительная невидимость – в отличие, например, от подводных буксировщиков с винтовой тягой, которых при желании можно вычислить по шуму или турбулентным возмущениям.

Во-вторых, это небольшая нагрузка на водолаза, с телом которого костюм образует как бы симбиотический организм (а-ля гибрид дельфина, черепахи и человека), – под водой свобода движений очень важна.

В-третьих, это возможность действовать «без рук», поскольку «Рыбы» управляются при помощи нижней части туловища – по «принципу русалки».

В своём нынешнем виде костюм PISCES позволяет поддерживать крейсерскую скорость около одного метра в секунду. Эта тяга достигается на серебряно-цинковой батарее весом в 2,4 килограмма.

Гребки руками не являются естественным для человека способом передвижения в водной среде, и от «пингвиньих движений» пришлось отказаться. Но и с ножной тягой, по уверениям изобретателей, всё получается достаточно неплохо (иллюстрация Neuhaus, Pratt/IHMC).

Движение вперёд обеспечивается чем-то вроде обычных ласт или плавников, но только с электрическим приводом и специально подобранной в ходе наблюдений за морской живностью амплитудой, которая усиливает естественные движения пловца.

Военные ожидают, что такая технология позволит подводным диверсантам быстро, бесшумно и с минимальными энергозатратами подбираться к объектам противника.

Именно в угоду эффективности армейские заказчики, по всей видимости, отказались от более причудливых ранних конструкций с «пингвиньими» крыльями. Причём в буквальном смысле этого слова – принцип их действия был поначалу позаимствован у этих отлично плавающих морских птиц. Но впоследствии оказалось, что оптимальными «донорами» являются дельфины и черепахи.

Хотя подводный костюм всё ещё проходит предварительные испытания, в будущем на его использование могут рассчитывать не только военные – учёные параллельно проводят исследования поведения «русалочной» конструкции на суше.

Такие экзоскелеты во многом вдохновляются решениями, созданными самой природой. Это и бесшумное быстрое движение под водой без помощи винтов, которые быстро демаскируют водолаза. Это и плавание без помощи рук, которые остаются свободными непосредственно для боевых задач. Уже имеющиеся технологии позволяют достичь скорости движения под водой 3,6 км/ч – для этого достаточно энергии 2,4-килограммового аккумулятора.

Движение в PISCES обеспечивает механизм, чрезвычайно схожий с обычными рыбьими плавниками. Система автоматически распознает движение пловца и усиливает его. Не имея винтов, такой боец будет практически невидим для систем защиты противника.

Разрабатывается и другая версия плавательного экзоскелета, в которой для плавания больше используются руки, работающие на манер пингвиньих крыльев – впрочем, для многих пловцов этот вариант менее предпочтителен. Главное его достоинство – тот факт, что плавание с активным использованием рук для нас намного более привычно. И, если автоматизированная система и обеспечивает основную «тягу» для движения, то на долю пловца все равно остаются основные движения, задающие темп и маневр. Однако здесь же обнаруживается и недостаток: маневрировать, используя довольно громоздкие пингвиньи «крылья» не слишком-то удобно.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ.

Не забываем что есть группы и дискорд, где можно прочитать про подобное или же задать вопрос.

https://vk.com/exomech

https://www.facebook.com/Exomech

https://discord.gg/pMZN7TM