ROV design - ballast flytkraftskontroll

När man designar en ROV används ofta lättviktskomponenter för att säkerställa att vikten av hela dränkbaren inte överstiger förväntade viktgränser, därför används ofta aluminium eller andra lätta material. Vikten av en dränkbar består i första hand av delsystemskomponenter, nyttolast och flytkraftssystemet som används för att bestämma den nödvändiga specifika vikten.

Normal driftprocedur är att ge den nedsänkbara positiva flytkraften för att säkerställa att den kan röra sig fritt genom vattnet och återvända till ytan i händelse av ett kraftsystemfel. Den positiva flytkraften för små dränkbara farkoster är vanligtvis mindre än 2,3 kg, och den positiva flytförmågan för stora dränkbara farkoster är 5-6,8 kg, och kan i vissa fall nå 22,7 kg. En annan anledning är att när den dränkbara båten arbetar nära havsbotten kan den lyfta utan framdrivningskraft, vilket kan röra upp sediment på botten och undvika behovet av att ständigt backa framdrivningen. När det gäller drift har mycket stora dränkbara båtar luftblåsta ballasttankar för att justera undervattensflytförmågan.

Stabiliteten för en dränkbar mäts genom att utvärdera det moment som krävs för att ändra stigningsvinkeln för den dränkbara båten, vilket kan uttryckas som:

m = (W) BG Sinm = moment = (W) (d) W = gravitation d = momentarm W = nedsänkbar vikt BG = avstånd från flytcentrum till gravitationscentrum = stigningsvinkel eller girvinkel

Uppenbarligen måste de valda enheterna vara konsekventa; om W är i pund är BG i tum och m är i tumpound. Om BG är tillräckligt stort, vilket är lätt att hända när vikten är liten och flytande, kommer den dränkbara båten att vara mycket stabil. När den dränkbara båten är under vatten kan externa krafter som verkar på den dränkbara lätt minska den dränkbaras BG. Till exempel, när du trycker på en undervattensbåt för att dyka, kommer kraften från den vertikala propellern att fungera som extra vikt på undervattensbåten, vilket höjer undervattensbåtens tyngdpunkt, så att den kommer att gunga i stignings- och girriktningarna.

De flesta rovs är designade för att vara så stabila som möjligt under faktisk användning. När man designar en ROV är det vanligt att man placerar tyngre komponenter (som motorer) så lågt som möjligt och flyter (glasfiber och kompositskum) ovanpå ubåten för att bibehålla en hög grad av stabilitet.

Förkopplingsdon kan delas in i fasta förkopplingsdon och justerbara förkopplingsdon. Fast ballast kan vara syntaktisk skum, bly. Justerbar ballast kan vara en öppen, blåst kammare, kallad "mjuk kammare", eller en förseglad kammare, som kan pumpas eller blåsas och har fullt dyktryck, kallad "hård kammare".

fast barlastvatten

Dränkbarens fasta ballast (positiv fast flytkraft) använder en trycktålig flytkraftstank, kompositskum och bly för att möjliggöra för dränkaren att nå den erforderliga specifika vikten. De flesta dränkbara båtar har en bit syntaktisk skum ovanpå för positiv flytförmåga.

Det finns två olika typer av syntaktisk skum. Den ena är ett stort antal plast- och glaspartiklar bundna tillsammans, och den andra är bara en sorts partikel. I allmänhet används komposittyper endast på grunt vatten, medan enpartikelmaterial är lämpliga för djupare vatten. Uppenbarligen, ju mindre partiklarna är, desto större förmåga att motstå tryck, så när skummets densitet ökar, ökar också kostnaden och, naturligtvis, arbetsdjupet. Därför är det nödvändigt att balansera kostnad, vikt och tryckmotstånd för att få en heltäckande design.

Dränkbara båtar som använder en förseglad rörformad ram för att skapa flytkraft kan skadas under drift. Därför finns det vanligtvis flera fack i ramen för att säkerställa att en stor mängd flytkraft inte går förlorad i händelse av skada. Den skumfyllda ramen bibehåller även flytförmågan vid skador.

Beroende på djupkraven är det ett bra alternativ att använda tryckkärl för att ge flytkraft, men denna teknik används sällan i kommersiella ROV och används vanligtvis i AUV, som använder stora tryckkärl som huvudkomponent.

Den fasta lasten på dränkbaren är vanligtvis i form av flera blyvikter. Enheten kan justeras genom att byta ut dessa blyvikter utan att behöva byta ut skummet på dränkbaren.

Reglera barlastvatten

Justerbar ballast gör att den dränkbara båten kan greppa föremål och manövrera på havsbottnen utan att propellern trycker ner den, och gör också att ROV:n är tillräckligt tung för att förbli stabil under starkströmsförhållanden. Ett typiskt mjukt ballastsystem bör bestå av en eller flera 3 000 pund dykflaskor, en tryckreducerande regulator, en ytkontrollerad magnetventil och en tunnväggig tank med en stor öppning i botten. En nackdel med denna mjuka ballast är att när djupet på den dränkbara vattentanken ändras ändras mängden luft i tanken.

Belastningen kan justeras genom att fylla eller tömma flyttanken. Att justera genom att injicera hårda flytkraftstankar när undervattensdränkaren släpper vikt är en enkel och effektiv teknik; ventilering av tanken kan åstadkommas genom att pressa vatten ur luften när en ventil öppnas eller vatten pumpas.

De flesta ROV: er är inte differentiellt flytande, men hybridsubmersibles är ofta differentiellt flytande eftersom de måste vara neutralt flytande för vissa operationer och måste vara tillräckligt tunga för vissa undervattensarbeten (t.