Автономний (неприв’язний) підводний апарат (АПА, англ. untethered submersible) — підводний апарат без кабель-троса або троса.
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). Пункт 3.1.4 цього стандарту містить наведене вище визначення автономного (неприв'язного) підводного апарата.
Поділ автономних підводних апаратів У науковій і технічній літературі всі підводні апарати поділяються на пілотовані підводні апарати і безпілотні підводні апарати..
Автономні пілотовані підводні апарати Автономні пілотовані підводні апарати є частиною більшої групи підводних апаратів, які називаються пілотованими підводними апаратами. Вони складають абсолютну більшість цієї групи. До автономних пілотованих підводних апаратів належать наступні типи підводних апаратів:
транспортний підводний апарат (англ. transport submersible) — пілотований підводний апарат, призначений для перевезення вантажів, обладнання або пасажирів (крім екіпажу) під водою з метою відпочинку, наукових експедицій, рятувальних чи інших операцій (п. 3.1.5) пасажирський підводний апарат (англ. passenger submersible) — мобільне судно для перевезення пасажирів, яке переважно експлуатується під водою та потребує забезпечення з поверхні (п. 3.1.6); глибоководний рятувальний апарат (англ. deep submergence rescue vehicle, DSRV), рятувальний підводний апарат (англ. submarine rescue vehicle), SRV) — пілотований і автономний підводний апарат, спеціально призначений для евакуації осіб з аварійного або пошкодженого підводного човна шляхом стикування під водою для створення одного чи кількох сухих стикувальних переходів для передавання персоналу в нормобаричних або гіпербаричних умовах (п. 3.1.7); підводний апарат із шлюзовою камерою (англ. lock-out submersible) — пілотований автономний підводний апарат, оснащений шлюзовою камерою входу/виходу та люком для входу, виходу й перебування одного або кількох водолазів із можливістю регулювання робочого тиску (п. 3.1.8); лабораторія морського дна підводний апарат (3.1.1), призначений для проведення польового обстеження та підтримки довготривалого підводного середовища існування для людей або інших істот для проведення випробувань на місці (п. 3.1.11). Також автономні пілотовані підводні апарати можуть входити до складу таких типів підводних апаратів: пілотований підводний апарат (англ. manned submersible) — підводний апарат, в якому вміщується одна або більше осіб, і який оснащений одним або кількома доступними входами з поверхні або підводними герметичними чи негерметичними входами (п. 3.1.2); автономний (неприв'язний) підводний апарат (англ. untethered submersible) — підводний апарат без кабель-троса або троса (п. 3.1.4).
Автономні безпілотні підводні апарати Автономні безпілотні підводні апарати є частиною ширшої категорії підводних апаратів — безпілотних підводних апаратів. Автономний (неприв’язний) підводний апарат (англ. untethered submersible) в міжнародному стандарті ISO 5411 — підводний апарат без кабель-троса або троса (п. 3.1.4). У науковій та технічній літературі автономні безпілотні підводні апарати називають автономними підводними апаратами (АПА, англ. Autonomous Underwater Vehicle (AUV)). Це попередньо запрограмовані роботизовані системи, здатні дрейфувати, занурюватися та пересуватися під водою без керування людиною-оператором у режимі реального часу.
АПА оснащуються датчиками високої роздільної здатності, що дозволяє збирати детальні дані про підводне середовище. Після розгортання апарат працює автономно, виконуючи заздалегідь запланований маршрут. Такий підхід дає змогу дослідникам проводити інші роботи, поки апарат досліджує поверхню або глибини океану.
Залежно від конструкції, АПА можуть дрейфувати, здійснювати планерний рух або рухатися самостійно у воді.
АПА поділяються на апарати з рушіями та без рушіїв:
АПА з рушіями.
Перший пристрій, який можна віднести до безпілотних автономних підводних апаратів, був створений у 1957 році в США в Лабораторії прикладної фізики Вашингтонського університету. Він отримав назву SPURV (англ. Special Purpose Underwater Research Vehicle — підводний дослідницький апарат спеціального призначення) і призначався для досліджень в арктичних водах.
Корпус SPURV був виготовлений з алюмінію та мав торпедоподібну форму. Апарат мав класичні гідродинамічні обводи і рухався за допомогою гребного гвинта. Керування здійснювалося через акустичний канал зв’язку. SPURV використовувався в океанографічних дослідженнях до 1979 року і зарекомендував себе як надійний інструмент для дослідження океану.
Після випробувань першої моделі була створена модифікація SPURV II. У порівнянні з попередником апарат мав кращі ходові характеристики, більшу тривалість автономної роботи та розширений комплекс датчиків і реєструвальних приладів. Крім того, SPURV II міг керуватися за допомогою комп’ютера, встановленого на океанографічному судні. Обидві моделі використовувалися в наукових дослідженнях до 1980-х років.
Подальший розвиток технологій автономних підводних апаратів привів до створення у 1983 році апарата ARCS компанією ISE Ltd. за участю Канадської гідрографічної служби та Міністерства оборони Канади. Перше занурення апарата відбулося у 1987 році. Однією з особливостей ARCS було використання 32-бітного процесора «Motorola», що дозволяло здійснювати керування апаратом у режимі реального часу. Залежно від модифікації тривалість роботи під водою становила від 10 до 35 годин. Апарат використовувався як експериментальна платформа для випробування нових технологій, зокрема навігаційних систем, алгоритмів виконання місій та нових типів акумуляторів.
Подальший розвиток АПА з гвинтовими рушіями привів до створення у 2001 році апаратів серії REMUS (англ. Remote Environmental Monitoring Units). Вони призначалися для розвідки, інспекційних робіт та протимінних операцій на невеликих глибинах. Апарат оснащувався численними датчиками і вимірювальними приладами, дані з яких передавалися на пункт керування через акустичний канал зв’язку. Пункт керування також використовувався для програмування місії та прокладання маршруту.
Однією з найпоширеніших моделей є REMUS-100 — компактний апарат масою близько 30 кг. Наступною модифікацією став REMUS-600, у якому були збільшені розміри, маса, глибина занурення та корисне навантаження. Апарат має модульну конструкцію, що дозволяє швидко змінювати обладнання залежно від завдання. Крім того, можливе встановлення додаткових акумуляторів, що забезпечує дальність ходу до 280 миль. Наявність носових і кормових стерен забезпечує гарну керованість і стійкість апарата під час руху. АПА без рушіїв — підводний планер (англ. glider). Підводний планер — це тип автономного підводного апарата (АПА), який використовує невеликі зміни своєї плавучості разом із крилами для перетворення вертикального руху в горизонтальний, і таким чином рухається вперед з дуже низьким споживанням енергії. Дальність плавання більшості класичних автономних підводних апаратів (АПА) була обмеженою. У зв’язку з цим виникла потреба у створенні апаратів, здатних перебувати під водою протягом тривалого часу — від кількох тижнів до кількох місяців. Для військового застосування важливою вимогою також була безшумність таких апаратів. Тому дослідники почали відходити від традиційної конструкції АПА з класичними гідродинамічними формами та гвинтовими рушіями. У результаті було створено новий тип апаратів — автономні підводні планери без рушіїв.
Траєкторія руху підводного планера має характерну пилкоподібну форму. Крила забезпечують стабілізацію руху та дають змогу апарату здійснювати плавне занурення і спливання. Ідею створення підводних планерів було сформульовано у 1955 році океанографом Генрі Стоммелем (англ. Henry Stommel) та інженером Дугом Веббом (англ. Doug Webb). Згодом ці ідеї були реалізовані в різних моделях підводних планерів.
Компанія iRobot представила планер «Seaglider» у 1999 році. Він мав алюмінієвий гідродинамічний корпус і крила розмахом близько 1 м. Плавучість апарата регулювалася за допомогою невеликих насосів, а джерелом енергії слугували акумулятори. Завдяки високій енергоефективності дальність плавання Seaglider могла досягати приблизно 4 600 миль. Пізніше була створена модифікація з композитним корпусом із вуглецевого волокна, що дозволило збільшити максимальну глибину занурення до 6 000 м. Ця модифікація отримала назву «Deepglider», а її перше занурення відбулося у 2006 році.
Одним з найамбітніших проєктів підводних планерів є планери «SLOCUM». Окрім самих апаратів, цей проєкт передбачав створення інфраструктури для запуску планерів, відстеження їхнього курсу та обробки отриманих даних.
Існують дві основні модифікації планера «SLOCUM» — «SLOCUM Electrical» та «SLOCUM Thermal». Принцип роботи «SLOCUM Electrical» схожий на «Seaglider»: апарат контролює свою плавучість за допомогою гідравлічної системи, що живиться від акумуляторів. Цей планер призначений для роботи на мілководді. Особливістю «SLOCUM Electrical» є антена для зв’язку та навігації, розташована на вертикальному хвості-стабілізаторі.
«SLOCUM Thermal» — планер із принципово новою системою керування плавучістю. Він використовує ефект термоклину для зміни плавучості: температура етиленгліколю змінюється відповідно до ефекту, що дозволяє регулювати плавучість апарата. Це зменшує споживання енергії у 3—4 рази. «SLOCUM Thermal» призначений для роботи на більшій глибині, ніж «SLOCUM Electrical». Цей апарат відзначається високою автономністю і, за розрахунковими даними, здатний плавати під водою до 40 000 кілометрів.
Застосування AUVs Автономні підводні апарати (AUV) мають широке коло підводних застосувань. Їх використовують:
для комерційних цілей, зокрема для розвідки нафтових і газових родовищ, обстеження підводної інфраструктури, а також пошуку уламків суден і літаків. Наприклад, автономний підводний апарат «Bluefin‑21» використовувався для пошуку уламків зниклого літака Air France Рейсу 447; для військових цілей, таких як підводна розвідка, спостереження, виявлення морських мін і виконання завдань протичовнової боротьби.
Фірма BAE System створила одноразовий підводний апарат «Archerfish» для дистанційного знешкодження мін. Він може запускатись з безпілотних підводних носіїв. Для підводної навігації використовується акустична позиційна система. Положення міни уточнюється за допомогою бортової відеокамери та сонара, дані від яких передаються на платформу-носій через волокнооптичний кабель, а далі — оператору.
Малорозмірні підводні апарати серії REMUS (REMUS-100, -600, -1 500, -3 000 і -6 000), де цифри відповідають максимально допустимій глибині занурення в метрах), розроблені американським Океанографічниму інститутом Вудс—Гоул (серійне виробництво компанії «Hydroid»), неодноразово демонстрували свою ефективність при контролі підводної поверхні корпусів суден на предмет наявності вибухових пристроїв. REMUS-100 оснащений температурним сенсором, датчиком глибини та вимірювання швидкості підводних течій, а також двочастотним сонаром (900/1800 кГц), здатним формувати тривимірне зображення, що дозволяє виявляти нештатні виступи на поверхні корпусу заввишки від 6 см.Слюсар В. И. Электроника в борьбе с терроризмом: защита гаваней. Часть 1. // Электроника: наука, технология, бизнес. — 2009. — № 5. — C. 68 — 73
24 березня 2023 року стало відомо, що Північна Корея провела випробування нового підводного безпілотного апарата, здатного нести ядерну зброю. Місія цього підводного ядерного стратегічного безпілотника полягає в тому, щоб потай зануритися в оперативну зону і викликати надпотужну радіоактивну хвилю з підводним вибухом для знищення груп кораблів противника та ключових портів операції. Цю нову підводну наступальну систему зброї назвали «ядерним безпілотним ударним судном Цунамі».