Özerk Sualtı Araçları (AUVs) okyanusografik araştırma, deniz enerjisi altyapısı inceleme, deniz operasyonları ve çevre izleme için vazgeçilmez platformlar haline geldi. Herhangi bir AUV misyonunun etkinliği - derin deniz hidrotermal ekosistemini araştırma veya haritalama - aracın hassas, dayanıklılık ve çalkantılı bir şekilde hareket etme yeteneği üzerinde kritik bir şekilde.Bu sistemin içinde, mevcut sualtı mühendisliği ve bu kabiliyetleri tartışır.

AUV Propulsion

Thrusters, elektrik veya hidrolik gücü bir su kütlesi hızlandırarak mekanik bir itkiye dönüştürürler. reaksiyon gücü, aracın ileri, geri veya herhangi bir arzulu yönde ortaya çıkar. Yüzey teknelerinde kullanılan UV itkileri aksine, yüksek basınçlı, korrosif ve genellikle düşük-yazarlık ortamında çalışmalıdır.

Mekanik performansın temel fiziği, ivme prensibi tarafından yönetilir: pompa, pompa yüzeyi üzerindeki buhar balonlarının oranını eşitler - gürültüyü ve degrad itisini üretir. Bu nedenle, AUV iter tasarımcıları, motor verimliliğini ve kalibrasyonunu önceliklendirir.

Thrusters genellikle kontrol yüzeyleri veya ayrı dikey/dikkatli iterleri altı derece özgürleşme (6-DOF) hareketi sağlamak için eşleştirilir. Kontrol yüzeyleri ile bağlantı kurmak için tek tahrik edicileri kullanarak seçim, görev profiline bağlıdır: anket AUVs genellikle verimli bir şekilde yükseltilmeye güvenir, AUVs (hükücret veya yakın denetim için kullanılanlar gibi) bağımsız kontrol için birden çok iter gerektirir.

Modern AUVs'te Kullanılan Thrusters Türleri

AUV misyonlarının çeşitli taleplerini karşılamak için geniş bir tahrik tasarımları geliştirildi. Büyük kategoriler azimuth iters, sabit iterler, vektör it-jets ve tünel iterleri içerir.Her tür manevra kabiliyeti, verimlilik, gürültü ve mekanik karmaşıklık açısından farklı avantajlar sunar.

Azimuth Thrusters

Azimuth iterleri (ayrıca sıralanabilir veya yönlendirilebilir iterler) dikey bir eksen etrafında 360° döndürebilir, ayrı rudders veya direksiyon fins için gerekli olan ihtiyaçları ortadan kaldırır. Bu tasarım, düşük hızlı manevra kabiliyeti sağlar ve AUV'nin güçlü akımlarda veya sınırlı alanlarda faaliyet göstermesine izin verir. Azimüzler genellikle doğru konuma sahip olan yüksek çözünürlükte yaygındır.

Sabit Thrusters

Sabit iterler sürekli bir yönelime monte edilir, genellikle aracın uzun süre kontrolleri için çalışır ve ek iterlere karşı pozisyon tutma yeteneği ile sınırlıdır.Birçok maliyete ve daha düşük üretim maliyetine sahiptir. Sabit iterler, ana tahrikli eksende çalışan ve küçük yardımcı motorlara güvenmek için yeterlidir.

Vector Thrusters

Vector iters, iki yöndeki itikat eksenlerini yükseltebilecek veya sıralayabilir (genellikle hareket ve yaw), aracı ayrı bir iter birimlerine ihtiyaç duymadan yüksek bir kontrol derecesi vermek. Bu tasarım, AUVs ve hibrit ROV / AUV platformlarına odaklanmak için popülerdir.

Rim-Driven Thrusters

Rim-güdümlü iterler (ayrıca merkezi olmayan veya motor-in-rim iterleri olarak adlandırılır) Motor rotoru dış ürperticinin dışsal durumunu ortadan kaldırır, merkezi merkezi ve milisleri ortadan kaldırır ve akustik imzayı azaltır, çünkü mili ve taşlar ve demiryolları baskıyı engelleyen bir mil olmadan, yüksek çözünürlükte ve daha düşük bakımlı bir motorun birincil gücünde ısıtılır.

Pump-Jet Thrusters

Pompa-jet itkileri, yüksek oranda sabit bir yükleyicisi gerektiren AUVs için yüksek oranda ısıtılmış bir sabitliğe sahip olan bir boru hattının veya manevraların yüksek çözünürlükte kullanılmasını gerektiren bir kesintiye neden oluyor. Pompa-jetleri yüksek çözünürlükte yaygın olarak kullanılıyor, ancak yüksek ağırlıkları ve vizektomileri azaltır ve yüksek hızlarda daha düşük hızlarda AUV'lar için daha az yaygın olarak kullanılabilir.

Tünel Thrusters

Tünel itkileri, araç hull'u geçen bir tüpte monte edilirler. Daha sonra hareket eden kenarlar veya sıfır hızda kontrol için baskı sağlarlar. Tünel itkileri genellikle sabit eksenlidir ve çiftlerde kontrol edilen bir hareket elde etmek için kullanılırlar.

AUV Thrusters için tasarım göz önüne alınır

AUV için bir iter birkaç rakip kısıtlamayı dengelemeyi içerir: güç yoğunluğu, derinlik seviyesi, korozyon direnci, akustik imzası ve genişletilmiş dağıtımlar üzerinde güvenilirlik. Malzeme seçimi kritiktir; deniz suyu son derece koreatif ve biyofouling haftalar üzerinde performans gösterir. [...]

Basınç tazminatı başka bir önemli husustur. Birçok itikat, yüksek baskı diferansiyelini korumak için milisli konutlar kullanıyor, geri dönüşlü bir milisli baskının dışsal baskıya eşit olmasını sağlamak için. Blumlein-tipleri veya ferromanyak sıvı mühürleri, yüksek baskı diferansiyelini korumak için milisli konutlar sağlar.

Verimlilik optimizasyonu, ideal bıçak sahasını hesaplamayı, bıçak sayısını, yüksek verimlilik ve uzun yaşamlarından dolayı endüstri standardıdır.C ⁇ sıvı dinamikleri (CFD) iter duct ve bıçak geometrisini tasarlamak için standarttır. Motorun kendisi beklenen hız aralığındaki zirvede çalışmalıdır; fırçasız DC (BLDC) motorlar yüksek verimlilik ve uzun yaşamlarından dolayı endüstri standardıdır.

BirUV Performansı Üzerine Thrusters Etkisi

Maneuverability and Control

Gelişmiş iterlerin en belirgin etkisi gelişmiş manevra kabiliyetidir. Birden çok vektör edilebilir veya azimuth iters, dikey tırmanmalar, yan yollar ve nokta dönüşleri gibi dinamik manevraları yürütebilir - sualtı yapıları için gerekli olan engeller, sınırlı alanları tutmak veya diğer araçlarla hassas bir form oluşturma yeteneği. Örneğin, üç-truster düzenleme (iki aft azimuth iters ve bir dikey tünel iter) tam 6DOF kontrol sağlayabilir.

Enerji Verimliliği ve Misyon Süreleri

Thruster verimliliği doğrudan bir AUV'nin tek bir batarya şarjında nasıl çalıştığını etkiler. Propulsion verimliliğinde% 5 artış bile 45 saate kadar ekstra görev süresine kadar çevirebilir.UVT:0) Modern iter tasarımları[Dönderizli motorlar ve ileri düzeye çıkarıcılar (motor + sürücü + sürücü + tahrik + pervane) Bu kazanımlara katkıda bulunur ve daha az etkili olan yüksek manevralar için kesintiler için harcanan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte sabit devre dışı bırakmak için yüksek çözünürlükte.

Akustik Signature ve Stealth

Akışkanlardan gelen akustik gürültü, askeri AUV'ler için büyük bir endişedir (benim tespit, gözetim veya anti-submarine savaşları için kullanılır) ve deniz memelilerini veya pasif akustik kullanan bilimsel AUV'lar için gürültü kaynakları, pervane bıçakları, taşıma makineleri, taşımalar ve sönüllücretsiz balonları azaltır.

Kontrol Sistemleri ve Thruster Entegrasyon

Yönelme veren yazılım ve elektronikler, donanım olarak önemlidir. Modern AUVs dağıtılmış bir mimari kullanır: merkezi bir rehberlik, navigasyon ve kontrol (GNC) bilgisayar istenen güçleri ve anları hesaplar, bu durumda, o zaman bir itkislesi ile bireysel itme algoritmasını korumak için itti.

Thrust vektör kontrolü (TVC) algoritmaları, itkiler önemli ölçüde hareket eden eksen torklarını hareket eden bir eksene dönüştürmede kullanılır. Dinamik konumlama (DP) sadece ittihallere (no fins) çalışan sistemler, aUVs'in açılmasına karşı daha yaygın hale gelir. Bu sistemler sensör geri bildirimini kullanır (örneğin, sabit yüklemelere karşı pozisyondaki yüksek kuvvetlendirmeye yardımcı olur.

Thruster Teknolojideki Gelecek Yenilik

Bir sonraki AUV iterleri, malzemeler, üretim ve biyo-inspired tasarım ile şekillendirilir.ETHFLT:0)Biomimetic iters), balık fetoral fins, mantis karrimp veya jimal balıkların aktif bir araştırma yapmasına neden olan bir robot iter. Bu tasarımlar okyanus akımlarından gelen yüksek verimsiz manevra ve hatta enerji kurtarma elde edebilir. Örneğin, yumuşak-robotik iter kullanan bir robotlu, elektrik elastomer hareketleyicisi, son derece kompakt değildir, hala çok yüksek çözünürlükte olan bir yüzeysel gürültüyü elde edebilir.

Katkı üretimi (3D baskı), MIT'de ve WHO'daki karmaşık iyonların üretimine izin verir. Metal baskı (laser toz yatak füzyon) en uygun verimlilik için gerçek zamanlı olarak ayarlanabilir titanyum veya alüminyum-bronze bıçakları üretebilir veya iç soğutma kanallarıyla veya optimize edilmiş lattice yapıları ile ağırlıkları MIT'de azaltır ve WHO'da araştırmacılar, optimum verimlilik için gerçek zamanlı olarak ayarlayabilir değişken-pitch bıçakları araştırıyorlar.

[FONT:0) Enerji, itenklerin hasatını [[Döneticiler 1], AUV'nin mevcut bir konsepte sürüklenmesi, jeneratör modu entegre ederek, bir iter düşük hızlı hidrokintik bir tür olarak hareket edebilir, mevcut bölgelerdeki görev dayanıklılık.Bu yaklaşım erken prototip aşamalarındadır.

Mekanik elektrikli motorlar, yüksek enerji yoğunluğu ve yakın-zero elektrik kayıpları için potansiyel sunuyor, ancak çoğu AUVs için pratik olmayan, yüksek sıcaklık süper iletkenliği (HTS) sistemleri çok büyük otonom sualtı araçları (örneğin, denizaltılar veya derin deniz kargo taşıyıcıları için kabul edilir.

Son olarak, dijital ikiz teknoloji ve tahmin edici bakım algoritmaları, gerçek zamanlı titreşim, sıcaklık ve güç tüketimi kullanarak, AUV'nin üst düzey bilgisayardaki kullanım alanları, kritik görevler sırasındaki itmemememe riskini azaltabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Thrusters basit pervanelerden çok daha fazlasıdır; doğrudan doğru, verimli ve sessiz bir AUV'nin misyonu yeteneklerini şekillendiren sofistike elektromekanik sistemlerdir.Sürücüksel olmayan sistemler, sualtı tanklarının verimli ve sessiz çalışmasını sağlar ve kontrol etmek mümkün olan görevlerin süresini uzatarak, biyomimetik tahrik edici tasarımlara daha da genişletir.

Daha fazla okuma için, [[Dint:0)Woods Hole Oceanografik Kurumun AUV propulsion hakkında genel bakışını , Deniz Bilimleri ve Mühendisliği Dergisi'nden (Dönetici) teknik kaynaklar ).