כלי רכב בלתי מאוישים (USVs) הפכו לפלטפורמות חיוניות למחקר ים טריטוריאלי, ניטור סביבתי ומבצעים תעשייתיים offshore. אלה כלי רכב אוטונומיים או מרוחקים לחצות גבולות נרחבים של האוקיינוס, איסוף נתונים ברזולוציה גבוהה על כימיה מים, קרקעית הים העליון, חיים ימיים, ודפוסי מזג אוויר מהירים יותר, בלב כל יכולת USV היא מערכת ההנעה שלה, ובקרב רוב קריטי הם גם חומרים מתקדמים של פיתוח אוויר, אך ורק על ידי מנועי חיפוש מהירים יותר, כמו גם על ידי מערכות הפעלה דינמית של מערכות הפעלה.

מה הם Thrusters in the Context of USVs?

בארכיטקטורה ימית, דחף הוא מכשיר הנעה שיוצר דחף להעביר כלי שיט או לשמור על המיקום שלו.בניגוד לדחף קונבנציונלי המוצב דרך הבקתה, הדחפורים בדרך כלל רכובים במנהרות דרך הבקתה (דחפורים לא חוקיים) או על אדנים (דחפורים עצלים) שיכולים להזיז.עבור USVs, דחף חייב לפעול באופן אמין במשך שבועות או חודשים, כולל תנועות חשמל חזקות יותר, או זרם חשמליות, לעתים קרובות, או מהירות, או מהירות גבוהה יותר, או זרם חשמליות, או תנועות מהירות, או מהירות, לאחר מכן, או תנועות מהירות, לעתים קרובות, הן מהירות, הן מהירות, הן מהירות, או מהירות, הן מכוונות לסיבובים, או מהירות, או מהירות יותר, הן מהירות יותר, הן מהירות, הן מהירות, הן מהירות, הן מהירות, הן מהירות, הן מהירות, הן מהירות גבוהה יותר, והן מהירות, והן מהירות, הן מהירות, הן מהירות, לעתים קרובות, הן מהירות גבוהה יותר, והן מהירות גבוהה יותר, והן מהירות, והן יכולות לסיבוב חשמליות, לעתים קרובות, לעתים קרובות, והן מהירות, הן מהירות, הן מהירות, הן יכולות לסיבוב חשמליות, הן יכולות לסיבוב חזק, והן לסיבוב חשמלי חזק, לעתים קרובות, והן להזיזוכות קדימה,

המרכיבים הבסיסיים של דחף כוללים מנוע חשמלי או הידראולי, כונן, מניע (או מפיץ), ו nozzle או duct המעצב את מטוס המים כדי למקסם את יעילות הדחף.ברבים USVs, דחף הם חלק ממערכת הנעה מבוזרת - יחידות מזחלות להציב במקומות אסטרטגיים - כדי לתת את בקרת ההולוגרמה של כלי הרכב (היכולת לנוע בכל כיוון ללא שינוי זה הוא גמישות חיוני עבור איסוף נתונים ספציפיים על ידי קו רציפים).

תפקיד קריטי של Thrusters in USV Operations

Thrusters להשפיע ישירות על שלוש יכולות תפעוליות הליבה של USV: תמרון, יציבות ויעילות אנרגיה.לכל אחד יש השלכות עמוקות על איסוף נתונים באוקיינוס.

אחריות ותחנות - Keeping

חיישנים יונקים לעתים קרובות דורשים USV להישאר נייח או לנוע לאט מאוד לאורך נתיב שנקבע מראש.לדוגמה, כאשר פריסת CTD (אובייקטיביות-temperature-road) רוזט או מדגמי מים, USV חייב לפצות על זרמים פני השטח וסחף הרוח. Azimuth דחףs, אשר יכול לסובב 360 מעלות, להצטיין כאן על ידי דחף מיידי לכל כיוון.

משימות בעולם האמיתי מראות את הצורך הזה.המלחונדרן, רוח-שמש-ושמש-שמש-שמש-מ- USV, משתמש דחף חשמלי קטן לתמרן מהיר ותחנת-הרכב, מה שמגביר את המפרשים הנוקשות שלו באופן דומה, הגלים של הרובוטיקה נוזלית מסתמכים על מערכת הנעה נשגבת באופן פעיל, אך משלבת דחף למצב מדויק במהלך הפריסה.

יציבות וניהול רעש

מיקום Thruster ושליטה גם משפיעים על היציבות של USV. בחירה קפדנית של עמדות דחף (למשל, שני דחף יונקים zimuth ב stern בתוספת צריח קשת) יכול לבטל את הרגעים הסיבוביים, שמירה על רמת הפלטפורמה אפילו כמו כוחות גל לפעול על זה, יציבות זה חיוני עבור חיישנים כמו LIDAR, מהדהדים מרובים, או היפר-ספקטרום, אשר דורש חיישנים יציבים, כולל דחף אווירי, הוא יעיל יותר ויותר, הוא יעיל יותר ויותר, הוא יעיל יותר ויותר, כמו חיישנים אלקטרו-מדומים, או חומר נפץ, הוא יעיל יותר ויותר, הוא יעיל יותר ויותר, 000.

אנרגיה ויציבות

(הסיבולת המשימה של USV קשורה ישירות ליעילות דחף.מכיוון שדחפורים הם לעתים קרובות הצרכן הגדול ביותר של אנרגיה על הסיפון, שיפורים בעיצוב של מדחף, יעילות מוטורית ואלגוריתמים שליטה יכולים להאריך את משך המשימה במשך ימים או שבועות.רבים משתמשים ב-FLT:0electric דחף נתונים FLT:1 מופעל על ידי סוללות, לוחות סולאריים, או תאי דלק.

סוגים של Thrusters המשמשים ב USVs

מעצבי USV בוחרים תצורה של דחף בהתבסס על דרישות משימה, גודל הרכב ותנאי התפעול. הסוגים הנפוצים ביותר כוללים דחף zimuth, צריפים מנהרה קבועים, צריפים מים, וכוננים פודינג.

תגית: Thrusters

דחף עז, הידוע גם בשם Z-Drives או כונן pod, מורכב מדחף על אדן שיכול לסובב 360 מעלות סביב ציר אנכי.הסידור מבטל את הצורך של שטף ומספק דחף בכל כיוון. Azimuth דחף דחף חזק מאוד ומאפשר מיקום דינמי (DP) יכולות להחזיק מעמד של USV בתוך מטר אפילו דוגמאות חזקות יותר של רולס (Razer) הוא דחף מכני גבוה יותר ויותר עלות של ים (R) ו-Roltgrurungtberg) הוא גבוה יותר.

מנהרה קבועה Thrusters

אלה הדחפורים רכובים במנהרות טרנסנדנדנדנדנדנדות העוברות דרך הבקתה, בדרך כלל בקשת ובנחמה.הם מספקים דחף מאוחר יותר לתמרן ולתפוס את התחנה מבלי להשפיע על ההנעה קדימה, בעוד שדחפורים קבועים וקבועים, מייצרים רק דחף בכיוון של ציר המנהרה, מגבילים את התועלת שלהם לתמרונים ספציפיים.ב"ב-USVs, הם משמשים לעתים קרובות בשילוב עם דחף עיקרי למנהרה לפעולה קדימה (CX) כמו CiX) ו-C.

תגית: Thrusters

דחף מים להשתמש במערה פנימית כדי למשוך מים ולגרש אותו במהירות גבוהה דרך נושל, ייצור דחף.הם מציעים תמרון מעולה כי המטוס יכול להיות וקטוריד (על ידי רוטט את הנורה או באמצעות היגוי היגוי) והם פחות רגישים לנזק מפסולת פסולת או מקרקעות כי הם לא חשופים יותר מים רדודים עבור מים ולהפחית עבור כלי שיט נמוכים יותר מאשר בדרך כלל הם מדחפים פחות.

פוד-וויס וידויים היברידיים

פוד מניע את הבית המנוע החשמלי בתוך הפוד עצמו, עם דחף מונע ישירות.תצורה זו מפחיתה את אובדן הציוד ומאפשרת לפעולה שקטה מאוד, אשר מועיל עבור סקרים אקוסטיים. כוננים Pod יכול להיות azimuting (התיק) או קבוע. כמה עיצובים מתקדמים USV להשתמש בשילוב של דחף דחף דחף דחף ונודד מנהרה כדי להשיג שליטה מלאה 6-F (surge, s, heaway, למשל, מיפוי איטי של ים), כמו מיפוי איטי של משימות איטי של ים, כגון מיפוי איטי של ים).

כיצד Thrusters לשפר את איסוף הנתונים של האוקיינוס

המטרה הסופית של כל USV היא לאסוף נתונים אוקיאנוסיים איכותיים. Thrusters הם הטכנולוגיה המאפשרת שהופכת פלטפורמה נסחף למכשיר מדעי מדויק. להלן הן הדרכים העיקריות שמניעות באופן ישיר את תוצאות איסוף הנתונים.

המונחים: Sensor Deployment and Recovery

חיישנים יםגרפיים רבים רכובים על כבלים, מסגרות או טטות שחייב להיות מופחת למעמקים ספציפיים. USV חייב לשמור על עמדה יציבה במהלך פריסה ושיקום כדי למנוע kinking או נזק חיישן כבל. Thrusters לספק את השליטה במיקום קנס הדרוש כדי למנוע כוחות נגד הזרם והגלים של AUV אוטונומית (AUV) תמיכה במשימות, USV עשוי לשמש כפלטפורמת שיגור; לדוגמה, IFer, כדי למנוע את המיקום של 10V המדויק של הכביש המהיר, כדי להחזיק את המיקום של 10V.

הסתגלות ונתיב לאחר

מודרני USVs מצוידת בבקרי לוח המשתמשים משוב דחף לעקוב אחר נתיבים מבוססי נקודות עם דיוק גבוה.יכולות אלה מאפשרות אסטרטגיות דגימה אדפטיבית - הכלי יכול להתאים את המסלול שלו בזמן אמת בהתבסס על קוראי חיישן (למשל, הגדלת chlorophyll ריכוז נתונים דחף יותר).

ניכוי רעשים לסקרים אקוסטיים

חיישניים אקוסטיים, כגון Sonar צדדי, multibeam מהדהדים, ודגים נונרים, רגישים מאוד לרטטים ורעש שנוצר על ידי מערכת ההנעה. Thruster עיצוב ומיקום משפיעים באופן משמעותי על רצפת הרעש האקוסית.דדוחנים דודג, להבים של סקייוריד, ומדפי מנועים גמישים יותר מצמצם את ה cavitation ורעש מכני של USV, כמו CVer מדויק יותר בשימוש רק עם עיצובים חשמליים.

פעילות אוטונומית לטווח ארוך

יעילות Thruster מרחיבה באופן ישיר את משך המשימה, ומאפשרת ל- USVs לאסוף נתונים על אזורים גדולים יותר לתקופות ארוכות יותר.עבור מחקר אקלים, זה אומר ניטור מתמשך של חומצת האוקיינוס, מתמוסס חמצן ופחמן פלוקסים.ה-FLT:0Waveve WavederFLT:1 ממינוף גל מופעל קדימה (באמצעות כנפי גל תת-קרקעי שלה) אבל משתמש דחף חשמלי קטן כדי לשמור על כותרות במהירות אחת, עם מעבר יעיל של תאים אלה, עם גל מופעלים, ללא מגבלות אוויריות, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר חזק יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

פיתוח עתידי ב- Thruster Technology

העשור הבא מבטיח פריצות דרך משמעותיות בטכנולוגיה של דחף, מונע על ידי התקדמות בחומרים, הנעה חשמלית, בינה מלאכותית, וספקי קיימות.

מערכות הנעה חשמלית וחשמלית

(הופנה מהדף אלקטרוניקה) הם מעדיפים יותר ויותר את האמינות שלהם, פעולה שקטה וקלות של שילוב עם מקורות אנרגיה מתחדשת (סולאר, רוח, גל) חוקרים מפתחים את ה-FLT:0 חתכי סוללות בעלות גבוהה של סוללת סוללת ריצוף 1 ו-FLT:2 דלק מערכות FIRD) שיכולות לזרז חשמל למשך שבועות.

AI-Enhanced Control Algorithms

מערכות בקרה של Thruster מתפתחות מעבר ל- PID (החומרי-integral-derivative) כדי לשלב את FLT:0 Model Predictive control (MPC) ReLT:1 ו-FLT:2reinforcement LearningFLT 3: אלגוריתמים אלה יכולים לצפות גל וכוחות נוכחיים, ו ⁇ פקודות דחף למזער את האנרגיה תוך שמירה מדויקת על חוקרים, לדוגמה, ולפתח את ה-MIT ולפתח את האלגוריתם של אלגוריתמים של אטומים של אטומים כדי לשנות את הפחתת זמן האלגוריתם של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים, כדי לשנות את הפחתת כוחם של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של כוחות אלה, כדי אטומים של אטומים של אטומים של אטומים, כדי אטומים של אטומים של אטומים של אטומים, כדי לצמצום של אטומים, כדי לצמצום אטומים

חומרים מתקדמים והתנגדות ביולוגית

[ה]המשכים הפועלים בסביבה הימית כפופים להגדלת הביו-תכליתי – הצטברות של הברנקיות, אצות ואורגניזמים אחרים על המדחף והדיור.הפחתת התפוקה והפחתה של הציפויים החדשים המכילים (FLT:0silicone-release-releaseing) או vulle-inated epoxy המונעת מעומס רעיל, בנוסף למניעים של חומרים מ-Flowervates (מחזקים) חומרים מ-FLTer.

תחזיות אוטונומיות ל- Thruster Diagnostics and Redundancy

בעוד USVs לפעול רחוק יותר כלי תמיכה, כשלים דחף יכול לגרום אובדן המשימה או כלי רכב.מערכות עתידיות ישלבו FLT:0- אבחון עצמי חיישנים LT:1 (היברציה, הטמפרטורה, התוספת הנוכחית) ומודלים למידת מכונה אשר מזהים omalies לפני כישלון. Redundant דחף פריצה - כלומר, שלושה zimuthers שבו כל אחד יכול להפוך למטרה סטנדרטית (reicer) כדי להחליף את היכולת הדחף הדחף הדחף הדחף הדחף העיקרי של דינמית.

מסקנה

Thrusters הם הרבה יותר מאשר מכשירים פשוטים; הם פועלים מדויקים המאפשרים USVs לאסוף נתונים אוקיאנוסיים עם דיוק חסר תקדים, סיבולת ואוטונומיה.מישמר עמדה קבועה מעל צומת קר לעקוב אחר נתיב הגירה לוויתן על פני אלפי קילומטרים, דחף תרגם את כוונתו של המפעיל להילוך מבוקר.

(ב) ◄ .

  • NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory - FLT:0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • מכון וודס אושיאוגרפי (FLT:0) ,Lowomous careurFLT
  • IEEE Journal of Oceanic Engineering - ההרחבה של ההרחבה "Thruster control" ו-Efficiency StudiesFLT 1
  • Oceanology International (FLT:0USV Propulsion innovations)