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I piccoli veicoli di superficie senza equipaggio (USV) si collocano all’estremità compatta delle classi di dimensioni comuni degli USV, posizionati al di sotto dei sistemi di classe media, grande e di flotta. Nell’ambito della scienza e della tecnologia oceanica, il termine “piccolo” implica in genere una piattaforma che può essere trasportata da un piccolo team, lanciata rapidamente da terra o da una piccola imbarcazione e gestita con una logistica limitata, pur trasportando carichi utili come sonar, sensori di qualità dell’acqua o strumenti meteorologici.
I piccoli USV sono spesso scelti per le missioni nearshore e nell’entroterra, dove le imbarcazioni con equipaggio sono difficili da giustificare a causa dei costi, dei vincoli di accesso o dei rischi per la sicurezza. I sistemi più capaci combinano una propulsione efficiente (spesso a motore elettrico), un sistema di navigazione hardware di bordo, un software di autonomia e un sistema di comunicazione per la telemetria e la supervisione. A seconda del rischio della missione e dell’area operativa, la prevenzione delle collisioni può essere implementata utilizzando radar, telecamere, integrazione AIS e comportamenti basati su regole allineate alle pratiche marittime.
HydroBoat 990, un USV a operatore singolo, di SatLab Geosolutions
I piccoli USV consentono il rilievo batimetrico e la mappatura dei fondali marini in acque poco profonde, porti ristretti e ambienti fluviali, dove le navi da rilevamento con equipaggio hanno un accesso limitato. Le piattaforme compatte possono trasportare carichi a raggio singolo o multiraggio con un controllo stretto delle linee per una copertura ripetibile.
Per il monitoraggio ambientale e costiero, i piccoli veicoli autonomi di superficie supportano la raccolta autonoma di dati di parametri come temperatura, conducibilità, ossigeno disciolto, torbidità e clorofilla. I modelli di campionamento persistenti aiutano a catturare la variabilità dovuta alle maree o alle tempeste.
I team diricerca oceanografica utilizzano gli USV di ricerca portatili come piattaforme di campionamento adattabili per transetti, mantenimento delle stazioni e studi dello strato limite superficiale. L’integrazione con il software di autonomia supporta missioni ripetibili, riducendo il tempo di permanenza in nave.
I piccoli USV possono supportare la ricerca sulla pesca ospitando sensori acustici, telecamere o pacchetti ambientali che mettono in relazione l’habitat con le condizioni. La propulsione elettrica silenziosa può essere utile nelle aree sensibili.
Per l’ispezione offshore, in particolare per l’ispezione del vento offshore negli array nearshore, i piccoli USV possono raccogliere dati visivi e misurazioni di superficie, riducendo l’esposizione del personale. La stabilità della piattaforma e l’affidabilità delle comunicazioni sono fondamentali nelle zone di traffico marino attivo.
USVSTAR, un USV compatto, di AGISTAR
Le missioni di monitoraggio dei porti spesso danno priorità alla consapevolezza della situazione, ai pattugliamenti georeferenziati e alla raccolta di dati di routine in prossimità delle infrastrutture. I fattori di forma compatti delle imbarcazioni USV semplificano il dispiegamento da banchine e rampe.
Nella sorveglianza marittima e nelle operazioni di difesa selezionate, i piccoli USV (comprese le varianti di USV militari) possono fornire rilevamento in avanti, ricognizione delle rotte o monitoraggio del perimetro con un ingombro operativo ridotto. I carichi utili possono includere radar, sensori elettro-ottici e comunicazioni sicure, a seconda dei requisiti.
I piccoli USV possono estendere i modelli di ricerca, trasmettere osservazioni di superficie o consegnare attrezzature di sicurezza leggere in scenari controllati. In genere vengono utilizzati per aumentare, non per sostituire, i soccorritori con equipaggio.
I design degli USV a catamarano spesso privilegiano la stabilità, l’area del ponte e le opzioni di montaggio dei sensori per i carichi utili per l’indagine. I layout a doppio scafo possono ridurre la sensibilità al rollio in condizioni lievi o moderate.
Le piattaforme USV monoscafo possono offrire una costruzione più semplice e profili di navigazione efficienti. Sono comuni quando le esigenze di carico utile sono modeste e la portabilità è l’elemento principale.
Le configurazioni di USV gonfiabili enfatizzano la leggerezza e il trasporto compatto. Sono spesso scelti per il monitoraggio di risposta rapida o per operazioni in cui il volume di stoccaggio è limitato.
Le piattaforme USV modulari con una baia di carico utile definita semplificano la sostituzione dei carichi utili sonar, ambientali e di sorveglianza. Questo approccio supporta flotte multi-missione che utilizzano configurazioni COTS o USV personalizzati, consentendo un addestramento, una logistica e una gestione dei ricambi coerenti con i vari requisiti operativi.
I sistemi di propulsione elettrica degli USV sono comuni per la bassa segnatura acustica e la manutenzione semplice. La durata è in gran parte limitata dalla batteria, rendendo essenziale la gestione della velocità e la pianificazione della missione.
Le opzioni di USV ibridi estendono la durata combinando l’alimentazione a batteria con la generazione a combustibile, mentre gli approcci USV a energia solare possono supportare missioni di loiter a bassa potenza. Queste configurazioni scambiano la semplicità con una maggiore persistenza.
Alcuni piccoli USV sono costruiti per un’autonomia supervisionata con controllo da parte dell’operatore, mentre altri sono principalmente USV a comando remoto con modalità waypoint di base. L’approccio giusto dipende dal rischio, dalla disponibilità delle comunicazioni e dai controlli operativi locali.
L’idoneità alla missione è solitamente definita dalla resistenza (capacità della batteria ed efficienza della propulsione), dalla capacità del carico utile (compreso il volume della baia del carico utile e il budget di potenza) e dalla tolleranza allo stato del mare determinata dalla forma dello scafo. Il GPS/GNSS e l’assistenza inerziale sono alla base della navigazione, mentre i collegamenti di comando e controllo possono includere opzioni RF in linea di vista, cellulari o satellitari per le operazioni a distanza delle navi di superficie. Per il lavoro di tipo survey, il montaggio dei sensori, l’isolamento dalle vibrazioni e la sincronizzazione temporale diventano importanti quanto la velocità grezza della piattaforma.
Rispetto agli USV medi e grandi, gli USV piccoli offrono generalmente un dispiegamento più rapido, costi operativi inferiori e un trasporto più facile, ma offrono una massa di carico utile inferiore, una resistenza più breve e una tolleranza ridotta agli stati marini più elevati. Gli USV di classe flotta sono progettati per operazioni di lunga durata e per pacchetti di missioni più pesanti, mentre gli USV piccoli sono più adatti a compiti di indagine e monitoraggio di breve durata, studi pilota e operazioni vicino alla costa. Anche la terminologia varia: veicolo autonomo di superficie (ASV), veicolo di superficie senza equipaggio, drone marittimo e drone di superficie sono spesso usati in modo intercambiabile con USV, quindi le specifiche dovrebbero concentrarsi sulle prestazioni misurabili piuttosto che sulle etichette.
I piccoli USV utilizzati per il rilevamento e la mappatura si allineano comunemente alle pratiche di qualità dei dati delineate nella guida dell’Organizzazione Idrografica Internazionale, come l’IHO S-44, e possono fare affidamento sugli standard di dati IHO, come l’S-57 e l’S-100, per i risultati. L’elettronica marina e l’integrazione fanno spesso riferimento a convenzioni di interfaccia consolidate, come NMEA 0183 e NMEA 2000, a seconda del carico utile e dell’architettura del sistema di navigazione. Per i requisiti orientati alla difesa, le aspettative di conformità ambientale ed elettromagnetica possono fare riferimento ai metodi di prova MIL-STD (ad esempio, MIL-STD-810 per i test ambientali e MIL-STD-461 per l’EMC), mentre i comportamenti operativi devono essere valutati rispetto alle pratiche di prevenzione delle collisioni e alle regole di navigazione locali.
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