Konstrukcja ROV - kontrola pływalności balastu

Normalna procedura operacyjna polega na zapewnieniu łodzi podwodnej dodatniej pływalności, aby zapewnić jej swobodne poruszanie się w wodzie i powrót na powierzchnię w przypadku awarii systemu zasilania. Dodatnia pływalność małych łodzi podwodnych wynosi zwykle mniej niż 2,3 kg, a dodatnia pływalność dużych łodzi podwodnych wynosi 5-6,8 kg, a w niektórych przypadkach może osiągnąć 22,7 kg. Innym powodem jest to, że gdy łódź podwodna pracuje blisko dna morskiego, może unosić się bez napędu, co może wzburzyć osady na dnie i uniknąć konieczności ciągłego odwracania napędu. Jeśli chodzi o działanie, bardzo duże łodzie podwodne są wyposażone w nadmuchiwane powietrzem zbiorniki balastowe, które regulują pływalność pod wodą.

Stateczność łodzi podwodnej mierzy się poprzez ocenę momentu wymaganego do zmiany kąta pochylenia łodzi podwodnej, który można wyrazić jako:

m = (W) BG Sinm = moment = (W) (d) W = siła ciężkości d = ramię momentu W = ciężar zanurzeniowy BG = odległość od środka wyporu do środka ciężkości = kąt pochylenia lub kąt odchylenia

Oczywiście wybrane jednostki muszą być spójne: jeśli W jest w funtach, BG w calach, a m w calach-funtach. Jeśli BG jest wystarczająco duży, co łatwo się zdarza, gdy ciężar jest mały i wyporny, łódź podwodna będzie bardzo stabilna. Kiedy łódź podwodna znajduje się pod wodą, siły zewnętrzne działające na łódź podwodną mogą z łatwością zmniejszyć jej ciśnienie. Na przykład, podczas pchania łodzi podwodnej do nurkowania, siła pionowego śmigła będzie działać jako dodatkowy ciężar na łódź podwodną, podnosząc środek ciężkości łodzi podwodnej, w związku z czym łódź podwodna będzie się kołysać w kierunkach pochylenia i odchylenia.

Większość RO-ów zaprojektowano tak, aby były jak najbardziej stabilne podczas rzeczywistego użytkowania. Projektując pojazd podwodny typu ROV, często umieszcza się cięższe komponenty (takie jak silniki) jak najniżej, a elementy pływające (włókno szklane i pianka kompozytowa) na łodzi podwodnej, aby zachować wysoki stopień stabilności.

Stateczniki można podzielić na stateczniki stałe i stateczniki regulowane. Stałym balastem może być pianka syntaktyczna, ołów. Regulowany balast może być otwartą, nadmuchaną komorą, zwaną „miękką komorą” lub szczelną komorą, którą można pompować lub nadmuchać i mającą pełne ciśnienie nurkowania, zwaną „twardą komorą”.

Stały balast łodzi podwodnej (dodatnia stała pływalność) wykorzystuje odporny na ciśnienie zbiornik wypornościowy, piankę kompozytową i ołów, aby umożliwić jednostce podwodnej osiągnięcie wymaganego ciężaru właściwego. Większość łodzi podwodnych ma na wierzchu kawałek pianki syntaktycznej zapewniającej dodatnią pływalność.

Istnieją dwa różne typy pianki syntaktycznej. Jedna to duża liczba połączonych ze sobą cząstek plastiku i szkła, a druga to tylko jeden rodzaj cząstek. Ogólnie rzecz biorąc, typy kompozytowe są używane tylko w płytkiej wodzie, podczas gdy materiały jednocząsteczkowe nadają się do głębszych wód. Oczywiście im mniejsze cząstki, tym większa jest ich zdolność do wytrzymywania ciśnienia, więc wraz ze wzrostem gęstości pianki wzrasta koszt i oczywiście głębokość robocza. Dlatego konieczne jest zbilansowanie kosztów, masy i wytrzymałości na ciśnienie, aby uzyskać kompleksowy projekt.

Łodzie podwodne, w których zastosowano uszczelnioną ramę rurową w celu zapewnienia pływalności, mogą ulec uszkodzeniu podczas pracy. Dlatego w ramie zwykle znajduje się wiele przegródek, które zapewniają, że w przypadku uszkodzenia nie nastąpi utrata dużej pływalności. Wypełniona pianką rama utrzymuje również pływalność w przypadku uszkodzenia.

W zależności od wymagań dotyczących głębokości, dobrym rozwiązaniem jest użycie zbiorników ciśnieniowych w celu zapewnienia pływalności, ale technologia ta jest rzadko stosowana w komercyjnych pojazdach ROV i jest zwykle stosowana w pojazdach AUV, których głównym elementem są duże zbiorniki ciśnieniowe.

Stałe obciążenie łodzi podwodnej ma zwykle postać kilku ołowianych ciężarków. Urządzenie można regulować poprzez wymianę tych ołowianych ciężarków bez konieczności wymiany pianki na łodzi podwodnej.

Reguluj wodę balastową

Regulowany balast pozwala łodzi podwodnej chwytać przedmioty i manewrować na dnie morskim bez konieczności spychania jej w dół przez silniki odrzutowe, a także sprawia, że ROV jest wystarczająco ciężki, aby zachować stabilność w warunkach wysokiego natężenia prądu. Typowy system miękkiego balastu powinien składać się z jednej lub więcej butli do nurkowania o pojemności 3000 funtów, reduktora ciśnienia, elektrozaworu sterowanego powierzchniowo i cienkościennego zbiornika z dużym otworem w dnie. Wadą tego miękkiego balastu jest to, że wraz ze zmianą głębokości łodzi podwodnej zmienia się ilość powietrza w zbiorniku.

Obciążenie można regulować poprzez napełnianie lub opróżnianie zbiornika wypornościowego. Regulacja poprzez wtryskiwanie twardych zbiorników wypornościowych, gdy podwodny statek podwodny zwalnia ciężar, jest techniką prostą i skuteczną; odpowietrzanie zbiornika można osiągnąć poprzez wyciśnięcie wody z powietrza podczas otwierania zaworu lub pompowania wody.

Większość pojazdów ROV nie charakteryzuje się różną pływalnością, ale hybrydowe statki podwodne często charakteryzują się różną pływalnością, ponieważ w przypadku niektórych operacji muszą mieć neutralną pływalność i muszą być wystarczająco ciężkie do niektórych zadań podwodnych (np. zakopywanie kabli i rurociągów, naprawy itp.).