Zoran Vukić

LABORATORIJ ZA PODVODNE SUSTAVE I TEHNOLOGIJE – ULOGA I POSTIGNUĆA

.

Dan je prikaz Laboratorija za podvodne sustave i tehnologije, njegova uloga i dosadašnja postignuća. Osnovni poticatelji razvoja podvodnih sustava i tehnologija su ukratko navedeni. Opisano je stanje i perspektive razvoja podvodne robotike u nas kroz prikaz znanstveno-istraživačkog programa „Sustavi i tehnologije u zaštiti podmorja, priobalja i pomorskoj sigurnosti“ kojega financira Ministarstvo znanosti, obrazovanja i športa. Također se izlaže uloga i postignuća na jednom od projekata navedenog programa „RoboMarSec – podvodna robotika u zaštiti podmorja i pomorskoj sigurnosti“.

Uvod

Podmorje je resurs Republike Hrvatske o kojemu se malo zna. Ovo je tim više zabrinjavajuće jer je ta površina veća od kopnene površine Republike Hrvatske1. U novije vrijeme potrebe za praćenjem procesa koji se odvijaju u našem podmorju povećale su se zbog:

• raznih izravnih i neizravnih ljudskih utjecaja kao što su: povećani brodski promet, zagađenje, problem balastnih voda, eksploatacije nafte/plina, eutrofikacija, povećana izgradnja na obali, turizam, otpadne vode, marikultura i sl.

• preuzetih međunarodnih obveza Republike Hrvatske u području pomorske zaštite i sigurnosti,

• vlastitih političkih odluka i zakonskih obveza kao npr. o zaštićenom ekološkom i ribolovnom pojasu (ZERP)

• pojave novih vrsta u Jadranu koje ugrožavaju biološku ravnotežu kao što je npr. pojava zelene alge (caulerpe) te

• potrebe znanstvenih istraživanja u područjima biologije/ekologije mora (oceanografije), hidrografije, klimatskih promjena i sl.

Postojeći instituti (oceanografski, hidrografski, geološki i sl.) prate promjene u području svojeg interesa i odgovornosti. Radi se o tzv. točkastom praćenju, pod čime se podrazumijeva da se praćenje odvija unutar određenog vremenskog perioda i na vrlo ograničenom prostoru. Ono što nedostaje su tzv. in-situ mjerenja i praćenja promjena, pod čime se podrazumijeva kontinuirano praćenje (mjerenje) u duljem vremenskom intervalu i na velikom području, bez prisustva čovjeka. Za takav scenarij nužna su odgovarajuća sredstva koja još ne posjedujemo a koja su iz arsenala tzv. autonomnih (inteligentnih) podvodnih sustava. Oprema koja se u nas koristi za podmorje većinom je nabavljena u inozemstvu. Kako je oprema za podmorje vrlo skupa i svakim danom postaje sve složenija, prateći nagli razvoj elektroničke tehnologije, to se pojavila potreba formiranja laboratorija koji bi se bavio inteligentnim podvodnim sustavima i tehnologijama. Ovdje se prvenstveno mislilo na daljinski upravljane bespilotne ronilice ili ROV2

(ronilice vezane kablom) i na autonomne bespilotne ronilice ili AUV3

1 Kada se uzme u obzir zaštićeno ekološko i robolovno područje. 2 Od engl. Remotely Operated Underwater Vehicle (ROV) 3 Od engl. Autonomous Underwater Vehicle (AUV)

1112

(ronilice bez kabla) koje danas predstavljaju glavne platforme za prijevoz instrumentarija u dubine mora [1, 2]. Laboratorij za podvodne sustave i tehnologije (LaPoST) je jedini istraživački laboratorij ove vrste u Republici Hrvatskoj u kojemu se odvijaju kako znanstvena istraživanja i razvoj, tako i obrazovanje na području inteligentnih podvodnih sustava i tehnologija. Istraživanje se obavlja sa ciljevima koji se mogu sažeti u sljedeće:

• Promicanje visoke tehnologije u održivom razvoju i eksploataciji mora i podmorja, kao i jezera te tehničkih voda i spremnika,

• Stjecanje iskustva u misijama vezanim uz primjenu podvodnih sustava i tehnologija u istraživanju podmorja (biologija/ekologija mora, eksploatacija nafte/plina, zaštita kulturnog blaga, zaštita i sigurnost luka i plovnih puteva i sl.). Temeljem tih iskustava pokušava se inovacijama riješiti neke tehničke probleme koji su uočeni u primjenama,

• Istraživanje podvodnih sustava i tehnologija sa ciljem primjene u pomorskoj zaštiti i sigurnosti, istraživanja/eksploatacije nafte/plina u podmorju, biologiji/ekologiji mora te ostalim primjenama,

• Uključivanje stručnjaka, studenata, istraživača i znanstvenika u problematiku visokotehnološkog održivog razvoja u podmorju sa naglaskom na interdisciplinarni karakter područja,

• Očuvanje okoliša, kulturno-spomeničkog arheološkog blaga, ribljeg i drugog biološkog fonda pomoću visoke tehnologije.

Poticaji razvoja podvodnih sustava i tehnologija

Poticaji razvoja sektora podvodnih sustava i tehnologija danas dolaze od strane ekonomski jakih korisnika ovih sustava i tehnologija. Što će se dogoditi u budućnosti i koje primjene će biti dominantne teško je predvidjeti. Danas glavni poticaji za razvoj dolaze iz tri područja:

1. podvodno istraživanje/eksploatacija nafte/plina, 2. zaštita i sigurnost, 3. znanstvena istraživanja.

POTICAJI RAZVOJA IZ SEKTORA INDUSTRIJE NAFTE

Kada se analizira vađenje nafte/plina iz podmorja, glavni problem koji se odmah

uočava jeste da je količina nafte izvađena iz plitkog mora u svijetu već dulje vrijeme u padu (slika 1).

WESTERN EUROPE: Offshore oil forecast NORTH AMERICA: Offshore oil forecast

1113

7500

7000

6500

6000

5500

5000

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

Southern Europe

Other NW Europe

Norway

United Kingdom

ESTIMATE | FORECAST

3500

3250

3000

2750

Th

ou

san

ds

of b

bls

oil

pe

r da

y

2500

2250

2000

1750

1500

1250

1000

750

500

250

0

Canada

Deep Gulf of Mexico

Alaska and California

Shallow Gulf of Mexico

ESTIMATE | FORECAST

1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025

Year © Energyfiles Ltd

1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025

Year © Energyfiles Ltd

Th

ou

san

ds

of b

bls

oil

pe

r da

y

Slika 1. Proizvodnja u plitkom moru (lijevo) i u dubokom moru (desno), [3].

Zbog činjenice da će potrebe za naftom u budućnosti biti enormne (EIA4 predviđa 118 milijuna barela dnevno za 2030 godinu) to će se prije ili kasnije dostići točka veće potražnje od proizvodnje. Na slici 2 pokazano je da se ta točka može očekivati negdje oko 2014 godine [3].

Slika 2. Globalna proizvodnja nafte s predviđenom potražnjom, [3]. Eksploatacija nafte u dubokom moru

Za eksploataciju nafte iz dubokog mora koje nije dostupno roniocima, jedina mogućnost za nadgledanje, održavanje i popravak (IMR)5 je uporaba bespilotnih ronilica (ROV ili AUV). Dubine od oko 2000 m su u novije vrijeme postale interesantne industriji nafte. U budućnosti ćemo imati proizvodnju na dubinama od oko 3000 m. Danas je najveće podvodno naftno polje u zapadnoj Africi – Girassol, koje je na dubini od 1350 m (slika 3.)

Girassol (Zapadna Afrika),

Dimenzije polja: 14 x 10 km

Plan razvoja: 39 podvodnih izvora, uključujući 23 aktivna iz kojih se vadi nafta, 45 km naftovoda, 29km injekcijskih linija i 70 km energetskih kablova

Vršna proizvodnja: 200,000 barela dnevno

Slika 3. Prikaz naftnog polja u moru.

I u Jadranskom moru nalazišta i eksploatacija nafte/plina preseliti će se iz plićeg u dublje more, što će uzrokovati veću potrebu za bespilotnim ronilicama. Koncept “dubokog mora” razlikuje se od znanstvene i komercijalne djelatnosti. Tabela I pokazuje što se u svijetu pod dubokim morem podrazumijeva u obje djelatnosti. Za Jadransko more dubine veće od 1000 m pojavljuju se kod Otrantskih vrata, tako da bi u Jadranskom moru duboko more za industriju nafte bilo od 300 do 1000 m, no i na tim dubinama ronioci nisu prihvatljivo rješenje za IMR, već će bespilotne ronilice igrati glavnu ulogu u tim poslovima.

4 Energy Information Administration – službena statistika SAD za sektor energije 5 Inspection Maintenance and Repair (IMR)

1114

Tabela I. Pojam dubokog mora u industrijskoj i znanstvenoj zajednici

Industrijska zajednica Znanstvena zajednica

Definicija “Duboko more” su dubine od1000 to 2000 m

“Ultra-duboko more” su dubine od 2000 to 3000 m

Duboko more su dubine do 6000 m, kako bi se pokrio najznačajniji dio podmorja od interesa

“Ultra-duboko” je 11000 m

Motivacija Aktivnosti u dubokom moru potiču uglavnom ekonomski faktor (cijena nafte) te politički i strategijski interesi

Istraživanje i saznanje o temeljnim lokalnim (regionalna skala) i globalnim fenomenima (velika/zemaljska skala kao što su globalna promjena klime, zemljotresi, vulkani, tsunami i sl.)

Polja interesa

U osnovi samo industrija nafte te telekomunikacijske kompanije uključene su u aktivnosti u dubokom moru. Istraživanje/eksploatacija rudnog bogatstva ili odlaganjeotpada danas nisu aktivni

Mnoge discipline zainteresirane su za duboko more (fizikalna oceanografija, kemijska oceanografija, hidrografija, biologija/ekologija mora, seizmika, geofizika i sl.) svaka s različitim pristupom i zahtjevima koji se odnose na metode praćenja i prikupljanja podataka.

Eksploatacija nafte/plina u svijetu danas se obavlja većinom na dubinama manjim od 100

m a najveći broj platformi je na dubinama manjim od 50 m. Prije se mislilo da su rezerve ugljikohidrata uglavnom koncentrirane u kontinentalnom pojasu i da su mali izgledi a i male rezerve na kontinentalnim padinama ili većim dubinama te da ono što je tamo nije ekonomično za eksploataciju. Međutim u posljednje vrijeme zbog iscrpljivanja nalazišta i smanjenja proizvodnje na manjim dubinama, porasta cijena nafte na svjetskom tržištu te pronalaska nalazišta i na većim dubinama, došlo je do povećanog interesa i ekonomske isplativosti vađenja nafte/plina iz većih dubina. Također se u novije vrijeme pojavio interes za eksploatacijom u polarnim područjima. Glavna nalazišta koja su poznata pod imenom "Azolla Interval" odgovaraju nalazištima na Arktiku u sjevernoj Aljasci, Istočnom Barentsovom moru i južnom Karal/Yamal bazenu. U većim dubinama pronađene su velike zalihe nafte/plina a i suvremena tehnologija za podmorje se naglo razvila pod utjecajem ovih stremljenja i investicija u razvoj. POTICAJI RAZVOJA IZ SEKTORA POMORSKE ZAŠTITE I SIGURNOSTI

Zaštitu i sigurnost na moru moguće je razmatrati u širem ili užem kontekstu. Pomorska zaštita i sigurnost u širem smislu uključuje zaštitu i sigurnost:

• Infrastrukurnih objekata (građevinske konstrukcije - mostove, marine, lukobrane, pristaništa i sl.)

• Kulturnog nasljeđa (podvodnih arheoloških nalazišta, ...) • Uklanjanje i neutralizaciju neeksplodiranih sredstava iz mora • Detekciju ilegalnih aktivnosti (krijumčarenje droge, oružja, cigareta, ljudi, ...) • Zaštitu i praćenje stanja zaštićenog ekološko-ribolovnog pojasa (riblji fond, ekološko

stanje, oceanografska i hidrografska istraživanja, kvaliteta vode, i sl.) Pomorska zaštita i sigurnost u užem smislu odnosi se na brodove, luke i lučka

postrojenja koja se koriste u međunarodnom transportu prema IMO6 ISPS7 kodeksu koji je aktiviran od

1115

1116

6 International Maritime Organization (IMO)

srpnja 2004. Republika Hrvatska je članica IMO i kao takva u obvezi primjenjivati ISPS kodeks. Kako osigurati zaštitu i sigurnost podmorja u lukama, kako obaviti preglede oplate podvodnih dijelova brodova koji pristanu u luci i dalje ostaje za nas veliki problem. Najave SAD da sa svojim brodovima neće pristajati u lukama koje nemaju odgovarajuću deklaraciju o sigurnosti (DOS8) predstavljaju poticaj da se ovim problemom ozbiljno pozabave sve one institucije koje su za to zadužene. Zaštita i sigurnost podmorja i priobalja, kao i luka i plovnih puteva predstavljaju danas izazovan problem s mnogih aspekata, koji se mora na odgovarajući način riješiti uz pomoć nove klase tehnoloških proizvoda koje treba iskoristiti za ove primjene. Pomorske zemlje kao što je Republika Hrvatska imaju obvezu zaštiti i osigurati područje pod svojom odgovornošću. Kako to izgleda kod nas najbolje govore primjeri primjene/ne-primjene ZERP- a, najnoviji slučaj s požarom na turskom teretnom brodu "Und Adriyatik" na 15 nautičkih milja zapadno od Rovinja 06.02.2008., ali i neki drugi primjeri (npr. nalaženje utopljenika) koji su pokazali nedostatnu opremljenost s najosnovnijom opremom za ovakve slučajeve, a da ne govorimo o nešto složenijoj opremi. Obalna straža koja je u većini zemalja angažirana na provođenju zaštite i sigurnosti na moru kod nas još nije zaživjela. Ugroze se na moru svakodnevno povećavaju u čitavom svijetu.

Zaštita priobalja i luka od iznimne je važnosti za sve pomorske zemlje. To postaje sve teži zadatak za provedbu zbog povećanog prometa (teretnog i putničkog), povećanja aktivnosti zbog turizma i eksploatacije resursa (nafte/plina). Ovome se u novije vrijeme još dodala potreba zaštite od terorističkih aktivnosti.

Brodovi također moraju regulirati obraštanje na podvodnom dijelu oplate broda kako bi održali nominalnu brzinu (obraštanje uzrokuje oko 2% smanjenja brzine broda), minimizirali operativne troškove (boje protiv obraštanja smanjuju troškove goriva za 65 do 45%) i smanjili buku. Iako se traga za bojama koje bi bile sigurne za okoliš i sadržavale biocidne aditive kojim bi se moglo zamijeniti komercijalne boje protiv obraštanja koje sadrže otrovne sastojke, one i dalje ostaju najrasprostranjenije boje zbog svojeg izvrsnog biocidnog učinka. Neki od otrova u tim bojama (npr. živa, minijum ili tributiltin (TBT)) u uporabi su više od 40 godina, a dokazano je da uzrokuju dugotrajne negativne učinke na okoliš.

Pored toga, obalni dijelovi Jadranskog mora su kontaminirani neeksplodiranim sredstvima od II svjetskog rata na ovamo.

Slika 4. Torpedo na dnu Jadranskog mora.

Ova sredstva predstavljaju konstantnu prijetnju pomorskom prometu, ribarima, turizmu i lokalnom stanovništvu. Neeksplodirana sredstva na dnu su različita i uključuju torpeda (slika 4), avionske bombe, protubrodske mine, štapine, granate i projektile različitih kalibara.

Procjenjuje se da u obalnom području hrvatskog dijela Jadranskog mora ima oko 140 tona neeksplodiranih sredstava. Klasičan način neutralizacije (eksplozijom) za ovoliku količinu eksploziva rezultirao bi s 38 km2 potpuno uništenog područja (bez flore i faune). Bespilotne ronilice (ROV i AUV) već danas imaju nezamjenjivu ulogu u zadacima zaštite i sigurnosti, a to će u budućnosti biti još više naglašeno.

1117

1118

7 International Ship and Port Facility Security Code (ISPS Code) 8 Od engl. Declaration of security (DOS)

POTICAJI RAZVOJA IZ ZNANSTVENOG SEKTORA - GLOBALNO ZATOPLJENJE

Klimatske promjene koje se odigravaju posljednjih godina, natjerale su znanstvenike na analizu tih promjena zbog činjenice da se radi o procesu koji je globalnog karaktera ali nepoznatih posljedica. Mnoga današnja predviđanja su uznemirujuća. Tako npr. predviđa se da bi smanjenje leda na sjevernom polu za 20%, prouzročilo porast

površinske temperature mora za 1 0C što će imati za posljedicu povećanje slanosti za ~1% . Kakve će to imati učinke još je nepoznato [4].

1119

1979 2000

Slika 5. Ljetni arktički led (u godini 1979. i 2000.). Slike - NASA Goddard Space Flight Center.

Bespilotne ronilice (AUV i ROV) koriste se u ovim istraživanjima osobito u skupljanju podataka ispod leda i bez njih neke nužne informacije nebismo mogli dobiti. Njihova uporaba biti će svakim danom sve veća u ovim područjima.

Znanstveno-istraživački program „Sustavi i tehnologije u zaštiti podmorja, priobalja i pomorskoj sigurnosti”

Program je prihvaćen za financiranje od strane MZOŠ-a za period od 2006 do 2009 (voditelj programa je prof.dr.sc. Zoran Vukić). Program se sastoji od pet znanstveno-istraživačkih projekata:

1. "Istraživanje ugroženih staništa morem preplavljenog krša u obalnom moru Hrvatske"- (voditelj: Doc.dr.sc. Tatjana Bakran-Petricioli, PMF Zagreb, Biološki odsjek, )

2. "Razvoj metoda kontrole prometa opasnog materijala" (voditelj: Prof.dr.sc. Dario Matika – MORH - Institut za istraživanje i razvoj oružanih sustava)

3. "Razvoj i primjene nuklearnih analitičkih metoda" (voditelj: Dr.sc. Đuro Miljanić – Institut „Ruđer Bošković“)

4. „Ekologija i praćenje stanja bentoskih životnih zajednica hrvatskog Jadrana“ (voditelj: Dr.sc. Stewart Schultz – Sveučilište u Zadru, Odjel za promet i pomorstvo)

5. "RoboMarSec - podvodna robotika u zaštiti podmorja i pomorskoj sigurnosti" (voditelj: Prof.dr.sc. Zoran Vukić – FER Zagreb - Zavod za automatiku i računalno inženjerstvo - Laboratorij za podvodne sustave i tehnologije)

Program polazi od sljedećih činjenica: podmorje se u nas slabo kontrolira, povećani promet na Jadranu, te direktni i indirektni ljudski utjecaji dovode do

povećanja zagađenja što onda nužno traži pojačano praćenje ekoloških i bioloških promjena koje se u podmorju i priobalju odigravaju,

raznolikost morskih staništa istočnog dijela Jadrana je velika, danas su mnoga od njih ugrožena ljudskim utjecajem ali još uvijek nedovoljno poznata, postoji opasnost da neka od njih nestanu prije nego budu istražena/valorizirana,

obveze zaštite i kontrole koje su proglašenjem ZERP-a preuzete, mogu se ostvariti jedino uz pomoć tehničkih sustava koji omogućuju ove djelatnosti,

1120

novi ISPS kodeks aktiviran od srpnja 2004. godine, mora se primjenjivati i kod nas jer je Republika Hrvatska potpisnica SOLAS konvencije unutar IMO. Da bi se ISPS kodeks primijenio morati će se koristiti novi sustavi i tehnologije za podmorje,

postupci detekcije temeljeni na nuklearnim analitičkim metodama tek su u novije vrijeme u području sigurnosti izazvale interes. Primjena istih u pomorskoj sigurnosti je u začetku i treba se na vrijeme uključiti u istraživanja, kako bi se Republika Hrvatska mogla na globalnom tržištu pojaviti s rješenjima koja su u sve većoj potražnji. Da bi se razvijeni senzori za detekciju materijala koristili u zaštiti podmorja, priobalja i pomorskoj sigurnosti nužni su novi sustavi i tehnologije za podmorje,

za borbu protiv globalnog terorizma, koji čini se ima namjeru proširiti svoju aktivnost na more i podmorje, treba se na odgovarajući način pripremiti,

naše more treba očistiti od zaostalih eksplozivnih sredstava o kojima se u nas danas malo zna. Ova eksplozivna sredstva ugrožavaju sigurnost ljudi/turista, brodskog i priobalnog prometa te moraju biti neutralizirana. Da bi se ona neutralizirala prvo moraju biti pronađena, a da bi se pronašla moraju se koristiti novi sustavi i tehnologije za podmorje,

znanje o podvodnim sustavima i tehnologijama koje je u nas postojalo i koje se zadnjih godina osipalo treba ponovno objediniti kako bi se dobila kritična masa mladih istraživača koji trebaju ovo područje dalje razvijati. Mlade je moguće privući interesantnim i izazovnim istraživanjima, a pogotovo ako vide primjenu istih za širu okolinu i perspektivnost rada na tom polju,

zaštita podvodnih građevina, arheoloških nalazišta, cjevovoda, plinovoda i dr. naša je odgovornost i u direktnoj relaciji s gospodarstvom, osobito sektorima turizma i energetike. Zaštitu je nemoguće provesti bez odgovarajućih novih sustava i tehnologija za podmorje i priobalje.

Sve navedene činjenice govore u prilog tome da je istraživanje i razvoj novih sustava i tehnologija kojima će se omogućiti bolja zaštita, praćenje i istraživanje podmorja i priobalja, neophodno i za našu pomorsku zemlju nužno u njenim nastojanjima da odgovori mnogim izazovima koji stoje pred njom, kako onima koje postavljaju njene međunarodne obveze tako i onima koje proizlaze iz njenih vlastitih političkih odluka da sačuva i za nove naraštaje osigura vodne resurse i more s kojima će budući naraštaji moći graditi svoju budućnost.

Bespilotna plovila mogu pomoći u misijama vezanim uz ove zadatke. Tehnologija bespilotnih ronilica je do sada pokazala svoje mogućnosti u raznim primjenama. Ovaj program želi stoga objediniti mogućnosti bespilotnih plovila kako bi se njihovim koordiniranim/kooperativnim radom postigla nova kvaliteta i povećala sinergija ovakvog pristupa. Razvoj novih tehnoloških gradbenih blokova ovakvih “platformi” (robota-plovila uvezanih u smisleni tehnički sustav) sposobnih samostalno obaviti zadatak jedan je od ciljeva ovog programa. U EU ali isto tako i u RH nedostaju istraživači koji se bave podvodnom robotikom i to u vremenu kada je u nas evidentan nedostatak mladih istraživača koji bi bili "okosnica istraživanja u području pomorske tehnologije i zalog naše budućnosti", [5]. Ideja predloženoga programa je da se kroz istraživanja, istraživači s tehničkim znanjem pozabave problemima koji su motivirani potrebama krajnjih korisnika koji koriste ove sustave i tehnologije za istraživanje i zaštitu podmorja i priobalja te pomorsku sigurnost. Za pretpostaviti je da će se tijekom uske suradnje istraživača na ovom programu doći do novih rješenja, koja će olakšati posao krajnjim korisnicima, ali i da će se istraživanjem doći do sasvim novih originalnih rješenja koja bi potaknula primjenu sustava i tehnologija za zaštitu podmorja i priobalja te pomorsku sigurnost.

Programom se želi uspostaviti takav oblik suradnje između različitih istraživačkih grupa, koji će svima dati prostor u kojem će oni koji razvijaju tehnologiju i sustave moći sa onima koji tu tehnologiju i sustave koriste, razmijeniti svoja iskustva te naučiti sa kakvim problemima se

korisnici susreću u primjenama ovih sustava i tehnologija (Slika 6 ). Krajnji korisnici će imati mogućnost koristiti opremu u svojim misijama (npr. bespilotne ronilice, i drugu opremu), koju do sada nisu koristili te tako poboljšati šanse za uspjeh svojih planiranih misija. Program prema tome želi uspostaviti interdisciplinarnu i multidisciplinarnu mrežu istraživača iz dviju domena: na jednoj strani su oni koji se bave projektiranjem novih sustava i tehnologija za podmorje (multidisciplinarna područja tehnike i fizike) a na drugoj su krajnji korisnici koji bi trebali ove sustave i tehnologije koristiti u svojim aktivnostima (biologija/ekologija mora, podvodna arheologija, pomorska sigurnost i dr.). Program je začetak ovakvog pristupa na našim prostorima u ovom području i otvoren je za buduća proširenja sa svima koji su zainteresirani za ovakav zajednički rad (hidrografski i oceanografski instituti, obalna straža, malo i srednje poduzetništvo).

Ono što karakterizira ovaj program prikazano je slikom 6. S jedne strane nalaze se tehnologije, dok su s druge strane primjene u kojima se ove tehnologije koriste. Istraživanja ovoga programa (projekti) nalaze se kako na strani primjena kao npr. biologija/ekologija mora (projekti: "Istraživanje ugroženih staništa morem preplavljenog krša u obalnom moru Hrvatske" i također projekt „Ekologija i praćenje stanja bentoskih životnih zajednica hrvatskog Jadrana“) tako i unutar istraživanja za nove tehnologije koje su npr. u:

novim konceptima upravljanja, kooperativnom/koordiniranom radu više plovila, raspoznavanju okoline, upravljanju koje je tolerantno na kvarove, planiranju misije ovisno o primjeni, novim navigacijskim postupcima u podmorju (projekt:"RoboMarSec - podvodna robotika u zaštiti podmorja i pomorskoj sigurnosti"),

nuklearnim analitičkim metodama pomoću kojih bi se omogućila identifikacija ispitivanog materijala mjerenjem njegovog elementalnog sastava i karakterizacija medija mapama distribucije koncentracija (projekti: "Razvoj metoda kontrole prometa opasnog materijala" i također projekt "Razvoj i primjene nuklearnih analitičkih metoda")

projektiranju novih senzora za otkrivanje opasnih supstanci i njihovom primjenom za pomorsku sigurnost (projekt: "Razvoj metoda kontrole prometa opasnog materijala")

Slika 6. Koncept Programa. Slika 7. Aktivnosti u programu.

U projektu "RoboMarSec - podvodna robotika u zaštiti podmorja i pomorskoj sigurnosti" pored ostalih tema istražuju se također novi standardi tj. standardne procedure tijekom misija za potrebe pomorske sigurnosti te zaštite podmorja i priobalja. Ova saznanja nužna su za odgovarajuće planiranje misija osobito za slučaj koordiniranog/kooperativnog rada bespilotnih plovila.

Sve aktivnosti na projektima unutar programa odvijaju se po logici prikazanoj na slici 7. Iz definicije potreba slijedi identifikacija glavnih tehnologija s kojima se one mogu realizirati,

1121

1122

te razvoj i prilagodba istih ako je to potrebno. Iz eksperimentalnih ispitivanja doći će se do određenih saznanja koja će se dodatno provjeriti u praktičnim primjenama. Sugestije krajnjih korisnika u praktičnim primjenama pokušati će se ugraditi u nove definicije potreba i nastaviti slijed koraka kako je opisano. Program veliki značaj pridaje eksperimentalnom radu u laboratorijima ali i radu na terenu gdje će se dobiti konačni odgovori o predloženim rješenjima. Time se želi postići da su rješenja za nove poboljšane sustave i tehnologije provjerena u praksi i prilagođena krajnjim korisnicima.

Program po našim saznanjima predstavlja jedini ovakav program u RH koji se bavi sustavima i tehnologijama u zaštiti podmorja i priobalja s primjenom u biologiji/ekologiji mora, zaštiti kulturnog blaga (podvodna arheologija) i pomorskoj sigurnosti. Snaga ovoga programa je u njegovoj raznolikosti jer okuplja istraživačke grupe kako iz područja sustava i tehnologije tako i iz područja primjene istih. Sinergija koja se očekuje u okviru programa proizlazi iz različitih uloga partnera u programu. Program će realizirati istraživači (inženjeri i fizičari) iz područja razvoja sustava, tehnologija i nuklearnih analitičkih metoda, te istraživači (geokemičari, biolozi/ekolozi mora i podvodni arheolozi) kao krajnji korisnici ovih sustava i tehnologija.

Svaka od ovih grupa pridonijeti će svojom ekspertizom i poznavanjem svog specifičnog područja da se kroz program postigne željena svrha i ciljevi programa. Multidisciplinarnost je danas nužna i u ovom programu je zastupljena, što daje sasvim novu dimenziju i otvara nove mogućnosti rješenja.

Svrha predloženog programa je stvaranje takvih uvjeta, koji bi omogućili da se primjenom novih znanstvenih i tehnoloških saznanja stvori mogućnost da se hrvatski dio jadranskog akvatorija na odgovarajući način uz pomoć automatskih sustava istražuje, prati, pretražuje i maksimalno osigura od mogućeg nedozvoljenog prometa opasnim supstancijama i eventualnih terorističkih akcija. Ovo stoga kako bi se sačuvao biološki/ekološki i kulturni status podmorja i priobalja, te kako bi se naši resursi koji su vezani uz more sačuvali od mogućih ugroza raznih vrsta. Iako su u programu naši prioriteti odabrani kao biologija/ekologija mora, podvodna arheologija i pomorska sigurnost, to nikako ne znači da i ostali krajnji korisnici ovih sustava i tehnologije ne bi imali interesa da se program kvalitetno obavi. Naime, primjena rezultata istraživanja može biti od interesa sljedećim subjektima:

oceanografskim i hidrografskim institutima, institutima koji se bave geologijom, meteorologijom, ribarstvom i marikulturom jedinicama lokalne uprave (županije, općine) za pripravljanje prostornih planova,

izračun prihvatnih kapaciteta, korisnicima pomorskog dobra: marinama, brodogradilištima, hotelima i plažama, CROSCO-u za praćenje stanja podvodnih naftnih/plinskih platformi i plinovoda, vodoprivrednim subjektima koji su zaduženi za praćenje stanja pitkih voda,

eksploatacijom, održavanjem i zaštitom vodnih resursa i akvatorija, praćenje stanja i/ili polaganju podvodnih cjevovoda i kabela,

mostogradnji za praćenje i/ili kod izgradnje podvodnih dijelova mostova, svima koji su zaduženi za praćenje stanja podvodnih građevina, svima koji se bave eliminacijom podvodnih eksplozivnih tvari, brodovlasnicima kojima ISPS kodeks nalaže nove sigurnosne standarde za brodove lučkim kapetanijama koje su ISPS kodeksom dobile nova zaduženja u sigurnosti Vladi Republike Hrvatske koja će na zahtjev stranih brodovlasnika morati izdati DOS

za luke u kojima pristaju brodovi veći od 500 BRT a osobito iz zemalja koje su ciljevi terorističkih napada ( kao, na primjer SAD i Velika Britanija). Ministarstvo zaštite okoliša, prostornog uređenja i graditeljstva, Ministarstvo mora, turizma prometa i razvitka,

1123

Ministarstvo poljoprivrede, šumarstva i vodnog gospodarstva, Ministarstvo unutarnjih poslova i Ministarstvo obrane.

Ronilačkim i nautičkim centrima Svrha predloženog programa u dijelu istraživanja i razvoja sustava navigacije,

vođenja i upravljanja bespilotnim plovilima je da se s novim poboljšanim sustavima omogući kvalitetnija realizacija funkcije kontrole i zaštite podmorja te pomorske sigurnosti.

Svrha predloženog programa u dijelu koji se odnosi na pomorsku sigurnost je stvaranje takvih uvjeta, koji bi omogućili da se primjenom novih znanstvenih i tehnoloških saznanja stvori mogućnost da se hrvatski dio jadranskog akvatorija maksimalno osigura od mogućeg nedozvoljenog prometa opasnim supstancijama i eventualnih terorističkih akcija, što bi moglo imati nesagledive posljedice kako u pogledu turizma tako i u očuvanju ekološkog sustava. S obzirom na geostrateški položaj Republike Hrvatske nužno je stvoriti uvjete u kojima bi institucije koje brinu o sigurnosnoj situaciji raspolagale sustavima i tehnologijama koji bi im omogućili lakše i jeftinije ispunjenje njihovih osnovnih obveza (obalna straža, HRM, granična policija, itd.).

Svrha i cilj programa u dijelu koji se odnosi na nove postupke detekcije materijala uz pomoć nuklearnih analitičkih metoda je u razvoju novih i pouzdanih metoda kojima će se detektirati razni materijali. Za primjene biologije/ekologije mora to su sedimenti, bioindikatori, biološki materijal i sl. dok je za potrebe pomorske sigurnosti to eksploziv i druge opasne supstance. Potrebno je naglasiti da se svjetska znanost i tehnologija intenzivno bavi problematikom inspekcije nedopuštenog prometa opasnim supstancijama. Ovo se osobito intenziviralo u posljednje vrijeme kada se shvatilo da se globalni terorizam okrenuo podmorju i pomorskom prometu. Definitivnih rješenja za sada još nema, premda se pojavljuju parcijalna, pa time i nedovoljna rješenja.

U dijelu programa koji se bavi projektiranjem plovila i tehnoloških rješenja svrha je da se predlože rješenja podvodnih sustava, tehnologija, uređaja i opreme koja su temeljena na zahtjevima za zaštitu podmorja i priobalja te pomorsku sigurnost. Ova rješenja nužno moraju biti ekološki prihvatljiva, pristupačna, primjenjiva, laka za servisiranje, jeftina u primjeni, jednostavna za uporabu, modularna i prilagođena krajnjim korisnicima. Program bi trebao rezultirati s novim tipovima sustava i tehnologijom za zaštitu podmorja, priobalja i za pomorsku sigurnost.

Svrha i cilj u dijelu programa koji se odnosi na ugrožena morska staništa bili bi - na temelju rezultata istraživanja okolišnih uvjeta i morskih organizama u odabranim staništima morem preplavljenog krša (morske špilje, vrulje, koraligenska naselja, morska jezera, naselja posidonije) - dokazati da su ta staništa prirodoznanstveno vrijedna te procijeniti stupanj njihove ugroženosti kao i predložiti odgovarajuće načine njihovog korištenja. Istraživanja će se obavljati uz primijenu novih automatiziranih sustava i tehnologija te će na taj način biti moguće istražiti daleko veći broj lokacija (površine dna) pod morem, čak i onih nedostupnih, što će u konačnici doprinijeti boljem gospodarenju našim morskim bogatstvima.

Kao glavni ciljevi programa mogu se navesti: Utvrđivanje stanja podmorja i priobalja (stupanj zagađenosti sedimenata, zaostali

eksplozivi i drugo) Razvoj novih sustava navigacije, vođenja i upravljanja bespilotnim plovilima koji

olakšavaju rad krajnjim korisnicima tih sustava. Razvoj novih podvodnih sustava i tehnologija Realizacija potrebe da se znanja i iskustva stvorena u fundamentalnim istraživanjima

pokušaju implementirati u primjenu i razvoj novih senzora i tehnoloških rješenja koja bi se koristila u zaštiti podmorja, priobalja i za pomorsku sigurnost.

1124

Razvoj novih tipova plovila koja će biti projektirana temeljem zahtjeva koje postavljaju krajnji korisnici i zahtjeva koji proizlaze iz postizanja potrebnih dinamičkih svojstava kako bi se lakše projektirao sustav upravljanja.

Razvoj novih postupaka, temeljenih na novim tehnološkim rješenjima, za istraživanje staništa morem preplavljenog krša (morske špilje, vrulje, koraligenska naselja, morska jezera, naselja posidonije) što će pridonijeti poznavanju pojedinih ugroženih morskih staništa i morskih staništa važnih za očuvanje u Hrvatskoj, njihove zastupljenosti i stvarne ugroženosti.

Interdisciplinarnost je danas nužna kako bi se dobio sinergijski učinak, a dijalog između potencijalnih korisnika iz različitih disciplina i onih koji za njih razvijaju tehnologiju jedino može dati željeni rezultat: sredstvo (tehnološku platformu) koje je popularno u primjeni. Da bi se ovaj učinak postigao u programu su uključeni raznorodni projekti iz tri različite discipline: biologije/ekologije mora, nuklearne fizike i tehničkih znanosti (automatike).

Teme istraživanjaRoboMarSec projekta – dostignuća LaPoST-a

Autonomne bespilotne ronilice mogu danas postići vrlo jednostavna ponašanja u usporedbi s roniocima. Ograničena je njihova sposobnost obavljanja određenih radova pod morem, interpretiranja informacija s raznih senzora, donošenja zaključaka na višoj razini, kooperiranja s drugim ronilicama u timskom radu. Može se sa sigurnošću reći da će se s vremenom njihove mogućnosti povećati i da će jednoga dana biti sposobne samostalno obavljati dugotrajne misije pod morem. Nova tehnološka rješenja na području senzorike, izvršnih organa (propulzije), skladištenju energije, umjetne inteligencije, informacijskih i komunikacijskih tehnologija omogućiti će i nova danas nezamisliva dostignuća. Današnja tehnologija omogućila je autonomiju, prilagodbu na promijenjene uvjete u okolini i unutar sustava te određenu razinu “inteligencije”. Problemi stabilnosti, robusnosti, osjetljivosti i sl. javljaju se kao problemi koje treba razriješiti na nižoj razini, dok se problemi koordinacije, rekonfiguracije, adaptacije, učenja trebaju rješavati na višoj razini. Planiranje misije, akomodacija kvarova, komunikacija s drugim sustavima nalaze se na još višoj razini. S vremenom bespilotna plovila postati će sve složenija i sposobnija da se sama snađu u nepoznatoj okolini (akvatoriju) te da o svojim akcijama i akcijama ostalih subjekata uče, te svoje stečeno znanje uporabe u situacijama u kojima nisu bila. Takva autonomna plovila već danas omogućuju daljinsko traženje (praćenje), skupljanje uzoraka, mapiranje, detekciju eksplozivnih tvari i sl. Kooperativni rad više bespilotnih plovila dati će dodatnu kvalitetu i mogućnosti za uporabu takvih autonomnih sustava. Tako npr. američka vojska razmatra mogućnosti uporabe različitih autonomnih robota (letjelica, vozila, plovila, ronilica) koji bi radili kooperativno u svrhu praćenja, logističke potpore, borbenih djelovanja kako bi se smanjio ljudski angažman za takve aktivnosti. Za svrhu provjere ovakvog koncepta istražuje se kako bi se timovi robota međusobno borili. U ovim primjenama koriste se sustavi vizije kako bi se uz pomoć njih roboti vodili što traži uporabu računarstva, komunikacija i upravljanja. Računarska komponenta treba biti oportunistička tj. mora biti tako dizajnirana da odgovori specifičnoj situaciji koju se susreće.

Kako bi se osiguralo istraživanje koje je u skladu s potrebama korisnika, istraživanja u RoboMarSec projektu fokusirana su ali ne i ograničena na dvije reprezentativne i interdisciplinarne primjene kod kojih je neophodna uporaba bespilotnih ronilica: pomorska sigurnost i biologija/ekologija mora. Druge primjene za bespilotne ronilice kao što su podvodna arheologija, hidrografija, oceanografija, marikultura, geologija i sl. također su u interesnoj sferi projekta. U RoboMarSec projektu istražuju se novi koncepti i paradigme upravljanja bespilotnim ronilicama kako bi se misije s ronilicama u navedenim disciplinama obavljale sa što većom uspješnošću. U tu svrhu testiraju se nove navigacijske tehnike, vođenje

i upravljanje u nestrukturiranoj okolini, vođenje koje je kooperativno i usklađeno s misijom više ronilica, planiranje misije ovisno o tipu misije s jednom ili više ronilica i sl. Očekuje se da će nova tehnološka rješenja osobito na polju mikromehaničkih sustava omogućiti veću autonomnost i sposobnost bespilotnih ronilica. Publicirani radovi na projektu RoboMarSec mogu se naći na web adresi http://bib.irb.hr

U LaPoST laboratoriju (slika 8) naši studenti kroz svoje seminarske radove, projektne zadatke i diplomske radove obavljaju istraživanja koja rezultiraju novim komponentama. U zadnje dvije godine iz ovog područja u okviru LaPoST-a obranjeno je 8 diplomskih radova. Kroz laboratorij se godišnje angažira dvadesetak studenata na različitim stupnjevima (preddiplomski i diplomski studij) a najkvalitetniji njihovi rezultati objavljuju se na konferencijama iz ove problematike. Tako je npr. u okviru diplomskog rada realizirana autonomizacija mikro-ROV VideoRay ronilice i dobiven je prvi mikro-AUV u nas. Također je u okviru studentskih projekata započela izgradnja domaćeg AUV-a, izrađeni su programski paketi koji omogućuju obradu sonarskog signala sa svrhom navigacije u strukturiranoj okolini (bazen, vodotoranj i sl.) i drugi projekti. Interes među studentima FER-a za podvodnu robotiku je velik i naš najveći problem je nedostatak financijskih sredstava da se određene ideje naših studenata realiziraju izgradnjom određenih komponenata ili ronilica.

Suradnja s firmom VideoRay nastala je kao prirodan rezultat primjene naših istraživanja u okviru RoboMarSec projekta. Kako je za potrebe projekta nabavljena bespilotna ronilica mikro-ROV VideoRay ProII (slika 9.) to su naša istraživanja bila provjeravana na toj ronilici.

Slika 8. Bazen u Laboratoriju za podvodne sustave i tehnologije (lijevo) i oprema tijekom rada u laboratoriju (desno).

Slika 9. Bespilotna ronilica VideoRay Pro 3 XEGTO.

Naš autopilot provjeren je i testiran u LaPoST-u kao i tijekom misija s ronilicom

te je ponuđen firmi VideoRay. Od ove godine autopilot će se nuditi kupcima od kojih su najznačajniji: obalna straža i mornarica SAD. Firma VideoRay počela je ove godine s tzv.

1125

„University Robotics Research“ programom kojim se sveučilištima nudi sustav u komponentama koje studenti trebaju složiti kako bi se dobio funkcionalni sustav s bespilotnom ronilicom. LaPoST je pored svoje uloge konzultanta za razvoj njihovih ronilica prihvatio ponudu i postao centar za pomoć sudionicima ovog programa.

Naše buduće istraživanje i razvoj usmjereno je prema kooperativnom vođenju više ronilica, kako bi se ostvarila tzv. podvodna mreža senzora (ronilica sa specifičnim senzorom za određenu namjenu) koji koordinirano i kooperativno obavljaju određenu misiju. Pri tome se misija obavlja bez prisustva čovjeka tj. potpuno automatizirano na zadanom akvatoriju. Za taj naš cilj nužna su nam znatnija financijska sredstva koja će se pokušati namaknuti bilo iz suradnje s firmom VideoRay bilo kroz EU FP7 projekte.

Laboratorij za podvodne sustave i tehnologije ima dugogodišnju plodnu suradnju s Brodarskim institutom u Zagrebu. Ugovorom o suradnji između FER-a i BI-a, omogućeno je korištenje infrastrukturnih resursa Brodarskog instituta kao što su npr. bazeni za potrebe naših istraživanja. Naši studenti koji su kroz LaPoST uvedeni u problematiku istraživanja za podvodne sustave i tehnologije zapošljavaju se u BI, na obostranu korist. Tako je u sektoru BI

- Upravljanje procesima, formirana grupa za podvodne sustave sa ciljem podizanja znanja i iskustva u ovom području. U Republici Hrvatskoj nužna je suradnja svih koji se bave ovim područjem kako bi se ostvarila kritična masa istraživača nužna za napredak ovog područja. Sa ciljem okupljanja svih kojima je interes u podmorju grupa istraživača s FER-a i Brodarskog instituta inicirala je osnivanje znanstveno-stručne udruge građana „Centar za podvodne sustave i tehnologije“ preko koje se također obavljaju aktivnosti koje su kompatibilne sa ciljevima LaPoST-a. Udruga svake godine organizira radionicu pod nazivom „Inteligentni podvodni sustavi i tehnologije“ (IPSIT) na kojoj se okupljaju svi koji se bave podmorjem kao što su malo i srednje poduzetništvo, ljudi iz državnih institucija koje u svojem resoru imaju brigu o podmorju, istraživači s fakulteta i instituta i drugi. Na IPSIT radionicama razmjenjuju se iskustva i informacije o novostima koje se na tom polju odigravaju tijekom godine.

Po svojim ciljevima i djelovanju LaPoST predstavlja jedinstveni laboratorij u Republici Hrvatskoj a po svojim rezultatima istraživanja prepoznat je u svijetu i ima status solidnog istraživačkog centra. Zahvaljujući našim rezultatima u istraživanjima koji su pobudili interes kod naših kolega u Genovi, započela je za sada neformalna suradnja sa talijanskim istraživačkim institutom CNR-IAAN iz Genove, gdje smo provjeravali našu metodu automatskog ugađanja autopilota na njihovom bespilotnom katamaranu „Charlie“. Rezultati ove suradnje biti će objavljeni na IFAC radionici NGCUV'08 (http://www.ngcuv08.com/). Laboratorij je također prošle godine primljen u HYCON članstvo mrežu izvrsnosti9 (http://www.ist-hycon.org/), a po mnogim parametrima mogao bi postati i hrvatski centar izvrsnosti, jer njegovi rezultati istraživanja i realizirane aktivnosti u okviru njegove djelatnosti to svakako zaslužuju.

Zaključak

Laboratorij za podvodne sustave i tehnologije svojim dosadašnjim aktivnostima i rezultatima istraživanja dokazao se kako u Republici Hrvatskoj tako i u svijetu kao mjesto prepoznatljive kvalitete rada i originalnih rješenja u specifičnoj djelatnosti podvodne robotike. Istraživanja u LaPoST-u su primijenjenog karaktera što dokazuje i naša suradnja s firmom VideoRay. Laboratorij pored znanstveno-istraživačke ima i obrazovnu misiju koju s uspjehom obavlja. Pred laboratorijem u bliskoj budućnosti predstoji osuvremenjivanje opreme koja je dosta skupa i za koju nažalost kod nas često puta nema dovoljno sredstava.

1126

1127

9 Network of Excellence (NoE)

Naime, nabavka opreme nužna je kako bi se proširila tematika istraživanja kojom se mislimo baviti a koja je u skladu s našim interesom za krajnjeg korisnika ove opreme. Kroz misije koje su se do sada obavljale došli smo do dragocjenog iskustva koje nam je pomoglo u istraživačkom radu.

Literatura

1. Vukić, Z., Bakarić, V., Mandžuka, S. Stanje i perspektive razvoja bespilotnih ronilica. Brodogradnja. 50 (2002) , 2; 229-241.

2. Vukić, Z., Bakarić, V., Mandžuka, S. Karakteristični podsustavi autonomnih bespilotnih ronilica. Brodogradnja. 50 (2002) , 3; 357-368.

3. Robertson, S. Review of the Global Subsea Market – a $41 billion business by 2011.

Subsea Operation & Technology 2007, Café Royal, London, 23rd October, 2007. 4. Climate Change 2007: Synthesis Report – Summary for Policy Makers.

Intergovernmental Panel on Climate Change – Fourth Assessment Report. (http://www.ipcc.ch/) 5. The Galway declaration, deklaracija prihvaćena na konferenciji EurOceans

Conference, 10- 13.05.2004, Galway, Irska 2004..