Автономному тримарану не удалось повторить путь «Мейфлауэра»
Автономному тримарану «Мейфлауэр» не удалось повторить путь оригинала с первой попытки. Как сообщает Washington post, ему пришлось вернуться обратно в Плимут из-за технических проблем. К этому моменту судно проделало только десятую часть пути — около 563 километров.
Оригинальный «Мейфлауэр» тоже добрался до Америки не с первого раза. Он дважды возвращался на ремонт перед тем, как успешно завершить 66-дневный переход через Атлантический океан в 1620 году. Но в итоге англичане с «Мейфлауэра» основали одно из первых поселений в Северной Америке — Плимутскую колонию.
Автономный «Мейфлауэр» разработала компания IBM. Это тримаран с электродвигателем на солнечной энергии массой в пять тонн, длиной в 15 метров и шириной в 6,2 метра. Он может двигаться со скоростью 10 узлов. В прошлом году IBM приступила к испытаниям «мозга» автономного тримарана — системы под названием AI Captain — и спустила судно на воду.
Автономный «Мейфлауэр» оправился по пути одноименного английского торгового судна 15 июня. Как и оригинальный «Мейфлауэр», тримаран собирался пересечь Атлантический океан и причалить в США, по пути собирая информацию о закислении океана, микропластике в воде и морских млекопетающих. Путь должен был занять около трех недель.
С первой попытки пересечь Атлантический океан автономному «Мейфлауэру» не удалось. В четверг ночью судно сообщило о «небольшой технической проблеме», а в пятницу оно двигалось примерно вполовину медленнее оптимальной скорости. Что именно случилось, не уточняется, но руководитель проекта автономного корабля Бретт Фанеф говорит, что дешевая деталь рядом с резервным дизельным двигателем могла отойти. Камеры, направленные на внутреннее оборудование судна, ничего не показывают. Поэтому в пятницу судно начало путь обратно в Плимут, проделав всего 10 процентов маршрута — около 563 километров. В воскресенье на сайте миссии автономного тримарана появилось сообщение, что он ждет ремонта, и к нему направилась служба поддержки. Команда отмечает, что надеется скоро возобновить путешествие «Мейфлауэра».
Беспилотные суда часто разрабатывают для грузоперевозок, но среди них есть и исследовательские, как «Мейфлауэр». Ранее мы писали про китайский полуподводный беспилотник, который запускает ракеты с отделяемыми метеорологическими зондами и собирает данные об атмосфере.
Василиса Чернявцева
Его система управления автоматически находит оптимальные точки в воздушных потоках
Инженеры разработали алгоритм управления для беспилотников самолетного типа, который позволяет парить на восходящих воздушных потоках, расходуя в 150 раз меньше энергии, чем при активном полете с работающим двигателем. Алгоритм отслеживает и подстраивается под непрерывно изменяющиеся воздушные потоки, сохраняя высоту. Препринт доступен на arXiv.org. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Беспилотники самолетного типа более энергоэффективны, чем мультикоптеры. Благодаря крыльям они способны преодолевать большие дистанции и могут гораздо дольше находиться в воздухе. Причем эти параметры могут быть увеличены за счет парения — планирующего полета, в котором аппарат использует восходящие воздушные потоки для удержания в воздухе без использования тяги двигателей, аналогично тому, как это делают некоторые птицы. Группа инженеров под руководством Гвидо де Круна (Guido de Croon) из Делфтского технического университета разработала систему управления, которая позволяет беспилотникам самолетного типа без какой-либо предварительной информации о поле ветра самостоятельно находить оптимальные точки в восходящих воздушных потоках и использовать их для длительного парения с минимальным расходом энергии. В системе управления вместо обычного ПИД-регулятора используется метод инкрементальной нелинейной динамической инверсии, контролирующий угловое ускорение, подстраивая его под желаемые значения. Система управления может без изменения настроек работать и в режиме парения, и при полете с включенным двигателем во время поиска новых оптимальных точек в воздушных потоках или для компенсации резких порывов ветра. Для поиска оптимальных точек в поле ветра, в которых скорость снижения полностью компенсируется восходящим потоком воздуха, применяется алгоритм имитации отжига. Он случайно выбирает направления в пространстве пытаясь найти такую точку, в которой беспилотник может устойчиво лететь с минимально возможной тягой двигателя. Для тестов инженеры построили 3D-печатный прототип на основе модели радиоуправляемого самолета Eclipson model C. Он имеет размах крыла 1100 миллиметров и массу 716 грамм вместе с аккумуляторной батареей. В качестве полетного контроллера применяется Pixhawk 4. Помимо установленного под крылом и откалиброванного в аэродинамической трубе сенсора скорости, беспилотник имеет GPS-модуль для отслеживания положения во время полетов на открытом воздухе. В помещении применяется оптическая система Optitrack. Испытания проводились в аэродинамической трубе, возле которой установили наклонную рампу, для создания восходящего воздушного потока. Прототип запускали в воздушном потоке сначала на ручном управлении, после чего включали автопилот. Разработчики провели эксперименты двух типов. В первом они постепенно изменяли скорость воздушного потока от 8,5 до 9,8 метров в секунду при фиксированном угле наклона рампы. Во втором эксперименте скорость воздушного потока оставалась неизменной, зато менялся угол установки подиума. В обоих случаях алгоритм системы управления быстро находил в поле ветра точки, в которых мог поддерживать планирующий полет в течение более чем 25 минут, лишь изредка задействуя тягу двигателя в среднем лишь на 0,25 процента от максимальной, хотя при таких значениях воздушного потока для поддержания обычного полета требуется около 38 процентов. При изменении поля ветра из-за изменившегося угла наклона рампы или скорости воздушного потока алгоритм успешно находил и удерживал новое положение равновесия. В будущем инженеры планируют провести испытания на открытом воздухе. https://www.youtube.com/watch?v=b_YLoinHepo Американские инженеры и планетологи предложили использовать планер, способный длительное время держаться в воздухе за счет восходящих потоков и термиков, для изучения каньонов Марса. Предполагается, что такие аппараты с надувными разворачиваемыми крыльями могут стартовать с аэростата или дирижабля и затем планировать в атмосфере Марса от 20 минут до суток.