ROV-suunnittelu - painolastin kelluvuuden säätö

ROV:ia suunniteltaessa käytetään usein kevyitä komponentteja, jotta koko sukelluslaite pysyy vaaditussa painorajassa, joten käytetään alumiinia tai muita kevyitä materiaaleja. Sukellusaluksen paino koostuu pääasiassa osajärjestelmän osista, hyötykuormasta ja kelluvuusjärjestelmästä, jota käytetään vaaditun toiminnan ominaispainon määrittämiseen.

Normaali toimintatapa on antaa vedenalaiselle positiivinen kelluvuus sen varmistamiseksi, että se voi liikkua vapaasti vedessä ja palata pinnalle sähköjärjestelmän vian sattuessa. Tämä positiivinen kelluvuusvoima on yleensä alle 2,3 kg pienillä upotettavilla laivoilla, 5-6,8 kg suurilla sukellusveneillä ja jopa 22,7 kg joissakin tapauksissa. Toinen syy on se, että kun sukellusvene työskentelee lähellä pohjaa, sitä voidaan nostaa ilman propulsiovoimaa, jolloin pohjasedimentit sekoittuvat ja jatkuvan käänteisen työntövoiman välttäminen. Toimiakseen erittäin suuret uppoajoneuvot puhaltavat ilmaa painolastitankkeihin säätämään vedenalaista kelluvuutta.

Upotusajoneuvon stabiilisuus mitataan arvioimalla momentti, joka tarvitaan sukellusveneen nousukulman muuttamiseen, joka voidaan ilmaista seuraavalla kaavalla:

m = (L) BG Sinm = Momentti = (w) (d) w = Painovoima d = Momenttivarsi W = Upotettavan laitteen paino BG = Etäisyys kelluvuuden keskipisteestä painopisteeseen = kallistus tai sivusuuntainen kääntökulma

Ilmeisesti valittujen yksiköiden on oltava johdonmukaisia, jos W on pauna, BG on tuumina ja m on tuumana. Jos BG on tarpeeksi suuri, mikä on helposti mahdollista, kun paino on pieni ja kelluva, sukellusvene on erittäin vakaa. BG:tä voidaan helposti vähentää ulkoisten voimien vaikutuksesta, jotka vaikuttavat sukellusveneeseen sen ollessa veden alla. Esimerkiksi upotettavaa alaspäin työnnettäessä pystysuuntainen potkurin voima toimii lisäpainona sukellusveneeseen ja nostaa painopistettä, jolloin sukellusvene keinuu kallistus- ja sivusuunnassa.

Useimmat ROV:t on suunniteltu olemaan mahdollisimman vakaita todellisen käytön aikana. ROV-laitetta suunniteltaessa on tavallista sijoittaa raskaammat komponentit (kuten moottorit) mahdollisimman alas ja kelluvat (lasikuitu ja komposiittivaahto) sukellusveneen päälle korkean vakauden säilyttämiseksi.

Liitäntälaite voidaan luokitella kiinteäksi tai säädettäväksi painolastiksi. Kiinteä painolasti voi olla syntaktista vaahtoa, lyijyä. Säädettävä painolasti voi olla avoin puhalluskammio (kutsutaan "pehmeäksi kammioksi") tai suljettu kammio (jota voidaan pumpata tai puhaltaa ja saavuttaa täysi sukelluspaine), jota kutsutaan "kovaksi kammioksi".

kiinteä liitäntälaite

Upotusveneen kiinteä painolasti (positiivinen kiinteä kelluvuus) tuo sukellusveneen vaadittuun ominaispainoon paineenkestävän kelluntasäiliön, syntaktisen vaahdon ja lyijyn avulla. Useimmat vedenalaiset laittavat päälle syntaktista vaahtoa positiivisen kelluvuuden saavuttamiseksi.

Syntaktista vaahtoa on kahta eri tyyppiä. Toinen on suuri määrä muovi- ja lasihiukkasia, jotka on sidottu yhteen, ja toinen on vain yhdenlainen hiukkanen. Yleisesti ottaen komposiittityyppejä käytetään vain matalassa vedessä, kun taas yksiraemateriaalit sopivat syvään veteen. Ilmeisesti mitä pienemmät hiukkaset ovat, sitä suurempi on niiden kyky kestää painetta, joten vaahdon tiheyden kasvaessa myös kustannukset ja tietysti työsyvyys kasvavat. Siksi kustannukset, paino ja paineenkestävyys on tasapainotettava kattavan suunnittelun saavuttamiseksi.

Suljetuilla putkimaisilla kehyksillä rakennetut uppoajoneuvot voivat vaurioitua käytön aikana. Siksi on yleistä, että rungossa on useita osastoja, jotta varmistetaan, että suuri määrä kelluvuutta ei menetä vaurion sattuessa. Rungon vaahtomuovipehmuste ylläpitää myös kelluvuutta vaurioiden sattuessa.

Syvyysvaatimuksista riippuen paineastioiden käyttö kelluvuuden lisäämiseksi on erittäin hyvä vaihtoehto, mutta tätä tekniikkaa käytetään harvoin kaupallisissa ROV-ajoneuvoissa, ja sitä käytetään yleensä AUV:issa, joissa pääkomponenttina on suuret paineastiat.

Kiinteät kuormat sukellusveneessä ovat yleensä useiden lyijypainojen muodossa. Laitetta voidaan säätää vaihtamalla nämä lyijypainot ilman, että joudut vaihtamaan sukellusveneen vaahtoa.

säädettävä painolasti

Säädettävän painolastin ansiosta sukellusvene voi tarttua esineisiin ja siirtää niitä merenpohjassa ilman, että potkurit painavat niitä alas, samalla kun se tekee ROV:sta riittävän raskaan pysyäkseen vakaana voimakkaissa virtausolosuhteissa. Tyypillinen pehmeä painolastijärjestelmä koostuisi yhdestä tai useammasta 3000 punnan sukelluspullosta, painetta alentavasta säätimestä, pintaohjatusta solenoidiventtiilistä ja ohutseinäisestä säiliöstä, jossa on suuri pohjaaukko. Yksi tämän pehmeän painolastin haittapuoli on, että säiliössä olevan ilman määrä muuttuu sukellusveneen syvyyden mukaan.

Kuormaa voidaan säätää täyttämällä tai tyhjentämällä kelluntasäiliö. Säätö kovien kelluntasäiliöiden ruiskuttamalla on yksinkertainen ja tehokas tekniikka, kun säiliöt voidaan vapauttaa paineen alla puristamalla ilmasta, kun venttiilit avataan tai vettä pumpataan.

Useimmat ROV:t eivät ole eripainoisesti kelluvia, mutta hybridisukelluskoneet ovat usein kelluvia, koska niiden on oltava neutraalisti kelluvia tietyissä toiminnoissa ja tietyissä merenalaisissa töissä (esim. kaapelien ja putkilinjojen hautaaminen, huolto jne.). Sanoi, että sen on oltava tarpeeksi painava.