非常に特別なマンタ: DARPA の水中ドローン革命

(へ アンドレア・ムセドラ)
15/05/24

なぜ、自然によって何百万年もかけて開発され成功した進化的解決策からインスピレーションを得て、変更するのではなく、むしろそこからインスピレーションを得ないのでしょうか? この技術概念は時間の経過とともに失われますが、前世紀以来多くの科学研究機関で採用されており、航空分野と海軍分野の両方で成功した技術的ソリューションを生み出してきました。それはバイオミミクリー(英語ではバイオミミクリーと呼ばれる)の分野です。 生物模倣)は、「新しいインスピレーション」を見つけてテクノロジーをより効率的にするために自然の機械的プロセスを研究する学問です。

多くの解決策は、自然からインスピレーションを得たテクノロジーの組み合わせから生まれています。たとえば、最初の先細の船体は魚の形からインスピレーションを得たものであり、ダイバーのヒレ(最初に設計したのはレオナルド・ダ・ヴィンチ)は、海底での観察から導き出したものです。両生類と魚の解剖学。最近では、昆虫の飛行からインスピレーションを得た、多くの分野で応用されているいくつかのマイクロドローンが登場しています。

テクノロジーを駆使した「マンタ」。

50年以上にわたり水中産業の最前線に立ってきたアメリカの企業ノースロップ・グラマンは、新しいクラスの無人水中ドローン(UUV - 無人水中車両)その名前は、誰もが知っている巨大な「翼のある」魚、マンタに由来しているのは当然のことです。

プログラム マンタレイ2020年に開始されたこの計画は、DARPAによって策定された仕様に基づいて、海洋環境での長距離、長時間ミッションにおける動的な海洋環境での持続的運用のための新しいクラスのUUVを開発することを目的としています(国防高等研究計画局、軍事利用のための新技術の開発を担当する米国国防総省の政府機関、編)。に加えて ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション 車両の開発を委託されたのは、 マーティン・ディフェンス・グループLLCメトロン株式会社。一方、エネルギー的な側面は パックマー.

このプログラムは、エネルギー管理を最適化し、実際に現場で必要なエネルギーを生成することで、人間による後方支援や現場でのメンテナンスを必要とせずに長期間動作する UUV を開発することを目的としています。目的は、車両の信頼性と、事前に設定されたルートに従って航行する能力 (水中の障害物を回避すること) です。

当初は軍事目的で考案されましたが(民間分野での使用も海洋研究にとって同様に魅力的であるように見えます)、 マンタレイ 意志 コマンド、制御、通信機能 (C3) は人間の監視を最小限に抑えながら長時間の運用を可能にし、大きな積載量を備えているため、海上監視活動において目立たず効果的に実行できる非常に有用なツールとなります。

この新型車両の実物大プロトタイプは、海上警備任務での使用の実現可能性を判断するための DARPA ガイドラインに従って、ノースロップ グラマン システムズ コーポレーションによって開発されました。

Il マンタレイ 要約すれば:

– ミッションの種類に応じてさまざまな機器を搭載できる適切な積載量が装備され、長期間の自律性が確保されます。

– 海底で休んで「冬眠」し、バッテリーを再充電できる低消費状態に設定できるようにプログラムすることができます。

– モジュール形式で提供され、世界中で簡単に輸送できます (5 つの標準コンテナで)。

しかし、この野心的なプログラムはどのようにして始まったのでしょうか?

3 千年紀の初期に、無人車両を可能な限り自動運転にする実現可能性を評価するために、多数の作業グループが設立されました。電子部品の小型化と新しい通信技術の追い風を受けて、あらゆる形状や大きさの航空用ドローンや海軍用ドローンが誕生しました。アイデアは、これらの手段を可能な限り自律的にして、危機地域での人間の存在を減らすことでした。これは、現在民間分野でも広く使用されている車両の信頼性が証明されている水中世界では特に刺激的でした。比較的小型の車両から、LUUV、そして現在は XLUUV などのより大型の車両に移行しました。

進行中のプログラムのうち、2021 年初めにこのプログラムが承認されました マンタレイ 最初の実現可能性調査の後、プロトタイプの製造と最初のテストの実行という次の段階が開始されました。

この未来的なプロトタイプは、2024 年 XNUMX 月から XNUMX 月にかけて南カリフォルニアとハワイの沖合で水中テストを完了し、水面と水中の両方で優れた流体力学的性能を実証しました。この学際的なプログラムは DARPA によって主導されており、DARPA はしばらくの間、米国海軍と積極的に協力して多くの船舶や自動運転車の設計を開発してきました。

アメリカ海軍フリゲート艦長のDr. Kyle Woerner 氏、DARPA プロジェクト プログラム マネージャー マンタレイ、メモで言った: 「私たちがマンタを使って実施したテストの成功により、この車両がモジュール式のサブセクションから現場で迅速に組み立てられた後、実際の運用に進む準備ができていることが検証されました。 再配備されると、水中車両 (グライダーのように動作) は効率的な滑空を使用し、マンタのように姿勢を変えて水中を優雅に移動します。船体は、さまざまな海軍任務を可能にするために、サイズと型式の両方において異なる積載量を備えて設計されています。」。しかし、軍事だけではありません。ヴェルナー氏と、エネルギー側面に関するコンサルティングを提供するサンディア国立研究所の研究者ケリー・ルール氏によると、 「マンタ プロジェクトは、海洋環境をより深く理解し、(通常の)測定順序である数時間または数日よりも長く持続できる水中ビークルを実現できるようにする必要性から生まれました。」、単独で動作し、託されたミッションを完了するために必要なエネルギーを自律的に収集する自律型水中ビークルを作成します。この点において、PacMar はエネルギー部分を追求し、低エネルギー消費のエネルギー収集および貯蔵システム、つまり、エネルギーの持続可能な技術の開発に必要な重要なコンポーネントを開発しています。 マンタレイ.

プログラムを要約すると、 マンタレイ 順調に進んでいます。アメリカ海軍は、他のアメリカ国防軍と同様、ロボット工学や人工知能の支援を受けて新しい技術を開発しており、 力の乗数 研究開発では、さまざまなタイプ(有人および無人)のプラットフォームの将来の「ハイブリッド」フリートを作成します。

マンタレイ これは UUV 分野の唯一のプログラムではありません (最近、米海軍は監視や海洋調査活動で使用する長距離用途の最初の Orca を受領しました。

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写真:ノースロップ・グラマン/ウェブ

(最初に公開された記事 https://www.ocean4future.org)