وقد أصبحت المركبات السطحية غير المأهولة منبرا لا غنى عنه للبحوث الأوقيانوغرافية والرصد البيئي والعمليات الصناعية البحرية، وهذه السفن المستقلة أو التي تعمل عن بعد تقطع أشواطا واسعة النطاق من المحيط، وتجمع بيانات عالية الاستبانة عن كيمياء المياه، وطبوغرافيا قاع البحر، والحياة البحرية، والأنماط الجوية، وفي قلب كل مركبة قادرة من سفن الدفع المقوى، وفي أكثر العناصر أهمية هي توليد المواد الملاحية.

ما هي (ثيرستر) في سياق الـ (أوسترا فيس)؟

وفي الهيكل البحري، يكون المدفع أداة دافعة تولد دفعة لنقل سفينة أو للحفاظ على موقعها، وعلى عكس محرك الدفع التقليدي الذي يُقطع عبر الهيكل، فإن الدافعات تُركَّز عادة في الأنفاق من خلال الهيكل (مدافع النفق) أو على الدوافع (الدافعات الغازية) التي يمكن أن تُتعثر، وبالنسبة للمركبات، يجب أن تعمل قوات التناوب على نحو قابل للتحدي لأسابيع أو شهور دون تدخل بشري.

وتشمل المكونات الأساسية لمحرك الدفع محركا كهربائيا أو هيدروليكيا، وجهازا للحركة، وجهازا للدفع )أو للدفع(، وجهازا للزراعة أو قناة تشكل طائرة المياه لتعظيم كفاءة الدفع، وفي كثير من المركبات، تشكل أجهزة الدفع جزءا من نظام للدفع موزع - وحدات متعددة الوصل توضع في مواقع استراتيجية - لإعطاء محطة للتحكم في المركبات بالهلونويم )الوجهة إلى الانتقال في أي اتجاه غير متغير(.

الدور الحاسم للثراس في عمليات المركبات

وتؤثر الرعاة تأثيرا مباشرا على ثلاث قدرات تشغيلية أساسية من نوع واسطة: المناورات والاستقرار وكفاءة الطاقة، ولكل منها آثار عميقة على جمع بيانات المحيطات.

المناورات والمحطة

فغالبا ما تتطلب أجهزة الاستشعار الأوقيانوغرافية من الأشعة المقطعية البقاء ثابتة أو التحرك ببطء شديد على طريق محدد سلفا، مثلا، عندما تنشر هذه الوردة ذات الحركة الاصطناعية أو العينة المائية، يجب على المركبة الفضائية الأمريكية أن تعوض عن التيارات السطحية والانجرافات الريحية.

وتظهر بعثات العالم الحقيقي هذه الضرورة، إذ يستخدم مستكشف سيلدروني، وهو من طراز USV الذي يعمل بالطاقة الرياح والطاقة الشمسية، محركا كهربائيا صغيرا للمناورات ومسك المحطات ذات السرعة المنخفضة، مما يزيد من أبحاره الصلبة، وبالمثل، يعتمد محرك لواء ليكيد روبيتس على نظام دفعات غليدر مغطى بالزجاجات، ولكنه يشمل عوامل الاختراق في مواقع محددة خلال أجهزة الاستشعار.

إدارة الاستقرار والنواحي

كما أن التنسيب والسيطرة الحصيفين يؤثران على استقرار البعث، إذ أن اختيار مواقع الدفع بدقة )مثلا، محركات الزموثيين في المستودع، بالإضافة إلى مدافع الأمعاء( يمكن أن يلغي اللحظات التناوبية، ويبقي مستوى المنصات حتى عندما تعمل قوات الموجات، وهذا الاستقرار حاسم بالنسبة للمستشعرات مثل LIDAR، أو أجهزة الدفع المتعددة الاصطناعي، أو أجهزة الدفع الفائقة التي تتطلب منبراطور.

كفاءة الطاقة والتحمل

وترتبط مهمة شركة USV مباشرة بكفاءة القوة العاملة، حيث أن المدافع هي في كثير من الأحيان أكبر مستهلك للطاقة على متنها، والتحسينات في تصميم الوقود، وكفاءة السيارات، وخوارزميات التحكم يمكن أن تمتد فترة البعثة بأيام أو أسابيع، كما أن العديد من المركبات الحديثة المستخدمة في إنتاج الطاقة تستخدم أجهزة الدفع الإصطناعي وتخفض الطاقة التي تستخدمها البطاريات الثابتة أو الألواح المزودة بالوقود.

أنواع الرواسب المستخدمة في المركبات الفضائية

ويختار المصممون في السوفيات تشكيلات محركات متحركة استنادا إلى احتياجات البعثات وحجم المركبات وظروف التشغيل، وتشمل الأنواع الأكثر شيوعا محركات الزامية، ومحركات النفق الثابتة، ومحركات الجيليات المائية، والسيارات المأهولة، وكل نوع من أنواعها يقدم مزايا متميزة.

Azimuth Thrusters

أما محركات الزموث المعروفة أيضاً باسم " الز-د-دب أو قنابل الدراجات " ، فهي تتألف من مدفع مركب على حجر يمكنه تناوب 360 درجة حول محور عمودي، ويلغي هذا الترتيب الحاجة إلى مقياس، ويوفر دفعة في أي اتجاه، وتستجيب أجهزة الدفع الزامية بدرجة عالية، وتسمح للقدرات الدينامية على تحديد مواقع القوة في تكساس حتى

"مُطاردات "قناة ثابتة

وهذه المحركات مثبتة في الأنفاق العابرة التي تدور عبر الهيكل، عادة عند القوس والزلاج، وهي توفر دفعة جانبية للمناورات ومسك المحطات دون التأثير على الدفع الأمامي، وفي حين أن القاذفات النفقية الثابتة البسيطة والمثبتة لا تنتج سوى دفعة في اتجاه محور النفق، مما يحد من فائدتها إلى مناورات محددة، ففي النفقات المستعملة كثيرا ما تستخدم في شكل محرك رئيسي للحرك الأمامي.

مروجيت ثراستر

ويستخدم مدافعو المياه مدفعا داخليا لسحب المياه وطردها بسرعة عالية من خلال المصباح، مما يولد الدفع، ويعرضون المناورة الممتازة لأن الطائرة يمكن أن تُشعل (بتناوب الشعار أو باستخدام الشاحنات) وتُعتبر أقل عرضة للضرر من الحطام أو الأرض نظرا إلى أنها لا تملك محركا للدبابات، ويُفضل أن تكون السفن التي تعمل في المياه الضحلة جاهزة للعمل.

Pod Drives and Hybrid Configurations

وتضع العجلات المحركة الكهربائية داخل المنصة نفسها، مع محرك الدفع المباشر، وتخفض هذه التشكيلة من خسائر المعدات وتتيح التشغيل الهادئ جدا، وهو أمر مفيد لإجراء دراسات استقصائية صوتية، ويمكن أن تكون الحركات الدافعة للزباد (الصدمة) أو ثابتة، وتستخدم بعض التصميمات المتقدمة للزجاجات الاصطناعية مزيجا من الأقراص الصلبة ومحركات النفق لتحقيق التحكم الكامل في الدفعات ذات الفلور 6 (الدحامض، المتحرك، الدوار، الدوار).

How Thrusters Enhance Ocean Data Collection

والغرض النهائي لأية مركبة فضائية هو جمع بيانات أوقيانوغرافية عالية الجودة، فالأثار هي التكنولوجيا التمكينية التي تحول منصة الانجراف إلى أداة علمية دقيقة، كما أن الدافع الرئيسي هو تحسين نتائج جمع البيانات بصورة مباشرة.

نشر أجهزة الاستشعار واستردادها

(أ) أن يكون عدد كبير من أجهزة الاستشعار الأوقيانوغرافية مثبتة على الكابلات أو الأطر أو التيرات التي يجب تخفيضها إلى عمق محدد، ويجب أن تحتفظ الشركة بمركز ثابت أثناء النشر والاستعادة لتجنب حدوث أضرار في الكابلات أو أجهزة الاستشعار، وأن توفر أجهزة التحكم في المواقع الدقيقة اللازمة لمواجهة قوات التكتل من التيارات والموجات.

أخذ العينات والطريق

وتجهز المركبات الأمريكية الحديثة بمراقبين على متن السفن تستخدم تعليقات محفزة على اتباع مسارات قائمة على نقطة معينة بدقة عالية، وهذه القدرة تتيح وضع استراتيجيات لأخذ العينات التكييفية - يمكن للسفينة أن تعدل مسارها في الوقت الحقيقي استنادا إلى قراءات الاستشعار (مثل زيادة تركيز الكلوروفيل) وتسمح الاستجابة الحادة للمركبات بأن تقوم بدورات ضيقة وأنماط دوامة، وملامح ثابتة للغازات المكورات.

خفض عدد الدراسات الاستقصائية الصوتية

والمستشعرات الصوتية، مثل السونار الشعاعي الاصطناعي، والترددات المتعددة الحزم، وسوارب مصائد الأسماك، حساسة للغاية إزاء الاهتزازات والضوضاء التي يولدها نظام الدفع، وتؤثر تصميمات الثكتار والتنسيب تأثيرا كبيرا على الحد الأدنى للضوضاء الصوتية، وتستعمل أجهزة الدفع المتحركة المهتربة، والرموز المحركة، " ، والضات الميكانيكية الصارخة، مثل الميكانيكية.

العمليات المستقلة الطويلة الأجل

وتمتد كفاءة الثورستر مباشرة مدة البعثة، مما يتيح للمركبات العضوية الثابتة جمع البيانات على المناطق الأكبر لفترات أطول، ويعني ذلك بالنسبة للبحوث المناخية الرصد المستمر لتحمض المحيطات، والأكسجين المذوب، وتدفقات الكربون، ويعزز Glider حركة الدفع الأمامية ذات الموجة المقوى (عن طريق أجنحة التكليل التي تُعد تحت الماء) ولكنه يستخدم في إطار محركات دفع كهربائية صغيرة

التطورات المستقبلية في تكنولوجيا ثورستر

ويعود العقد المقبل بإحداث إنجازات كبيرة في تكنولوجيا الدفع، مدفوعاً بتقدم المواد، والدفع الكهربائي، والاستخبارات الاصطناعية، وضرورات الاستدامة.

نظم التجهيز الكهربائي والكهربائي

ويفضل الباحثون بشكل متزايد على موثوقيتهم، وعلى تشغيلهم الهادئ، وتيسير التكامل مع مصادر الطاقة المتجددة (السول والريح والموجة) ويطورون البطاريات الكثيفة و نظم خلايا الوقود التي يمكن أن تُنتج محركات كهربائية لمدة أسابيع.

AI-Enhanced Control Algorithms

وتتطور نظم التحكم في الثكتار إلى ما هو أبعد من مجرد حلقات من PID (المشتقات التكاملية) لتضمين ] السيطرة التوقعية النموذجية و] التعلم في مجال الإنفاذ . ويمكن لهذه المواد أن تتوقّع موجات وقوى قيادة حقيقية تكيفاً دقيقاً مع استخدام الطاقة.

المواد المتقدمة ومقاومة الحراجة الأحيائية

وبالإضافة إلى ذلك، فإن المدافعين الذين يعملون في البيئة البحرية يخضعون للضغط الأحيائي - تراكم الشوارب والطحالب والكائنات الأخرى على محرك الدفع والسكن، ويزيد من الجر ويقلل من الكفاءة، وتحتوي المعاطف الجديدة على مركبات متعددة الفلور () ذات الصبغة البولي فلوريدية ([FLFber-release compounds أو محركات الادخارية معززة

تشخيص الثراتب المستقلة واعادة التأجير

ومع أن الأشعة السينية تعمل بعيداً عن سفن الدعم، فإن إخفاقات الدفع يمكن أن تسبب فقدان البعثة أو المركبات، وسوف تدمج النظم المستقبلية ] أجهزة الاستشعار ذاتية التشخيص الذاتي ] (الاحترار، درجة الحرارة، السحب الحالي) ونماذج التعلم الآلاتي التي تكشف عن وجود خلل قبل الفشل.

خاتمة

إن أجهزة الدفع الأكثر بساطة هي أكثر بكثير من أجهزة الدفع؛ فهي محركات دقيقة تمكن الأشعة المقطعية من جمع البيانات الأوقيانوغرافية بدقة غير مسبوقة، والتحمل، والاستقلالية، ومن الحفاظ على موقع ثابت فوق البذرة الباردة إلى اتباع مسار هجرة الحيتان عبر آلاف الكيلومترات، فإن الدافعين يترجمون نية المشغل إلى حركة متحكمة، والتطور المستمر في القوى المحركة من التكنولوجيا إلى الأمام،

المراجع الخارجية: ]