Конструкція ROV - контроль плавучості баласту
Опубліковано Fengyukun
Під час проектування ROV часто використовуються легкі компоненти, щоб підтримувати весь підводний апарат у межах необхідної ваги, тому використовується алюміній або інші легкі матеріали. Вага підводного апарату складається в основному з компонентів підсистеми, корисного навантаження та системи плавучості, яка використовується для встановлення необхідної робочої питомої ваги.
Нормальна робоча процедура полягає в тому, щоб надати підводному апарату позитивну плавучість, щоб забезпечити його вільне пересування у воді та повернення на поверхню у разі збою системи живлення. Ця позитивна сила плавучості зазвичай становить менше 2,3 кг для малих підводних апаратів, 5-6,8 кг для великих підводних апаратів і до 22,7 кг у деяких випадках. Інша причина полягає в тому, що коли підводний апарат працює близько до дна, його можна підняти без руху, таким чином збурюючи донні відкладення та уникаючи необхідності постійного зворотного руху. Для роботи дуже великі підводні апарати вдувають повітря в баластні цистерни для регулювання підводної плавучості.
Стійкість підводного апарату вимірюється шляхом оцінки моменту, необхідного для зміни кута нахилу підводного апарату, який можна виразити наступною формулою:
m = (W) BG Sinm = Момент = (w)(d) w = Сила тяжіння d = Плече моменту W = Вага підводного апарату BG = Відстань від центру плавучості до центру ваги = Нахил або бічний кут повороту
Очевидно, що вибрані одиниці виміру мають бути узгодженими; якщо W у фунтах, то BG у дюймах, а m у дюймах-фунтах. Якщо BG досить великий, що легко буває, коли вага невелика та плавуча, підводний апарат буде дуже стабільним. BG може бути легко зменшений зовнішніми силами, що діють на підводний апарат, коли він знаходиться під водою. Наприклад, під час штовхання підводного апарату вниз сила вертикального гвинта буде діяти на підводний апарат як додаткова вага та підвищуватиме центр ваги, тому підводний апарат буде розгойдуватись у напрямках тангажу та бокового повороту.
Більшість ROV розроблені таким чином, щоб бути максимально стабільними під час фактичного використання. Під час проектування ROV прийнято розміщувати більш важкі компоненти (наприклад, двигуни) якомога нижче, а поплавці (скловолокно та композитну піну) поверх підводного човна, щоб підтримувати високий ступінь стійкості.
Баласт можна класифікувати як фіксований баласт або регульований баласт. Фіксований баласт може бути композитною піною або свинцем. Регульований баласт може бути відкритою продувною камерою (називається «м’якою камерою») або герметичною камерою (яку можна накачувати або продувати й повністю досягати тиску під час занурення), яка називається «жорсткою камерою».
фіксований баласт
Фіксований баласт підводного апарату (позитивна фіксована плавучість) використовується для доведення підводного апарату до необхідної питомої ваги за допомогою стійкого до тиску резервуара плавучості, синтаксичної піни та свинцю. Більшість підводних апаратів кладуть зверху шматок синтаксичної піни, щоб досягти позитивної плавучості.
Існує два різних типи синтаксичної піни. Один — це велика кількість пластикових і скляних частинок, з’єднаних між собою, а інший — лише один тип частинок. Як правило, композитні типи використовуються лише на мілководді, тоді як одночастинкові матеріали підходять для більш глибокої води. Очевидно, що чим дрібніші частки, тим більша здатність витримувати тиск, а отже, щільність піни, тим вища вартість і, звичайно, більша робоча глибина. Тому вартість, вага та стійкість до тиску повинні бути збалансовані, щоб отримати комплексну конструкцію.
Підводні апарати, які використовують герметичний трубчастий каркас для забезпечення плавучості, можуть бути пошкоджені під час роботи. Тому прийнято мати кілька відсіків у рамі, щоб гарантувати, що велика кількість плавучості не буде втрачена в разі пошкодження. Підкладка з піни рами також підтримує плавучість у разі пошкодження.
Залежно від вимог до глибини використання резервуарів під тиском для забезпечення плавучості є дуже хорошим варіантом, але ця технологія рідко використовується в комерційних ROV і зазвичай використовується в AUV з великими резервуарами під тиском як основним компонентом.
Постійне навантаження на підводний апарат зазвичай становить кілька свинцевих вантажів. Пристрій можна відрегулювати шляхом заміни цих свинцевих вантажів без заміни піни на підводному апараті.
Регульований баласт
Регульований баласт дозволяє підводному апарату захоплювати об’єкти та маневрувати на морському дні без підрулюючих пристроїв, щоб штовхати їх вниз, а також робить ROV достатньо важким, щоб залишатися стабільним в умовах сильної течії. Типова система м’якого баласту повинна складатися з однієї або кількох водолазних пляшок вагою 3000 фунтів, регулятора тиску, електромагнітного клапана керування поверхнею та тонкостінного резервуара з великим отвором у дні. Одним із недоліків цього м’якого баласту є те, що кількість повітря в резервуарі змінюється залежно від глибини занурення.
Навантаження можна регулювати, наповнюючи або зливаючи резервуар плавучості. Регулювання шляхом впорскування резервуарів з жорсткою плавучістю є простим і ефективним методом, коли випускання ваги з підводного підводного апарату може бути здійснено шляхом вичавлювання води з повітря під час відкриття або накачування клапана.
Більшість ROV не мають диференціальної плавучості, але гібридні підводні апарати часто мають, тому що вони повинні мати нейтральну плавучість для певних операцій і повинні бути достатньо важкими для виконання певних підводних операцій (наприклад, закопування кабелів і труб, технічне обслуговування тощо).
Нормальна робоча процедура полягає в тому, щоб надати підводному апарату позитивну плавучість, щоб забезпечити його вільне пересування у воді та повернення на поверхню у разі збою системи живлення. Ця позитивна сила плавучості зазвичай становить менше 2,3 кг для малих підводних апаратів, 5-6,8 кг для великих підводних апаратів і до 22,7 кг у деяких випадках. Інша причина полягає в тому, що коли підводний апарат працює близько до дна, його можна підняти без руху, таким чином збурюючи донні відкладення та уникаючи необхідності постійного зворотного руху. Для роботи дуже великі підводні апарати вдувають повітря в баластні цистерни для регулювання підводної плавучості.
Стійкість підводного апарату вимірюється шляхом оцінки моменту, необхідного для зміни кута нахилу підводного апарату, який можна виразити наступною формулою:
m = (W) BG Sinm = Момент = (w)(d) w = Сила тяжіння d = Плече моменту W = Вага підводного апарату BG = Відстань від центру плавучості до центру ваги = Нахил або бічний кут повороту
Очевидно, що вибрані одиниці виміру мають бути узгодженими; якщо W у фунтах, то BG у дюймах, а m у дюймах-фунтах. Якщо BG досить великий, що легко буває, коли вага невелика та плавуча, підводний апарат буде дуже стабільним. BG може бути легко зменшений зовнішніми силами, що діють на підводний апарат, коли він знаходиться під водою. Наприклад, під час штовхання підводного апарату вниз сила вертикального гвинта буде діяти на підводний апарат як додаткова вага та підвищуватиме центр ваги, тому підводний апарат буде розгойдуватись у напрямках тангажу та бокового повороту.
Більшість ROV розроблені таким чином, щоб бути максимально стабільними під час фактичного використання. Під час проектування ROV прийнято розміщувати більш важкі компоненти (наприклад, двигуни) якомога нижче, а поплавці (скловолокно та композитну піну) поверх підводного човна, щоб підтримувати високий ступінь стійкості.
Баласт можна класифікувати як фіксований баласт або регульований баласт. Фіксований баласт може бути композитною піною або свинцем. Регульований баласт може бути відкритою продувною камерою (називається «м’якою камерою») або герметичною камерою (яку можна накачувати або продувати й повністю досягати тиску під час занурення), яка називається «жорсткою камерою».
фіксований баласт
Фіксований баласт підводного апарату (позитивна фіксована плавучість) використовується для доведення підводного апарату до необхідної питомої ваги за допомогою стійкого до тиску резервуара плавучості, синтаксичної піни та свинцю. Більшість підводних апаратів кладуть зверху шматок синтаксичної піни, щоб досягти позитивної плавучості.
Існує два різних типи синтаксичної піни. Один — це велика кількість пластикових і скляних частинок, з’єднаних між собою, а інший — лише один тип частинок. Як правило, композитні типи використовуються лише на мілководді, тоді як одночастинкові матеріали підходять для більш глибокої води. Очевидно, що чим дрібніші частки, тим більша здатність витримувати тиск, а отже, щільність піни, тим вища вартість і, звичайно, більша робоча глибина. Тому вартість, вага та стійкість до тиску повинні бути збалансовані, щоб отримати комплексну конструкцію.
Підводні апарати, які використовують герметичний трубчастий каркас для забезпечення плавучості, можуть бути пошкоджені під час роботи. Тому прийнято мати кілька відсіків у рамі, щоб гарантувати, що велика кількість плавучості не буде втрачена в разі пошкодження. Підкладка з піни рами також підтримує плавучість у разі пошкодження.
Залежно від вимог до глибини використання резервуарів під тиском для забезпечення плавучості є дуже хорошим варіантом, але ця технологія рідко використовується в комерційних ROV і зазвичай використовується в AUV з великими резервуарами під тиском як основним компонентом.
Постійне навантаження на підводний апарат зазвичай становить кілька свинцевих вантажів. Пристрій можна відрегулювати шляхом заміни цих свинцевих вантажів без заміни піни на підводному апараті.
Регульований баласт
Регульований баласт дозволяє підводному апарату захоплювати об’єкти та маневрувати на морському дні без підрулюючих пристроїв, щоб штовхати їх вниз, а також робить ROV достатньо важким, щоб залишатися стабільним в умовах сильної течії. Типова система м’якого баласту повинна складатися з однієї або кількох водолазних пляшок вагою 3000 фунтів, регулятора тиску, електромагнітного клапана керування поверхнею та тонкостінного резервуара з великим отвором у дні. Одним із недоліків цього м’якого баласту є те, що кількість повітря в резервуарі змінюється залежно від глибини занурення.
Навантаження можна регулювати, наповнюючи або зливаючи резервуар плавучості. Регулювання шляхом впорскування резервуарів з жорсткою плавучістю є простим і ефективним методом, коли випускання ваги з підводного підводного апарату може бути здійснено шляхом вичавлювання води з повітря під час відкриття або накачування клапана.
Більшість ROV не мають диференціальної плавучості, але гібридні підводні апарати часто мають, тому що вони повинні мати нейтральну плавучість для певних операцій і повинні бути достатньо важкими для виконання певних підводних операцій (наприклад, закопування кабелів і труб, технічне обслуговування тощо).
Поділіться цією публікацією
- 0 коментарів
- Мітка: ROV
← Старіший пост нові публікації →