Kończy się lato, zaczęła szkoła, ale sięgnijmy jeszcze po temat wakacyjny. Technologie IT wspomagają nie tylko bolidy w wyścigach Formuły 1, ale także regatowe katamarany, czyli łodzie „latające nad wodą”. Mogą one przy optymalnym wietrze rozwijać szybkości ponad 43 węzłów (ponad 80 km/h), wykorzystując żagiel, który przypomina i zachowuje się jak skrzydło pasażerskiego odrzutowca.  Katamarany z hydroskrzydłami są pełne sensorów światłowodowych, hydrauliki i materiałów kompozytowych zapożyczonych ze sportów motorowych i przemysłu lotniczego. Zaprojektowano je (a także kombinezony załogi) tak, aby były maksymalnie lekkie i aerodynamiczne, a jednocześnie odporne na oddziaływujące na nie siły, które są znacznie wyższe niż w wyścigach F1. Dane zbierane z sensorów i potem analizowane – pozwalają optymalizować sterowanie katamaranem.

Regaty katamaranów jak wyścigi bolidów F1

Najlepsze katamarany świata pływają w regatach o Puchar Ameryki (Louis Vuitton America’s Cup World Series), które po raz pierwszy rozegrano w 1851 roku w pobliżu wyspy Wight należącej do archipelagu Wysp Brytyjskich. W Nowym Jorku 6 maja br. rozpoczęła się 35. edycja  America’s Cup. Trofeum broni zwycięzca z 2013 r. – Oracle Team USA. Wielki finał 35. edycji regat odbędzie się w czerwcu przyszłego roku na Bermudach. Po raz kolejny do tej niezwykle prestiżowej rywalizacji stanęły latające łodzie one-design z pięcioosobowymi załogami.

– Puchar Ameryki to obecnie Formuła 1 żeglarstwa. Technologia w tych regatach ma kluczowe znaczenie –  mówi czterokrotny złoty medalista olimpijski, Sir Ben Ainslie, dowodzący brytyjską załogą Land Rover BAR. – To w takim samym stopniu wyścig projektowo-technologiczny, jak wyścig żeglarski… na równi liczą się projektowanie, technologie oraz rzeczywiste żeglarskie umiejętności załogi, co czyni całą rywalizację tak fascynującą.

Wodolot na hydroskrzydłach

Pierwsze wodoloty z płatami nośnymi powstawały już na przełomie XIX i XX wieku, czyli mniej więcej w tym samym czasie co samoloty. Idea używania stateczników hydrofoil umożliwiających unoszenie się łodzi nad poziomem wody nie jest nowa – od lat stosowano je na promach. Płaty nośne zamontowane pod kadłubem, wykorzystując prawa fizyki, umożliwiają unoszenie się jednostki nad wodą, zmniejszając opór i pomagając łodzi coraz szybciej płynąć, a w zasadzie  szybować nad linią wody. Główny cel to  uzyskanie maksymalnej siły nośnej przy minimalnej wartości siły oporu oraz zminimalizowanie oporu falowego. Obecnie dostępne są specjalne materiały, siłowniki hydrauliczne i elektroniczne układy sterowania służące do ich dynamicznej obsługi w zależności od zmieniających się warunków atmosferycznych i morskich.

Katamarany biorące udział w regatach o „Stary Dzbanek” (jak w żeglarskim żargonie określa się Puchar Ameryki) to niezwykle szybkie, dynamiczne, wielokadłubowe łodzie z systemami, które pomagają im latać i manewrować nimi szybciej niż innymi jednostkami. Te superlekkie, doskonale wyważone i zestrojone łodzie z natury są dużo bardziej niebezpieczne, ponieważ poruszają się bardzo szybko, znosząc ogromne obciążenia. Katamarany typu AC-45 o długości 14,7 m wykorzystujące hydro foiling dopuszczono do wyścigów w 2015 roku.

Ogromne skrzydła żaglowe pozwalają rozwinąć szybkości trzykrotnie przekraczające prędkość wiatru, a sztuką jest utrzymywanie katamarana, tak aby unosił się tuż nad wodą. Setki czujników rozmieszczonych wokół żagla i kadłubów mierzą napięcia oraz siły oddziaływujące na katamaran, a także prędkość i kierunek wiatru. Wszystkie te dane są przesyłane w czasie rzeczywistym do technicznego centrum operacyjnego, gdzie są na bieżąco analizowane. Na podstawie uzyskanych wniosków  załoga może „wycisnąć” ze swojej jednostki jeszcze większą szybkość, a potrzebuje ona niewiele energii, żeby znacznie przyspieszyć.

Szybowanie nad falami wspomagane analizą danych i uczeniem maszynowym

Żeglowanie na regatowych katamaranach z hydroskrzydłami można porównać do jazdy samochodem na dwóch kołach na lodowisku. Żeglarze to wysoko wykwalifikowani i starannie dobierani profesjonaliści, ale ich sukces zależy w takim samym stopniu od technologii, jak od umiejętności załogi.

– Dane telemetryczne są przesyłane z katamarana na ląd przy użyciu technologii pakietowej – takiej jak SMS – a potem, gdy łódź powraca do brzegu są pobierane i wirtualnie przechowywane wszystkie zebrane dane, włącznie z zapisami wideo z ośmiu kamer o wysokiej rozdzielczości zamontowanych na łodzi – mówi Rob Lamb, dyrektor ds. chmury w EMC UK & Ireland.

Zbierane i analizowane dane pozwalają optymalizować sterowanie katamaranem

Firma EMC jest oficjalnym partnerem i dostawcą pamięci masowych dla teamu Land Rover BAR. Do zbierania i przechowywania danych z katamaranów wykorzystywana jest zintegrowana ze środowiskiem VMware seria  hiperkonwergentnych urządzeń VCE VxRail Appliance, system do magazynowania danych VNXe oraz pamięci masowe NAS Isilon.  EMC wspomaga informatycznie team Land Rover BAR z dwóch centrów kontroli zlokalizowanych w brytyjskim Portsmouth oraz w bazie na Bermudach, gdzie w przyszłym roku odbędzie się finał regat American Cup.

Ben Ainslie Racing (BAR) powstał 10 czerwca 2014 r. Zespół założył czterokrotny złoty medalista olimpijski i zwycięzca 34. Pucharu Ameryki, Ben Ainslie. W czerwcu 2015 r. nazwa drużyny została zmieniona na Land Rover BAR. Ten komercyjny team sportowy składa się z najlepszych brytyjskich i międzynarodowych żeglarzy, projektantów i konstruktorów, który wykorzystują również techniki uczenia maszynowego, predyktywne algorytmy i sztuczną inteligencję. Brytyjczycy nigdy jeszcze nie wygrali Pucharu Ameryki.

– Naszym głównym celem w Land Rover BAR jest wygrać Puchar Ameryki. Jesteśmy skoncentrowani na przyspieszaniu łodzi. Kluczową częścią drogi do sukcesu jest zdolność naszych ekspertów do szybkiej analizy wyników naszych testów i udział w nieustającym wyścigu danych – mówi Ben Ainslie.