פלטפורמות מחקר ימיות הן כלים הכרחיים לקידום ההבנה שלנו של האוקיינוס האטלנטי, ביולוגיה ימית, מדע האקלים, גיאולוגיה תת-ימית (אם הן כלי מחקר מאוישים גדולים, כלי רכב תת-ימיים אוטונומיים (AUVs), או buoys גוגרפיים, פלטפורמות אלה חייבים לשמור על עמדה מדויקת לביצוע המדידות מדויקות, פריסת מכשירים, או לבצע ניסויים.ה פתוחה היא תמיד בתנועה, מונעת על ידי גלים, על ידי הזרם, ולהוביל, לעקוב אחר יכולת פעולה טכנית, לעקוב אחר מיקום קבוע, לעקוב אחר מיקום, ומאפשרת כוח-ידי יכולת מעקב אחר מיקום קריטי, ומאפשרת כוח-ידי בקרת לחץ-ידי צוות-ידי בקרת מיקום קריטי.

מה הם רנסנסרים?

דחף הנחתי הם מכשירים מיוחדים הנעשים על אוניות, פלטפורמות וכלי רכב תת-ימיים המייצרים דחף בכיוונים מלבד הציר הראשי קדימה-מחדש.בניגוד לדחף מרכזי קונבנציונלי שרק דוחף כלי שיט קדימה או כטרף, דוחפים יוצרים מאוחר יותר (בדרכים), אנכי או מאוישים במהירות כוחות המופעלים על ידי ניקוי חשמלי, מאפשר תמרון מדויק, מתפתל, והכי חשוב לפלטפורמות מחקר - ללא צורך מהיר של תאים חשמליים או כוח איטי (אונקציה) בדרך כלל מאפשר לעצימה חשמלית מופעלת, או לחץ אווירית, בדרך כלל, או לחץ חיצוני, אפילו על ידי מנועי בקרה גבוהה, אך ורק על ידי מנועי בקרה מהירים, הן יכולות מופעלות, הן יכולות מופעלות, הן יכולות מופעלות, הן יכולות מופעלות, הן יכולות מופעלות, הן יכולות מופעלות, הן בדרך כלל מופעלות, הן יכולות מופעלות, אך ורק על ידי ניקוי מהירות, אך ורק על ידי מנועי דיזל.

סוגים של Thrusters המשמשים בפלטפורמת מחקר ימינית

מגוון רחב של עיצובים דחף מועסקים במחקר ימי, כל אחד מציע יתרונות נפרדים בהתאם לגודל הפלטפורמה, עומק תפעולי, דרישות המשימה. הסוגים הנפוצים ביותר כוללים דחף zimuth, משחתים, צריפים, צריפים stern דחף, ומדריכי מנהרה.בנוסף, דחף מיוחד כגון עיצובים מונעים על ידי rimed ופודים הם צוברים עבור יעילותם מופחת רעש - קריטי עבור מדידות רגישות.

תגית: Thrusters

(הדחפורים המשתנים הם יחידות הנעה שניתן לסובב 360 מעלות סביב ציר אנכי.זה מאפשר לדחף לכוון את דחףו בכל כיוון, חיסול הצורך בסולם. Azimuth דחףers לעתים קרובות רכוב בזוגות, נותן כלי תמרון יוצא דופן בתוך פלטפורמות מחקר הדורשות דבקות או עמידה תדיר תחת שינוי הרוח וכיוונים נוכחיים, azimuth לספק תגובה מהירה ויעילות חשמלית מופעלת על ידי ספינות תצפית מגנטיות מודרנית: RLT / RLTth מופעלת על ידי מגנטיות.

תגית: Thrusters

(ב) הדחפורים מותקנים בדרך כלל במנהרה הפוכה ליד חזית הספינה.התפקיד העיקרי שלהם הוא לספק כוח מאוחר יותר להעביר את קשת צדדי הקשת, אשר חיוני עבור הרציפים המדויקים ותחנת התחנה. Bow דחףers באופן משמעותי להפחית את רדיוס הפונה של ספינה, ומאפשר לו להחזיק מעמד ללא שימוש במנוע הראשי.

שטרן Thrusters

דחף שטרן פועל דומה לקשת דחף אבל ממוקמים בפח של הספינה.הם מספקים דחף מאוחר יותר מאחור, עוזר לשלוט ב- yaw ו-נגד מדחף קשת.במערכת DP מלאה, שילוב של קשת ו-stern דחף זעיר - לעתים קרובות ב"סידור tecon-twin-twin-tunnel" - מאפשר שליטה עצמאית של גל, swway, ו-eway זה מתאים במיוחד כאשר הוא צורך בתצורת מחקר רגיל.

פרדוקסלי ו-Retractable Thrusters

פלטפורמות מחקר מסוימות, כגון פלטפורמות כלי צף (FLIP) ומערכות winch עמוק הים, דורשים דחף אנכי כדי למנוע buoyancy שינויים או לשמור על עומק. ודחפורים Vertical (לעתים נקרא "דחפורים צירים מהירים" או "דחפורים מרומם"), לכוון עמודה של מים למעלה או מטה. Retractable דחףers ניתן לפרוס כאשר צריך וממושך כאשר לא להשתמש בהפחתה משמעותית עבור משימות אלה הם יכולים לשלב את הדחף לשימוש חוזר עבור הפעלת תאים.

פודד ו-Rim-Driven Thrusters

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כיצד Thrus Enable Precise Station

שמירה על תחנת מחקר ימית היא ביסודה בעיה שליטה: הפלטפורמה חייבת להעריך באופן רציף את עמדתה ואת הכיוון ביחס לנקודה הרצויה או לעקוב, למדוד את הכוחות המטרידים מן הרוח, הגלים והזרמים, וליישם דחף מתקן כדי לבטל את הפרעות אלה.זה מושג באמצעות מערכות מיקוד מיקום דינמי (DP) אשר משלבות חיישנים עמדה (GPS, משואות אקוסטיות, מערכות אינסטליניות), חיישנים סביבתיים (מהירות) ומהירות חישובית, מערכת הפעלה ידנית, לחץ על מנת לחשב את יכולת לוחית, לחץ מחשב, לחץ ראש).

מערכות מיקום דינמיות (DPS)

רוב כלי המחקר המודרניים פועלים תחת DP Class 2 או Class 3 סטנדרטים, המספקים undancy נגד נקודה אחת של כשל.תחת DP, דחף יכול להיות מופעל ידני, שמחה, ראש אוטומטי, או מצבי נהיגה אוטומטי. במהלך ניתוח מדעי קריטי - לדוגמה, הורדת דחף מרחוק של כלי רכב מופעל מרחוק (ROV) ל- hydrothermal vent - המערכת הDP מחזיקה את האני בתוך כמה ימים יכול להיות מופעל על ידי מספר שניות.

הפיזיקה מאחורי הקלעים של תחנת הרכבת כוללת איזון של גל, sway, ורגעי ים (fore-aft) הם בדרך כלל נגדם של הדחף העיקרי של azimuth כוחות Sway (מלבד בצד) הם נגד דחף הפוך (בקיצור ו- stern) נשלט על ידי כוחות שונים מכמה יחידות.

היתרונות של Thruster-Enhanced Station - שמירה על מחקר ימי

שילוב של דחפורים בעלי ביצועים גבוהים לתוך פלטפורמות מחקר ימיות מניב מספר יתרונות משמעותיים אשר משפרים באופן ישיר את האיכות וההיקף של העבודה המדעית.

הגדלת יכולת למדידות רגישות

כלים טריטוריאליים רבים – כגון CTD Rosettes, מדגמי מים, ליבת קרקעית הים - בצורה הטובה ביותר כאשר הפלטפורמה המארחת נותרה ללא תנועה ככל האפשר.אפילו סחף קטן מאוחר יותר יכול לגרום לכבלים לסבך, להציג רעש לתוך דופלר אקוסטי הנוכחי פרופיל (AD) קריאה, או זיהום של ליבות קרקע עם משטח חומר.

יעילות בטיחות והימנעות מרעש

שמירה על תחנת קדם מפחיתה את הסיכון להתנגשות עם כלי שיט אחרים, אובייקטים צפים או קרקעי הים. באזורי ים עסוקים או ליד מתקני offshore (למשל, חוות רוח או פלטפורמות שמן), כלי מחקר חייב להישאר בבטחה בתוך האזור המיועד שלה. Thrusters לאפשר את כלי שיט "להחזיק" מבלי להיסחף לאזורים מוגבלים.

גמישות תפעולית

עם דחיפים, פלטפורמת מחקר יכולה במהירות למקם מחדש ללא המתנה לזרמים נוחים או לפרוס עיגון.הגמישות הזו חיונית לדגימה אדפטיבית - למשל, לאחר תיקון של פלאקטון או אלגל פורח כפי שהוא נסחף.כלי מחקר מודרניים רבים משתמשים ב-DP כדי לבצע "קווי מסלול דינמי" שבו הספינה עוקבת מסלול מוגדר מראש במהירות נמוכה תוך דחיפה עבור מעברים שנגרמו על ידי מיפוי רחב של מיפוי.

ירידה באפקט סביבתי

אנקן בבתי גידול רגישים benthic (שוניות קורל, כרמים ימיים, או vents ea עמוק) יכול לגרום נזק משמעותי. Thrusters לחסל את הצורך בעגנים, צמצום ההפרעה הפיזית לקרקעית הים.בנוסף, ניתוח DP יכול להיות יעיל יותר דלק מאשר קבוע תמרון עם שטף, במיוחד כאשר הנוכחים הם מתון.

אתגרים ומגבלות של תחנת Thruster-based-Keeping

למרות היתרונות שלהם, הדחפורים אינם תרופת פלאאצה. אתגרים אחדים מגבילים את יעילותם, במיוחד בסביבות קיצוניות או בפלטפורמות קטנות יותר.

כוח חיים סוללה וסוללות

Thrusters שואבים כוח חשמלי משמעותי - לעתים קרובות העומס הגדול ביותר על גנרטור של כלי מחקר.לשמור על התחנה נגד זרמים חזקים יכול לדרוש רמות דחף גבוהות מתמשכת, אשר מרוקן דלק או רזרבות סוללה במהירות.עבור כלי רכב אוטונומיים, צפיפות האנרגיה נותר גורם מגביל; AUV קטן יכול רק להיות מספיק יכולת סוללה להחזיק תחנת למשך כמה שעות.

רעש וגאווה

נדחפורים, במיוחד סוגי מנהרה, מייצרים רעש תת-ימי ניכר ודריט שיכול להפריע למכשירים אקוסטיים (למשל, רבבים נונארים, פרופילים תת- ⁇ ) ולהפריע לחיים ימיים. מדענים הלומדים התנהגות דגים או תקשורת לווייתנים חייבים למזער רעש דחף.

תנאים סביבתיים

גבהים גל קיצוניים, מהירויות רוח גבוהות, וזרמים חזקים יכולים להציף את היכולת הדחף של פלטפורמה. בתנאים סוערים, אפילו מערכות DP החזקות ביותר לא יכולות להחזיק מעמד, מה שחייב פעולות מדע לעצור. Thrusters יש גם מגבלות עומק; עבור עבודה עמוקה-ים, דחף המיוצר ליד פני השטח עשוי להיות פחות יעיל אם הפלטפורמה ארוכה ויש לו שטח פנוי משמעותי עבור עומסי רוח.

תחזוקה וגמישות

Thrusters נחשפים למים הימיים הקורטוזיים, ביופוץ, ולבוש מכני.תחזוקה רגילה היא חיונית למניעת כישלון במהלך משימות קריטיות. דחף תקוע או מנוע דחף מפוצץ יכול לקלקל ביצועים DP או לגרום לאובדן של מיקום. Redundancy (משטים מרובים ומערכת מחשבים DP) עוזר להפחית את זה, אבל זה עולה ומורכבות.

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

החשיבות המעשית של הדחפורים במחקר ימי היא מאוירה ביותר באמצעות דוגמאות בעולם האמיתי המשתרעות על סוגים שונים של פלטפורמה ודיסציפלינות מדעיות.

ר' ו''' (ב"ד) ו'''' (ב') ו'''' (ב')'' ו'''' (ב')

(המכונה: ⁇ ) ⁇ (הראשונה) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]] ו[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1966]], [[1924]]]]]], [[1966]], [[1924]], [[1966]], [[1966]], [[1966]], [[1966]]]]]]]]]], [[1966]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1966]]]]]]]]]] ב[[1966]], [[

פלטפורמות אוטונומיות: Saildrone ו Wave Gliders

פלטפורמות קטנות יותר כמו מלחון ונוזל רובוטיקה גל גל גלדר להשתמש בשילוב של מובלות רוח ודחפורים קטנים (לעתים קרובות צריחי מנהרה חשמליים) עבור תחנת-הרכבים הבלתי-מוכרים האלה (USVs) יכולים לשמור על מיקום ליד תכונות האוקיינוסים ממוקדות (למשל, קצה של מדרד) במשך שבועות על קצה.

פלטפורמת Instrument Platforms (FLIP)

לוח הבקרה של הצי האמריקני (Floating Instrument Platform) הוא כלי מחקר ייחודי שיכול "לפרוץ" ממעמד אופקי עד אנכי, מה שטבע את רוב הבקתה מתחת למים ליציבות. FLIP השתמש במקור רק שטף ודחף עבור מעבר, אבל מאוחר יותר רטרוfit עם דחף חשמלי קטן למקם כאשר במצב האנכימי יאפשרופית רק מוליכים למחצה, תוך כדי הפעלתו של חומרת, או מוליכים למחצה, תוך כדי הפעלתו של חומר ניקוי איטי של חומר נפץ, תוך כדי הפעלתו של חומרת של חומרת- FLIP, תוך כדי הפעלתו של חומרתיקים, תוך כדי הפעלתו של חומרת של חומרת- FLIP, תוך כדי הפעלתו של חומרת משקל, תוך כדי הפעלתו של חומר חשמלי קטן של חומרתנים, תוך כדי הפעלתו של חומרתיקים, תוך כדי שימוש בפלטפורמת איכות זרם של חומר נפץ, תוך כדי שימוש במנועי לחץ אווירי-אט-אט, תוך כדי הפעלתו של חומרת של חומר נפץ, תוך כדי שימוש במנועי לחץ אווירי-אט-אט-אט- FLIP, תוך כדי הפעלתו של חומר נפץ, תוך כדי הפעלתו של חומרתיקים, תוך כדי הפעלתו של חומרתיקים, תוך כדי הפעלתו של חומר

Deep-Sea תרגילים ו- Ocean Moving Program

Vessels כמו החלטת JOIDES (כיום פרשה) וצ'קיאנו השתמש במערכות DP עם מספר דחף לשמור על מיקום תוך כדי קידוח לתוך קרקעית הים כדי לשחזר את ליבות הסדמנט והסלע.הצ'קיו, המופעל על ידי הסוכנות היפנית למדע וטכנולוגיה ימיים (JAMSTEC), משתמש שישה דחףים (שניים azimuth ו-4 מנהרה) כדי להחזיק מעמד בתוך מטר אחד, בעוד ש-2,500 מטר בדיוק כדי להבטיח את ה-מטר זה מגיע עומק כדי למנוע את ה-ממטר ו-מחץ עמוק אל תוך כדי למנוע את ה-מטר ו-מעגלדקדקדקדקדק עמוק יותר מאשר את ה- 1 ממטר.

פיתוחים ומגמות עתידיים

האבולוציה של טכנולוגיית דחף קשורה קשר הדוק למגמות רחבות יותר של הרובוטיקה הימית, אנרגיה מתחדשת וניווט אוטונומי. כמה התפתחויות צפויות לשפר עוד יותר את יכולות התחזוקה של תחנות המחקר בעשור הקרוב.

מערכות חשמל היברידיות

כל הדחפורים החשמליים עם מנועים מגנטיים קבועים בעלי יעילות גבוהה הופכים לסטנדרטיים.הם מציעים שליטה מדויקת של מומנט, חתימה אקוסטית נמוכה, ואת היכולת לשחזר אנרגיה באמצעות גינון מחדש של בנקים סוללה, מערכות היברידיות יכולות לטבול דרישות כוח שיא ומאפשרות לדחפורים לרוץ במהלך תקופות "קטיפה" ללא רעש גנרטורים.

אינטליגנציה מלאכותית ושליטה חיזוי

אלגוריתמי למידת מכונות מוחלים על שליטה DP כדי לחזות הפרעות סביבתיות ולהקצאת הקצאת דחף אופטימיזציה. במקום להגיב לסחף, מערכות בינה מלאכותית יכולות לצפות קבוצות גל או גלי רוח ודחפורים טרום-הצבת לפני שהן מזיזות את הפלטפורמה. ניסויים מוקדמים על ידי קונגסברג ואוניברסיטת סאות'המפטון הראו עד 30% בהפחתת פעילות דחף וצריכת הדלק תוך שמירה על דיוק משמעותי במיוחד עבור החלמה מהירה.

חידוש אינטגרציה אנרגיה

לוחות סולאריים, טורבינות רוח, וממירי אנרגיה גל נבדקים על פלטפורמות מחקר כדי לספק כוח משלים עבור הדחפורים. A SAIL (Solar-Assisted Long-Endurance) פלטפורמה אוטונומית יכולה לקצור אנרגיה במהלך תקופות שמש ולהשתמש בו כדי לטעון סוללות, ולאחר מכן להפעיל דחף עבור תחנת-keeping בלילה מערכות כאלה יאפשר נוכחות מתמשכת באזורי האוקיינוס הרחוקים ללא צורך בדלק.

Thruster Arrays for Smaller Platforms

צריפים זעירים - כולל שבבים זעירים ויחידות מונחות על ידי שורש זעיר - מפותחים עבור gliders תת-קרקעי אוטונומיים ו AUVs קטנים. אלה דחף המאפשרים לרכבים לרחף ולקיים את המיקום במהלך בדיקות מקרוב של מבנים תת-קרקעיים או במהלך עמודה מים sampling. לאחרונה מחקר שנערך על ידי Monterey Bay אקווריום Research (MBAI) הראה כוח נמוך המאפשר כוח-עוצמה המאפשרת של 2 עד 50 שעות בלבד.

שקט אקוסטי וגנב

ככל שהמחקר הימי מתמקד יותר ויותר בהשפעות של רעש אנתרוגני, יצרני דחף מעצבים יחידות שקטות יותר.דלפט אוניברסיטת טכנולוגיה ו- Rolls-Royce (כיום Kongsberg) פיתחו "מחזקים" נוקטים ודחפורים מכופרים שמצמצמצמצמצמצמיכים את הלהבות והרעש השקט הזה.

מסקנה

Thrusters מהפכת הדרך שבה פלטפורמות מחקר ימיות פועלות, מה שהופך אותם מכלים סחף-היתר למכשירים מדויקים שיכולים להחזיק מעמד כנגד כוחות בלתי נלאים של האוקיינוס.ממצת ומכופרים על אוניות גדולות למיקרו-סטרים על כלי רכב אוטונומיים, מכשירים אלה מספקים את יכולת התמרון והיציבות הנדרשת כדי לנהל מדע האוקיינוסים פורצי דרך.