ROV-ontwerp - controle van het drijfvermogen van de ballast

De normale werkwijze is om de onderwaterboot een positief drijfvermogen te geven, zodat deze vrij door het water kan bewegen en naar de oppervlakte kan terugkeren in het geval van een storing in het elektriciteitsnet. Het positieve drijfvermogen van kleine onderwaterboten is gewoonlijk minder dan 2,3 kg, en het positieve drijfvermogen van grote onderwaterboten is 5-6,8 kg, en kan in sommige gevallen oplopen tot 22,7 kg. Een andere reden is dat wanneer de onderzeeër dicht bij de zeebodem werkt, hij zonder voortstuwingskracht kan worden opgetild, waardoor sedimenten op de bodem kunnen opwaaien en de noodzaak wordt vermeden om de voortstuwing voortdurend om te keren. Wat de werking betreft, hebben zeer grote duikboten luchtgeblazen ballasttanks om het drijfvermogen onder water aan te passen.

De stabiliteit van een onderzeeër wordt gemeten door het evalueren van het moment dat nodig is om de hellingshoek van de onderzeeër te veranderen, wat kan worden uitgedrukt als:

m = (W) BG Sinm = moment = (W) (d) W = zwaartekracht d = momentarm W = onderwatergewicht BG = afstand van drijfmiddelpunt tot zwaartekrachtcentrum = stamphoek of gierhoek

Het is duidelijk dat de gekozen eenheden consistent moeten zijn; als W in ponden is, is BG in inches en m in inch-pounds. Als de BG groot genoeg is, wat gemakkelijk kan gebeuren als het gewicht klein en drijvend is, zal de onderzeeër zeer stabiel zijn. Wanneer de onderzeeër zich onder water bevindt, kunnen externe krachten die op de onderzeeër inwerken, de BG van de onderzeeër gemakkelijk verminderen. Wanneer u bijvoorbeeld een onderzeeër duwt om te duiken, zal de kracht van de verticale propeller als extra gewicht op de onderzeeër werken, waardoor het zwaartepunt van de onderzeeër wordt verhoogd, zodat de onderzeeër in de stamp- en gierrichting zal schommelen.

De meeste rovs zijn ontworpen om tijdens feitelijk gebruik zo stabiel mogelijk te zijn. Bij het ontwerpen van een ROV is het gebruikelijk om zwaardere componenten (zoals motoren) zo laag mogelijk en drijvend (glasvezel en composietschuim) bovenop de onderzeeër te plaatsen om een hoge mate van stabiliteit te behouden.

Voorschakelapparaten kunnen worden onderverdeeld in vaste voorschakelapparaten en verstelbare voorschakelapparaten. Vaste ballast kan syntactisch schuim, lood zijn. Instelbare ballast kan een open, geblazen kamer zijn, een zogenaamde "zachte kamer", of een afgesloten kamer, die kan worden gepompt of geblazen, en een volledige duikdruk heeft, een "harde kamer" genoemd.

De vaste ballast van de dompelpomp (positief vast drijfvermogen) maakt gebruik van een drukbestendige drijftank, composietschuim en lood om de dompelpomp in staat te stellen het vereiste soortelijk gewicht te bereiken. De meeste duikboten hebben een stuk syntactisch schuim erop voor positief drijfvermogen.

Er zijn twee verschillende soorten syntactisch schuim. De ene is een groot aantal plastic- en glasdeeltjes die aan elkaar zijn gebonden, en de andere is slechts één soort deeltje. Composietsoorten worden over het algemeen alleen in ondiep water gebruikt, terwijl materialen met één deeltjes geschikt zijn voor dieper water. Het is duidelijk dat hoe kleiner de deeltjes zijn, hoe groter hun vermogen om druk te weerstaan, dus naarmate de dichtheid van het schuim toeneemt, nemen ook de kosten en uiteraard de werkdiepte toe. Daarom is het noodzakelijk om de kosten, het gewicht en de drukweerstand in evenwicht te brengen om een alomvattend ontwerp te krijgen.

Duikboten die een afgedicht buisframe gebruiken om drijfvermogen te creëren, kunnen tijdens het gebruik beschadigd raken. Daarom zitten er meestal meerdere compartimenten in het frame om ervoor te zorgen dat bij schade niet veel drijfvermogen verloren gaat. Het met schuim gevulde frame behoudt bovendien het drijfvermogen bij schade.

Afhankelijk van de dieptevereisten is het gebruik van drukvaten om voor drijfvermogen te zorgen een goede optie, maar deze technologie wordt zelden gebruikt in commerciële ROV's en wordt meestal gebruikt in AUV's, die grote drukvaten als hoofdcomponent gebruiken.

De vaste belasting van de onderwaterboot bestaat meestal uit meerdere loden gewichten. Door het vervangen van deze loden gewichten kan het apparaat aangepast worden zonder dat het schuim op de dompelpomp vervangen hoeft te worden.

Door de verstelbare ballast kan de onderzeeër voorwerpen pakken en over de zeebodem manoeuvreren zonder dat de stuwraketten deze naar beneden duwen, en kan de ROV ook zwaar genoeg zijn om stabiel te blijven bij sterke stroming. Een typisch zacht ballastsysteem zou moeten bestaan uit een of meer duikflessen van 3000 pond, een drukreduceerregelaar, een aan de oppervlakte bestuurde magneetklep en een dunwandige tank met een grote opening in de bodem. Een nadeel van deze zachte ballast is dat naarmate de diepte van de onderwaterboot verandert, de hoeveelheid lucht in de tank verandert.

De belasting kan worden aangepast door de drijftank te vullen of leeg te laten lopen. Het aanpassen door tanks met hard drijfvermogen te injecteren wanneer de onderwaterduikboot gewicht vrijgeeft, is een eenvoudige en effectieve techniek; het ontluchten van de tank kan worden bereikt door water uit de lucht te persen wanneer een klep wordt geopend of water wordt gepompt.

De meeste ROV's hebben geen verschillend drijfvermogen, maar hybride onderwatervoertuigen hebben vaak een verschillend drijfvermogen omdat ze voor bepaalde operaties een neutraal drijfvermogen moeten hebben en zwaar genoeg moeten zijn voor bepaalde onderzeese klussen (bijvoorbeeld het ingraven van kabels en pijpleidingen, reparaties, enz.).