Подводный планер - Underwater glider

А Rutgers Подводный планер Slocum RU02 развернут

An подводный планер это тип автономный подводный аппарат (AUV), в котором работают силовая установка с переменной плавучестью вместо традиционных пропеллеры или же двигатели. Он использует переменные плавучесть аналогично профилирующий поплавок, но в отличие от поплавка, который может двигаться только вверх и вниз, подводный планер снабжен подводные крылья (подводные крылья), которые позволяют ему скользить вперед при спуске по воде. На определенной глубине планер переключается на положительную плавучесть, чтобы подниматься вверх и вперед, и затем цикл повторяется.

Несмотря на то, что планеры не такие быстрые, как обычные АПА, планеры предлагают значительно большую дальность и выносливость по сравнению с традиционными АПА, что позволяет отобрать пробы океана с часов до недель или месяцев и до тысяч километров.[1] Типичные взлеты и падения, пилообразный -подобный профиль, за которым следует планер, может предоставить данные о временных и пространственных масштабах, недостижимых для автономных НПА с двигателем, а выборка образцов с использованием традиционных судовых методов обходится гораздо дороже. Военно-морские силы и организации, занимающиеся исследованием океана, используют самые разные конструкции планеров, при этом планеры обычно стоят около 100 000 долларов США.[2]

История

А Вашингтонский университет Seaglider готовится к развертыванию
Seaglider на поверхности между погружениями

Концепция подводного планера была впервые исследована в начале 1960-х годов на прототипе. средство доставки пловца по имени Concept Whisper.[3] Пилообразный рисунок скольжения, скрытность и идея двигатель плавучести приводимый в движение пловцом-пассажиром, был описан Эваном Фаллоном в его патенте Hydroglider, представленном в 1960 году.[4] В 1992 г. Токийский университет провел испытания ALBAC, планера падающего груза без контроля плавучести и только одного цикла планирования.[нужна цитата ] Программа DARPA SBIR получила предложение о создании планера с градиентом температуры в 1988 году. DARPA в то время было известно о подобных исследовательских проектах, проводившихся в СССР.[5]Эта идея, планер с двигателем плавучести, приводимым в действие теплообменником, была представлена ​​океанографическому сообществу Генри Стоммел в статье 1989 г. Океанография, когда он предложил концепцию планера под названием Slocum, разработанный инженером-исследователем Дугом Уэббом. Они назвали планер в честь Джошуа Слокум, совершивший первое одиночное кругосветное плавание на паруснике. Они предложили использовать энергию из тепловой градиент между глубоководными водами океана (2–4 ° C) и поверхностными водами (температура близкая к атмосферной) для достижения диапазона кругового обзора, ограниченного только питанием от бортовой батареи для связи, датчиков и навигационных компьютеров.[3]

К 2003 году не было только работающего планера с тепловым приводом (Slocum Thermal) были продемонстрированы компанией Webb Research (основанной Дугом Уэббом), но они и другие организации представили планеры с батарейным питанием, обладающие впечатляющей продолжительностью и эффективностью, намного превосходящей традиционные АПА обзорного класса.[6] С тех пор эти машины получили широкое распространение. В Вашингтонский университет Seaglider, Институт океанографии Скриппса Спрей, и Teledyne Webb Research Slocum машины совершили такие подвиги, как завершение трансатлантический путешествие[7] и проведение устойчивого совместного мониторинга океанографических переменных с использованием нескольких транспортных средств.[нужна цитата ] В 2011 году первый бескрылый планер, SeaExplorer, был выпущен в сотрудничестве с французскими учреждениями и компаниями.[8]

Функциональное описание

NOAA персонал запускает планер Slocum

Планеры обычно делают такие измерения, как температура, проводимость (вычислять соленость ), токи, хлорофилл флуоресценция, оптический обратное рассеяние, глубина дна, а иногда и обратное акустическое рассеяние или окружающий звук. Они перемещаются с помощью периодической поверхности. GPS фиксаторы, датчики давления, датчики наклона и магнитные компасы. Средство передвижения подача управляется подвижным внутренним балластом (обычно аккумуляторными батареями), а рулевое управление осуществляется рулем направления (как в Slocum) или перемещением внутреннего балласта для управления рулон (как в SeaExplorer, Спрей и Seaglider). Плавучесть регулируется либо с помощью поршень затопить / эвакуировать отсек с морской водой (Slocum) или путем подачи масла в / из внешнего пузыря (SeaExplorer, Seaglider, Спрей, и Slocum Thermal). Поскольку регулировка плавучести относительно невелика, балласт планера обычно необходимо регулировать перед началом миссии, чтобы достичь общей плотности транспортного средства, близкой к плотности воды, в которой он будет развернут. Команды и данные передаются между планерами и берегом через спутник.[3]

Планеры различаются по давлению, которое они способны выдержать. В Slocum Модель рассчитана на глубины 200 или 1000 метров. Спрей может работать до 1500 метров, Seaglider до 1000 метров, SeaExplorer до 700, и Slocum Thermal до 1200. В августе 2010 г. Глубокий планер Вариант Seaglider достиг многократной рабочей глубины 6000 метров.[нужна цитата ] Подобные глубины были достигнуты китайским планером в 2016 году.[9]

Летающие крылья класса Либердаде

В 2004 году ВМС США Управление военно-морских исследований начали разработку крупнейших планеров в мире, Летающие планеры класса Либердаде, который использует смешанный корпус крыла форма корпуса для достижения гидродинамической эффективности. Изначально они были предназначены для бесшумного отслеживания дизель-электрический подводные лодки в прибрежный воды, оставшиеся на станции до 6 месяцев. Текущая модель известна как ZRay и предназначена для отслеживания и идентификации морских млекопитающих в течение длительных периодов времени.[10] Он использует водяные струи для точного управления положением, а также для движения на поверхности.[10][11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Seaglider: автономный подводный аппарат». Лаборатория прикладной физики Вашингтонского университета. Получено 2020-04-24.
  2. ^ Патент США 7987674, Джек А. Джонс; Йи Чао и Томас И. Вальдес, "Тепловой генератор с использованием материала с фазовым переходом", выпущен 2 августа 2011 г. 
  3. ^ а б c Jenkins, Scott A .; Хамфрис, Дуглас Э; Шерман, Джефф; Оссе, Джим; Джонс, Клейтон; Леонард, Наоми (6 мая 2003 г.), Исследование системы подводного планера, Институт океанографии Скриппса, Отчет № 53, получено 26 мая, 2012
  4. ^ Патент США 3204596, Юэн С. Фэллон, "Hydroglider", выпущенный 1965-09-07 
  5. ^ «Подводный аппарат для вечной автономной разведки». Тони Биграс. Получено 2009-07-03.
  6. ^ Автономные подводные планеры с приводом от плавучести
  7. ^ Кирк Мур, "Подводный планер Rutgers пересекает Атлантику", Daily Record, 6 декабря 2009 г. «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 21.01.2013. Получено 2009-12-16.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  8. ^ Клаустр, Эрве; Бегуери, Лоран; Пла, Патрис (март 2014 г.). «Планер SeaExplorer побил два мировых рекорда». Морские Технологии. 55 (3): 19–22 - через ProQuest.
  9. ^ «ВМС НОАК присматриваются к китайскому глубоководному подводному планеру после того, как успешные испытания показали, что он конкурирует с судном США». Южно-Китайская утренняя почта. Получено 2017-05-16.
  10. ^ а б Д'Спейн, Джеральд Л., Летающие планеры XRay / ZRay, Институт океанографии Скриппса, получено 25 мая, 2012[постоянная мертвая ссылка ]
  11. ^ Подводный планер Liberdade XRay Advanced, Управление военно-морских исследований, 19 апреля 2006 г., получено 25 мая, 2012

внешняя ссылка