What makes it tick

Морський дрон

GitHub

Як працює морський дрон

Катер без людей на борту: він ковзає по воді, його рухає водяний насос, а керують ним через супутник.

01

Швидкісний катер без людей на борту

Перед вами Magura V5, український морський дрон: швидкісний катер без людей на борту. Його виготовляє державна компанія «Спецтехноекспорт» для ГУР, воєнної розвідки України; уперше катер показали в липні 2023 року. Він завдовжки 5,5 м, піднімається над водою лише на 0,5 м і важить менше за тонну. Пілот здалеку керує ним через супутник.

Зовні видно низький сірий корпус із композиту, тканини з волокна, залитої смолою. На піднятому обтічнику на кормі стоять дві антени Starlink і резервна супутникова антена, ближче до носа низький купол із тепловізором і нерухома носова камера. Рухає катер водомет на кормі. Усередині відсік корисного навантаження до 320 кг, паливні баки й двигун у коробі, обкладеному піною, а над ним електроніка. Щоб їх побачити, увімкніть «Розріз» (C) або дочекайтеся розділу про водомет.

Модель показує один перехід. Катер відходить від сліпу, виходить на глісування й іде 22 вузлами, це близько 41 км/год; вузол означає одну морську милю за годину. Потім він мчить 42 вузлами, приблизно 78 км/год, разом із ще двома катерами, доки його ніс не дійде до сірого корабля на якорі.

За звичайної швидкості катер іде так само швидко, як справжній, але шлях скорочено до двох хвилин. Крейсерський хід на всю дальність, 450 морських миль, тобто приблизно 800 км, триває близько 20 годин, а тут 42 секунди; ривок теж коротший. Корабель стоїть за 1,5 км, а не за сотні кілометрів. Годинник показує час моделі, а шкалу часу можна перетягувати.

Корпус
Floating
Пройдено
0 m
Прогрес переходу
0 %

02

Уже не пливе, а ковзає по воді

Коли катер стоїть, його тримає вода, яку він витісняє: це плавучість. Коли він розганяється, вода б’є в похиле днище й тисне вгору дедалі сильніше. Щойно цей тиск бере на себе більшу частину ваги, корпус піднімається й ковзає: це глісування. Задня частина днища завжди лишається у воді.

Кожне судно здіймає носову хвилю. На швидкості близько 5,7 вузла вона така ж довга, як цей 5,5-метровий корпус. Це швидкість корпусу, проста мірка для суден, які лише пливуть. Але це не межа: на 42 вузлах Magura йде приблизно в 7 разів швидше. Спершу катер долає горб опору: здіймає великі хвилі, а опір, сила, якою вода його стримує, різко зростає. Гострі ребра днища, вилиці, тут теж додають опору, а користь від них лише на глісуванні.

Посуньте повзунок і стежте за носом. Найвище він піднімається біля горба, а потім опускається. Цей кут називають диферентом; опір найменший, коли він від 3 до 4 градусів. Глісування починається десь від 15 до 18 вузлів, а модель перемикається на 16. Змочена частина днища в моделі без руху має 5,1 м, на 15 вузлах близько 4,5 м, а на 42 вузлах від 1,5 до 2 м. Даних про горб не оприлюднено, тож пік у 6 градусів і розподіл ваги модель обрала сама.

Днище має форму глибокої літери V, що пом’якшує удари хвиль. Справжній кут не оприлюднено, тож модель бере 20 градусів на кормі й гостріший кут ближче до носа. Від гострого нижнього краю плоскої корми вода відривається чисто. Тонкий бризковідбійник уздовж кожного борту, припущення моделі, відкидає бризки вбік. Завеликий диферент змушує катер на глісуванні підстрибувати: це дельфінування.

11 kn, 20 km/h
Корпус
Climbing the hump
Кут носа (диферент)
6.0°
Що тримає вагу
36 % by speed, 64 % by floating
Змочена довжина днища
4.4 m, against 5.1 m at rest
Порівняно зі швидкістю корпусу
1.9 times the hull speed of 5.7 kn

03

Насос замість гвинта

У розрізі видно шлях енергії: паливні баки живлять двигун, а його приводний вал обертає насос на кормі, водомет. Вода заходить через решітку в днищі. Крильчатка, ротор, схожий на вентилятор, обертається й розганяє її; нерухомі лопатки, статор, прибирають закручування потоку; сопло викидає струмінь назад.

Рушійна сила з’являється, бо насос розганяє воду: тяга дорівнює масі води за секунду, помноженій на те, наскільки струмінь швидший за катер. Навіть ідеальний насос перетворює на рух лише 2 / (1 + швидкість струменя / швидкість катера) своєї роботи: 80 %, коли струмінь у 1,5 раза швидший за катер, і набагато менше на малій швидкості.

Десь від 25 до 30 вузлів і вище водомет не поступається гвинту або перевершує його, а оскільки під корпусом нічого немає, катер може ходити мілководдям. Решітка здебільшого очищається сама, але водорості й мотузки все ще можуть її забити. Перший катер цієї лінійки, що з’явився у травні 2022 року, мав підвісний мотор; пізніші катери 2022 року, як-от той, що знайшли біля Севастополя, мали двигун Rotax від гідроцикла і насос Sea-Doo. Двигун Magura не розголошують, тож модель припускає бензиновий двигун гідроциклового типу, що обертає насос безпосередньо. Насос прокачує, за оцінкою, 210 літрів за секунду на 42 вузлах.

Керма немає. Поворотне сопло відхиляє струмінь до 27 градусів у кожен бік: відхиліть його праворуч, і ніс поверне праворуч. Для зупинки чи заднього ходу на сопло опускається заслінка заднього ходу й спрямовує струмінь уперед і вниз. Повзунок задає газ, який модель вважає витратою насоса. Натисніть відтворення, щоб повернутися до переходу.

69 %
Швидкість катера
22 kn, 41 km/h
Вода через насос
148 kg a second, about 144 litres
Швидкість струменя
22 m/s, 81 km/h
Тяга
1.65 kN
Ідеальний ККД
67 %

Дія струменя
Straight back: holds course

04

За російськими даними, на катері Magura, захопленому в Криму в листопаді 2023 року, були два термінали Starlink, резервна супутникова антена Kymeta, GPS, комп’ютер на Linux і роутер на дві SIM-картки для зв’язку біля берега. Виробник також заявляє про mesh-радіомережу, автономне керування й до трьох відеопотоків.

Пілот сидить за пультом у міцному кейсі. Довгі переходи можна запрограмувати заздалегідь, але пілот стежить усю дорогу й часто веде останню ділянку вручну, тож катер не повністю автономний. Що робить справжній катер, коли зв’язок обривається, не оприлюднено; модель тримає його на курсі.

Звичайна затримка Starlink на суходолі від 25 до 35 мс, а в морі може перевищувати 100 мс. Чіткість картинки визначає швидкість передавання з катера, від 10 до 30 мегабіт за секунду, приблизно стільки, скільки потрібно трьом відеопотокам. Наскільки картинка запізнюється, не оприлюднено. На 42 вузлах чверть секунди дорівнює 5,4 м, приблизно довжині катера; катер-привид показує, де його бачить пілот.

Глушіння й підміну GPS над Чорним морем документують із середини 2024 року; імовірно, тому виробник згадує й інерціальну та візуальну навігацію. У вересні 2022 року, за версією Ілона Маска й виправленого видання книжки 2023 року про нього, Україна розраховувала на покриття Starlink біля Криму, якого ніколи не вмикали; спершу в книжці писали, що його вимкнули. Супутники тут намальовано низько, близько й набагато більшими за справжні.

250 ms
Де його бачить пілот
2.8 m behind the boat at 22 kn
На максимальній швидкості
5.4 m at 42 kn, 1.0 boat lengths
Канал зв’язку
Starlink, two terminals
Що робить катер
Pilot steers by the video

Як команда потрапляє на катер

  1. Пілот: рухає важіль або джойстик.
  2. Наземна станція: надсилає команду вгору радіосигналом.
  3. Супутник: передає її вниз, на катер.
  4. Катер: комп’ютер змінює газ або повертає сопло.
  5. Відео: повертається тим самим шляхом, з невеликим запізненням.

05

Такий низький, що ховається за кривизною моря

Море вигинається, тож з висоти h метрів горизонт лежить приблизно за 3,86 × √h км. Камера катера на висоті близько 0,7 м бачить лише приблизно на 3 км. Море в 3D пласке, бо на 1,5 км справжня поверхня опускається менш ніж на 0,2 м; на малюнку нижче кривизну перебільшено.

Корабельний радар упирається в ту саму кривизну. Радіохвилі трохи огинають Землю, тож його пряма видимість до катера заввишки 0,5 м становить приблизно 4,12 × (√h1 + √h2) км, висоти в метрах: близько 21 км для радара на висоті 20 м. Це лише найбільша відстань, на якій він міг би побачити катер, і навіть тоді корабель мав би щонайбільше близько 16 хвилин попередження, якщо катер іде 42 вузлами.

Насправді катер помічають пізніше. Ефективна площа розсіювання невеликого катера, тобто наскільки великим він здається радару, становить приблизно від 0,5 до 5 м²; для Magura її не оприлюднено. Стандарт для берегових радарів передбачає, що радар вищого класу виявить ціль 1 м² на висоті 1 м приблизно за 9 км за хвилювання до 4 балів (хвилі від 1,25 до 2,5 м): це близько 7 хвилин попередження для корабля, якщо катер іде 42 вузлами. Невеликі катери можуть ховатися за хвилями до половини часу, а морські завади, відбиття від самих хвиль, можуть заглушити їхній сигнал.

Оператори кажуть, що ці катери важко помітити: командир «Групи 13» ГУР казав, що радару важко побачити пластиковий корпус, а катер виділяє мало тепла. Це заяви; жодних вимірювань не оприлюднено. За російським розбором, короб двигуна, обкладений піною, зменшує нагрівання зовнішньої обшивки. Катери сірі, а найвідоміші атаки відбувалися вночі або на світанку. Натискайте кнопки, щоб змінити хвилювання моря.

Вигляд збоку на радар, море й катер; кривизну й висоти перебільшено.
20 m
Пряма видимість радара
21.3 km
Попередження для корабля (катер на 42 вуз.)
16.5 min

Горизонт камери
3.2 km from a lens 0.7 m up
Очікуване виявлення
About 9.3 km, 7.1 min of warning at 42 kn
Висота хвиль
0.5 to 1.25 m, sea state 3
Ховається за хвилями
Up to half the time: waves as tall as its deck

06

Дешеві, малі й мінливі

Magura V5 коштує приблизно чверть мільйона доларів. Sea Baby, інший катер, який будує СБУ, Служба безпеки України, коштує близько 221 000 доларів. Патрульний корабель «Сергій Котов», що затонув у березні 2024 року після атаки Magura, ГУР оцінює приблизно в 65 мільйонів доларів.

Катери рідко діють поодинці: під час багатьох атак, про які повідомляли, їх було приблизно від п’яти до десяти, і, за словами розробників, кожен мав свою роль. Кораблі, про потоплення яких повідомляли, отримали по кілька влучань. Два інші катери в переході та їхнє шикування обрано для моделі.

Конструкція весь час змінюється. У грудні 2024 року ГУР встановило на катери V5 по дві ракети «повітря-повітря» Р-73, перейменовані на Sea Dragon; кнопки показують це оснащення, яке змінює лише палубу, а не перехід. У 2025 році ГУР показало більший катер Magura V7 завдовжки 7,2 м, з корисним навантаженням до 650 кг.

У переліку нижче лише слова кожної зі сторін, і чимало заяв спірні. Міністерство оборони Великої Британії нараховує щонайменше 26 кораблів ВМФ Росії, пошкоджених або знищених з лютого 2022 до червня 2024 року всіма видами зброї, це приблизно третина Чорноморського флоту.

На борту
A payload of up to 320 kg in the bow
Ціна одного катера
About USD 250,000 to 273,000
Патрульний корабель, оцінка ГУР
About USD 65 million

Відкриті дані, як про них повідомляли

  1. 29 жовтня 2022 р., Севастополь: морські й повітряні дрони влучили у фрегат «Адмірал Макаров» і тральщик; Росія визнала незначні пошкодження.
  2. З 31 січня на 1 лютого 2024 р., озеро Донузлав: катери Magura V5 потопили корвет «Івановець»; ГУР заявляє про шість влучань, на відео видно близько трьох.
  3. З 4 на 5 березня 2024 р., Керченська протока: катери Magura V5 потопили патрульний корабель «Сергій Котов»; за словами України, в атаці брали участь п’ять катерів.
  4. 31 грудня 2024 р., мис Тарханкут: за словами ГУР, катери Magura V5 збили ракетами Р-73 гелікоптери Мі-8, уперше для морського дрона; спершу ГУР заявляло про один, згодом про два.
  5. 2 травня 2025 р., біля Новоросійська: за словами ГУР, катери Magura V7 збили два Су-30СМ ракетами Sidewinder; Росія цього не підтвердила.