כלי רכב המופעלים מרחוק (ROVs) הפכו הכרחיים על פני ספקטרום רחב של תעשיות ימיות, מ שמן offshore ובדיקת גז לארכיאולוגיה עמוקה הים ניטור סביבתי. המעטפת הביצוע של כל ROV נקבעת ביסודה על ידי מערכת הדחף שלה & #8212; מערכת האביזרים המספקים חומרים דחף, תמרון, ויכולת תחזוקת תחנה במהירויות גבוהות, קורוזיות, ולעתים קרובות יותר ממושכות את הסביבה הנטורית זו.

קידום עיצוב Thruster

מנועים חשמליים

אחד החידושים המשתנים ביותר בעיצוב צרף מתחת למים הוא אימוץ של מנועים ממונעים מגנטיים (maglev) דחפורים מסורתיים משתמשים במשבים מכניים כדי לתמוך בטור, אשר כפופים להפסדים חיכוך, ללבוש ממשקעים חודרים, ובסופו של דבר כישלון עקב איטום השפלה בממריצים מגבתים לחסל מגע פיזי בין חלקים נעים על ידי שימוש בשדות אלקטרומגנטיים להשעות את התשואות קריטיות: כמה יתרונות קריטיות:

  • (FLT:0) חיכוך מכני אפס אפס אפס 1 ו-#8211; דרמטי מפחית את אובדן הכוח, ומאפשר יותר אנרגיה של הסוללה להיות מומרת לתוך דחף שימושי ולא חום.
  • (ב) [15] ,לימים של שימוש בלבוש 1 ו-#8211; החלפה של מרווחי שירות ותוחלת החיים הכוללת, חיוני עבור ROVs פרוסים במקומות מרוחקים במשך חודשים.
  • (ב) [ה]התגובה הדינמית של ה- 010: 1 ו-#8211; ללא ציות, הרוטב יכול להאיץ ולהרוס מהר יותר, מה שמאפשר תמרונים חדים יותר ותגובה מהירה יותר לשליטה בקלטות.

חברות כמו FLT:0 (BlueleaFLT) וקבוצות מחקר אקדמיות במוסדות כגון FLT:2Woods Hole Oceanographic InstitutionFLT 3 חלוצות עיצובים אלה עבור יישומים רדודים ועמוקים מים. בדיקות שדה מוקדם להראות כי ממריצים מגובל יכולים לפעול במשך אלפי שעות עם ירידה בביצועים מינימליים, שינוי משחק עבור תחנות תצפית ארוכות טווח.

אופטימיזציה הידרודינמית באמצעות Fluid Dynamics

להבים מודרניים ודיור אינם מתוכננים עוד על ידי משפט רציני - וטרור.במקום, מהנדסים מעסיקים את Computational Fluid Dynamics (CFD) כדי מודל דפוסי זרימה סביב המפיץ ו nozzle. רמה זו של אופטימיזציה הובילה כדי למנוע גיאמטריה הממזערת את ה cavitation (היווצרות של בועות ריקות שיכולות לנפץ להבים ורעש), להפחית את הלחץ, ולצמצם את מומנטום של מים:

  • (FLT:0) פרופילי להב ביון (FLT:1 ו-#8211; בהתבסס על דחפורים לווייתנים וקרנות דגים, צורות אלה מעכבות הפרדה זרימה ולשמור דחף אפילו בזווית גבוהה של התקפה.
  • (FLT:0) עיצוב Nozzle עם מגוון רחב של צולב 1 (ו-#8211; קוצים דונטד (Kort nozzles) הם כעת אופטימיזציה באמצעות CFD כדי להאיץ את זרימת העובר דרך המנצל תוך דיכוי טיפ vortices, עלייה של 20-30% באותו כוח.
  • (ב) [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

התקדמות אלה חשובה במיוחד עבור ROVs הפועלים בסביבות רגישות כגון שוניות אלמוגים או ליד cetaceans, שבו יש למזער את זיהום הרעש.

חומרים מתקדמים ל-Corrosion Resistance ו- Weight Reduction

דחף תת-ימי חייב לשרוד קוקטייל של מים מלוחים, לחץ קיצוני, ו biofouling.מדע החומרים סיפק פתרונות חדשים לשיפור עמידות וביצועים:

  • (FLT:0) סגסוגת טיטניום טיטניום גבוהה (FLT:1 ו-#8211; בשימוש נפוץ עבור להבים ושיכון של מדחף, המציע התנגדות קורוזיה מעולה יחס כוח-עוצמה גבוה למשקל.
  • (FLT:0)Carbon-fiber מחזק פולימרים (CFRP) 1 ו-#8211; בשימוש נרחב יותר עבור צריחים ומצעים, צמצום משקל עד 50% בהשוואה פלדה תוך שמירה על נוקשות.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) & #8220; השילוב של מנועים מגבריים ורכיבים מתקדמים אפשר לנו לבנות דחף שהם קלים יותר ואמינים יותר מכל דבר הזמין לפני חמש שנים, ו-#8221; מציין ד"ר אלנה טורס, מהנדס בכיר ב-FLT:1Saab SeaeyeFLT:2 “ הדור הנוכחי של ו-Ved יכול לשמור על מודלים של 4, לעומת 421, פחות מצריכת חשמל מאשר לצרוך פחות מ-32, לעומת צריכת חשמל נוכחיים;

Noise Reduction Technologies for Stealth and Environmental Monitoring

חתימה אקוסטית תת-ימית היא שיקול קריטי עבור פעולות ROV צבאיות ומדעיות כאחד.דחפורים מסורתיים מייצרים רעש קלווי משקל משמעותי ורטט מכני שיכול להסוות קריאה הידרופונית רגישה או חיי ימי אזעקה.

  • (FLT:0)Pulse-width Modulated אותות כונן עם טכניקות פרוספקטרום (FLT) 1 & #8211; מנוע הניתוק רעש על פני להקה תדר רחב יותר, מה שהופך אותו פחות לזיהוי ופחות מזיק לאורגניזמים ימיים.
  • (ב) ⁇ :0) ו[דרוש מקור] ל[[1924]] ו[[1924]], [[1924]]]] ו[[1948]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]
  • (FLT:0) עיצובי מזהמים של רבי-הביטחון 1 ו-#8211; שימוש באזור להב גדול יותר ומבנה מוביל בקפידה כדי לדכא את אזורי הדיכוי הנמוכים שגורמים להיווצרות vapor.

עבור ניטור סביבתי ROVs, צריפים שקטים מאפשרים יישומים חדשים כגון ניטור אקוסטי פסיבי של שירים ודגים הניב התנהגות מבלי להכניס רעש מלאכותי לתוך אזור המחקר.

כוח ושליטה

פיקוח מהיר משתנה ובקרת שדה

הימים של שליטה פשוטה על / off או מולטי-מהירות הם ארוכים נעלמו.ה-ROVs מודרני מעסיק כוננים מהירים מתוחכמות (VSDs) המשתמשים באלגוריתמים של שליטה מוכוונת שדה (FOC) כדי לנהל בדיוק את המהירות השוטפת והסיבובית.הבקרים האלה מאפשרים לדחף לספק את דחף המדויק המבוקש על ידי המפעיל או מערכת הניווט האוטונומי, עם lag מינימלי וללא כל פתרון כולל:

  • (FLT:0)Fine-goku-keepingveveofLT:1 ו-#8211; ROVs יכול להחזיק מעמד בתוך כמה סנטימטרים בזרמים בינוניים, חיוני למשימות בדיקה עדינות ליד מבנים תת-ימיים או ממצאים ארכיאולוגיים.
  • (FLT:0)Smooth CrossingssigFLT:1 ו-#8211; מבטל את התנועות השבריריות שעלולות להפריע למשקעים או נזק למערכת אקולוגית שברירית.
  • (FLT:0) חידושים זוהרים 1 ו-#8211; כמה בקרים מתקדמים יכולים לשחזר אנרגיה כאשר הדחף משמיד, להאכיל אותו בחזרה למערכת הסוללה של ROV כדי להאריך את משך המשימה.

חיישנים משולבים Feedback ו- Fitive Control Loops

Thrusters כבר לא מבודדים רכיבים; הם משולבים כעת נודות ברשת בקרה עשירה חיישן.כל דחף עשוי לכלול יחידת מדידה משובצת לא רצויה (IMU), חיישן לחץ, ולשעבר / זמן צג. נתונים אלה מזינים לתוך בקר מרכזי שיכול להתאים פלט דחף בזמן אמת כדי לפצות על:

  • (FLT:0Cross-currents ו-Gate-FLT) 1 ו-#8211; ניתן לקבל פיצוי אוטונומי ללא התערבות מפעיל.
  • (ב) ⁇ :0) שינויים בשינויים ב- 1 ו-#8211; כאשר ROV צורכת שכר או ניסיון דחיסה ממוקדת בלחץ של ההטפה.
  • (ב) [15] , הידרדרות של דחף בלתי נפרד: 1 ו-#8211; הבקר יכול להפחית את העומס על דחף כושל להפיץ דחף כדי לשמור על יציבות עד תחזוקה אפשרית.

גישה סגורה-loop-loop מתאימה היא אבן הפינה של עיצוב ROV מודרני, הגדלת האמינות של המשימה וצמצום עייפות המפעילה.

סוללות Efficiency ו- Energy-Dense Power Systems

דחף הוא רק שימושי כמו האנרגיה שמניעה אותו.חדשנות בכימיה של סוללות וניהול כוח מרחיבים ישירות את הזמן התפעולי ואת יכולת דחף:

  • (FLT:0) ליתיום-יון עם סיליקון aodesveFLT:1 ו-#8211; עלייה בדחיסות האנרגיה עד 40% מעל תאי ליתיום סטנדרטי, המאפשרת ל-ROVs לפעול במשך 12-18 שעות על מטען יחיד.
  • (FLT:0) היברידיות תא-פולאלי 1 ו-#8211; חלק מה-ROVs ברמה כבדה משתמשים כעת בתאי דלק מימן לעומס בסיס, עם סוללות ליתיום לדרישות דחף שיא.
  • (FLT:0) תחנות טעינה ללא תשלום (Wireless Charge Station) 1 – תחנות לעגון תת-קרקעיות עבור ROVs אוטונומיות מאפשרות סוללות לחזרה ללא התאוששות אל פני השטח, המאפשרות ניטור רציף של האוקיינוס.

(FLT:0)OceaneeringFLT:1 ומפעילים מרכזיים אחרים דיווחו כי מערכות סוללות הדור הבא, בשילוב עם דחף יעיל יותר, אפשרו ל-ROVs לבצע בדיקות תת-ימיות מלאות של צינורות וראשי-יתר ללא צורך להחליף סוללות באמצע היום - שיפור משמעותי בפריון.

בסביבה הקרובה של Thruster Technology

מערכות ה-Vic-Inspired Propulsion Systems

הטבע הפך למניעה תת-ימית של מאות מיליוני שנים.מהנדסים פונים יותר ויותר לעיצובים ביולוגיים כדי לפרוץ את פרדיגמת המניעים.

  • (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) מערכות (כמו לכלוך או ג'לי דגים)FLT 1 ו-#8211; שימוש במטוסי מים מותקפים המיוצרים על ידי שלפוחית שתן גמישה.
  • (FLT:0) ביטול finfins (כמו קרניים) , 1 ו-#8211; מספר רב של פלחי פין מבוקרים באופן עצמאי יוצרים גל נסיעה אשר מניע את ה-ROV. Prototypes הראו זיקה יוצאת דופן בחללים הדוקים כגון פנים של אוניות.

בעוד עיצובים רבים בהשראת ביולוגית עדיין בשלב המעבדה, הם מבטיחים להרחיב את הנישה המבצעית של ROVs לסביבות שבהן רעש וזעזוע חייבים לשמור על מינימה מוחלטת.

אינטליגנציה מלאכותית לשליטה על סף טיס אוטונומי

בינה מלאכותית (AI) ולמידה של מכונות הן מציאת דרכם לתוך מערכות בקרת ROV, המאפשרות קבלת החלטות אוטונומיות שמתאימה לתפוקה דחף לתנאים משתנים במהירות. במקום להסתמך על הקצאת דחף מראש, בקרים מונעים על ידי AI יכולים:

  • (FLT:0) למד הפרעות סביבתיות דיסראטיםFLT:1 ו-#8211; לזהות מחזורים tidal, דפוסים נוכחיים, ו- מערבולת שופכת ליד מבנים, ולאחר מכן להסתגל באופן הכרחי כדי לשמור על המיקום.
  • (FLT:0)Optimize צריכת חשמל 1 ו-#8211; השתמש בלמידה חיזוק כדי למצוא את השילוב היעיל ביותר באנרגיה של מהירויות דחף לתמרון מסוים, פוטנציאל להאריך את חיי המשימה עד 20-30%.
  • (FLT:0) דוחק את האנומליות של אטל 1 ו-#8211; מעקב אחר הרטט והחתימות הנוכחיות כדי לחזות בישבן או נזקי מזהמים לפני שכישלון מתרחש, המאפשר תחזוקה חיזוי.

השילוב של למידה עמוקה ושליטה דחף מבטיח במיוחד עבור חפות של ROVs קטנים כי חייב לתאם את התנועות שלהם ללא התערבות אנושית - לדוגמה, ברשת חיפוש והצלה או מיפוי קרקעית הים בקנה מידה גדול.

חומרים ידידותיים וייצור בר קיימא

חששות סביבתיים מניעים שינוי לעבר חומרים ירוקים יותר ושיטות ייצור עבור דחפורים תת-ימיים.

  • (FLT:0)Biodegradable lubricantscioFLT:1 ו-#8211; עבור עיצובים דחף אלה עדיין דורשים הפחתה מינימלית, שמנים מבוססי אסטר ידידותי לסביבה להפחית את הסיכון של זיהום אם חותם נכשל.
  • (ב) [13] חומרים מפלסטיקים ממוחזרים של האוקיינוסים (FLT:0) ו-#8211; פרויקט טייס על ידי FLT:2Ocean ניקויupofLT 3: הראה כי החזרת פלסטיק ניתן לעבד לתוך משטחים מורכבים גבוה, סוגר את הלולאה על פסולת ימית.
  • ייצור אדרינלי (3D הדפסה) של חלקי חילוף (FLT) 1 ו-#8211; מדפסת 3D של Onboard יכול לייצר ממריצים חלופיים או חלקים נושלים מחומר ממוחזר, צמצום הצורך בחלקים חסונים ולוגיסטיקה.

חידושים אלה לא רק להפחית את טביעת הרגל הסביבתית של פעולות ROV, אלא גם עלויות מחזור חיים נמוכות יותר, שכן חומרים ממוחזרים הם לעתים קרובות זולים וקלים יותר למקור מאשר טיטניום בתולה או פולימרים מהונדסים.

מבצע ביקורת גבוהה וקיצוני

בעוד ROVs לדחוף עמוק יותר לתוך אזור השטח של השטח (6,000-11,000 מטר), הטכנולוגיה של דחף חייב להתמודד עם לחץ מחץ העולה על 110 מגה-פאסקליות.

  • (FLT:0) דירות מוטוריות ממושמעות ב-FLT:1 ו-#8211; הפנים של מנוע הדחף מלא שמן מחץ המונע לחץ שונה על פני החותם, המאפשר הפעלה בעומק האוקיינוס המלא.
  • (FLT:0Ceramic roller נושאת נושאות 1 ו-#8211; עבור עיצובים שעדיין משתמשים במשכים פיזיים, קרמיקה סיליקון ניטריד מתנגדים לריסוס ולעיוות המתכת נושאת תחת לחץ קיצוני.
  • (FLT:0) תצורה של חותם דינמי-דינמי 1 ו-#8211; פניות וחותמות שפתיים מסודרים בסדרה, עם buffer שמן ביניים ביניהם, לספק undancy וחיים ארוכים.

ROVs כמו ההרחבה:0 ,DSV Limiting FactorcioFLT:1 (הידועה ב- 1) השתמשו בהצלחה בדחפורים מתקדמים כאלה כדי להגיע לתחתית המריאן טפיל, מה שמוכיח כי דחףים עמוקים אינם רק אפשריים אלא אמינים למחקר מדעי.

יישומים אמיתיים ומקריות

כדי להעריך את ההשפעה של חידושים אלה, לשקול כמה יישומים קונקרטיים:

  • (FLT:0)Offshore רוח משק לחווה כבל בדיקה FLT:1 & #8211; מודרני ברמה עבודה ROVs מצויד עם ממריצים נמוכים לא מגבר יכול לשחות קרוב לכבלי חשמל חיים, באמצעות חיישנים משולבים כדי לזהות ללבוש insulation מבלי לגרום התערבות אקוסטית.
  • (ב) [15] ,917 ,2Schmidt Ocean InstituteFLT 3) ביולוגיה ביולוגיה vent ביולוגיה ביולוגיה vent ביולוגיה ביולוגיה vent ביולוגיה אבולוציה 1 ו-#8211; חוקרים ב- FLT:2Schmidt Ocean InstituteFLT 3:3 להשתמש ROVs עם oscillating מודגש על מנת לרחף ס"מ מעל מאובנים הידרותמיים זעירים ללא חומרים רגישים.
  • (FLT:0Military Mine Detection and ניטרליזציה 1 ו-#8211; ננסיים ברחבי העולם מאמצים את ROVs עם דחףים מרושעים רחבים להפחתה בסיכון זיהוי תוך בדיקת אובייקטים איומים.

מחקרים אלה מדגישים כי שיפורים מצטברים בטכנולוגיה של דחף מתורגמים ישירות לתוך יכולות משימה מורחבות ופעולות בטוחות יותר.

אתגרים ומחקר מתמשך

למרות ההתקדמות המהירה, כמה אתגרים נותרו.מגב מוטורס, תוך הבטחת, דורשים אלקטרוניקה שליטה מורכבת והם כיום יקרים יותר מאשר מנועים מסורתיים מכחול או מכחול DC. מיפוי אותם לתפוקות דחף גבוה מאוד הדרושים עבור החזר כבד של ROVs מעמד העבודה נשאר קשה.בנוסף, ביו-inspired propulors יש לעתים קרובות מהירות נמוכה יותר מאשר מניעים קונבנציונליים, מה שהופך אותם ללא יכולת עבור מרחקים גדולים ROV חייב במהירות.

המחקר גם נמשך לציפוי ביו-פוחיותיים מונעים צמיחה ברונקיה והאצה מבלי להשתמש בביוצידס רעילים.מערכות נוגדות אולטרה סגול המשולבות לתוך הדיור הנדחף נבדקות על ידי מספר אוניברסיטאות, עם תוצאות מוקדמות מבטיחות על צמצום הצמיחה הימית.

מסקנה

החידושים בטכנולוגיה של דחף תת-ימי מונעים את יכולות ROV לרמות חסרות תקדים.מעבור מנועים ללא חיכוך ומזהמים הידרודינמית לשליטה אוטונומית המונעת על ידי AI ו- bio-inspired propulsion, כל אלמנט של מערכת הדחף הוא reimagined עבור הסביבה תת-ימית תובענית.

כאשר ROVs להיות יותר מסוגל, הם יפתחו גבולות חדשים במדעי הים העמוק, תחזוקה תשתיות וחיפוש משאבים.הדחף, פעם מרכיב פשוט יחסית, הפך למערכת מתוחכמת בלב המהפכה. מהנדסים ומפעילים שעדיין מבשלים מההתפתחויות האלה יהיו ממוקמים הכי טוב למנף את הדור הבא של כלי רכב תת-ימיים.