Акустический релиз
Акустический релиз — океанографическое устройство для развертывания и последующего подъема со дна моря приборов, в котором подъем инициируется дистанционно акустическим командным сигналом . [ 1 ]
Типичный выпуск состоит из гидрофона (см. темно-серую крышку на рисунке), корпуса батареи (длинный серый цилиндр) и (красного) крюка , который открывается для освобождения якоря с помощью высокомоментного электродвигателя.
Метод работы
[ редактировать ]
- Этап развертывания: комплект приборов сбрасывается на морское дно. Основными компонентами комплекта являются якорный груз , который позволяет сборке погружаться и затем прочно оставаться на морском дне, устройство акустического размыкания , которое может принимать дистанционные команды со станции управления о сбросе якорного груза, прибор или полезная нагрузка , которые должен быть развернут, а затем поднят, и плавучее устройство , которое удерживает сборку в вертикальном положении на морском дне, а в конце развертывания позволяет ей вернуться на поверхность.
- Этап эксплуатации: комплект приборов находится на морском дне. Эта фаза может длиться от нескольких минут до нескольких лет, в зависимости от применения. Пакет инструментов теперь обычно находится без присмотра и выполняет свои наблюдения или работу.
- Фаза восстановления: на этом этапе станция управления подает акустическую команду. Станция управления обычно находится на лодке, но может также представлять собой устройство, управляемое водолазом, или установленное на ROV . После получения и проверки акустический разблокировщик запускает механизм, который сбрасывает вес якоря . Остальная часть пакета инструментов теперь возвращается на поверхность с помощью плавучего устройства для извлечения.
История и использование
[ редактировать ]Сообщается о раннем использовании акустических выбросов в океанографии в 1960-х годах. [ 2 ] когда было признано, что глубоководные океанские течения можно более точно измерить с помощью приборов, установленных на морском дне, а не с помощью бортовых приборов. Очевидным средством восстановления было использование буя-маркера поверхности, связанного с прибором морского дна, но в районах с интенсивным движением судов или наличием айсбергов это оказалось проблематичным. Акустический выпуск стал методом решения этой проблемы, позволяя измерителям течения оставаться без присмотра на морском дне в течение нескольких недель или более, пока исследовательское судно не вернется и не вызовет выпуск прибора по дистанционной команде, позволив ему всплыть на поверхность. В книге «Описательная физическая океанография» авторы Пикард и Эмери ярко описывают фазу восстановления:
По возвращении к месту расположения развернутого причала ученый повторно активирует акустическую систему при выпуске и использует ее для лучшего определения местоположения причала и обеспечения его готовности к выпуску. Когда все готово, активируется механизм освобождения или перерезания троса, и швартовка может свободно подняться на поверхность. В ожидании выхода причала на поверхность бывает много напряженных моментов; его может быть трудно обнаружить, поскольку он плавает низко в воде, поэтому обычно у него есть радиопередатчик и фонарь, помогающий его найти.
Сегодня акустические релизы широко используются как в океанографии, так и в морских работах. Области применения разнообразны и варьируются от восстановления отдельных инструментов до спасательных операций. Последние технологические достижения привели к появлению устройств меньшего размера, которые сейчас используются в больших количествах. Например, Институт экологических исследований Пфлегера развернул массив из 96 акустических приемников для мониторинга миграции рыб на Нормандских островах в Калифорнии , при этом акустические выпуски используются для регулярного восстановления приемников за пределами глубины дайвера для загрузки данных и обслуживания. [ 3 ]
Механизм выпуска
[ редактировать ]Центральным элементом любого акустического релиза является его механизм релиза. Функция механизма освобождения состоит в том, чтобы открыть ворота для освобождения якорного троса и прикрепленного к нему якорного груза, что позволяет плавучему узлу подняться на поверхность. Существуют также варианты этого использования, когда спуск с небольшой нагрузкой освобождает плавучую сферу, которая поднимается на поверхность, волоча за собой прочный трос, который остается прикрепленным к инструменту. Сферу извлекают, а затем тяжелый инструмент поднимают на борт с помощью лебедки.
Общая функция механизма расцепления показана на рисунке 2 на примере плавкой перемычки, запатентованного механизма. [ 4 ] Перед отпусканием рычаг (А) удерживается в закрытом положении плавкой проволокой (В). Чтобы вызвать срабатывание, необходим электрический разряд силой ок. Через плавкую проволоку пропускают 14 кВт, заставляя ее плавиться или испаряться за несколько миллисекунд. Рычаг теперь может свободно открыться (под действием силы плавучести инструмента), освобождая якорь или другой конец троса (С).
Целью разработки механизмов разблокировки является максимальная надежность при обеспечении соответствующей номинальной нагрузки. Механизмы выпуска могут выйти из строя из-за биообрастания или коррозии, что может ухудшить движение его компонентов. Этому типу отказов проектировщики пытаются противостоять, сводя к минимуму количество движущихся частей, которые могут заедать или применять высокий крутящий момент для преодоления сопротивления. Но сбои также происходят из-за факторов использования и окружающей среды, таких как такелаж, океанские течения или волны, которые могут привести к запутыванию устройства.
Характеристики распространенных механизмов акустического срабатывания
| |||
|---|---|---|---|
 |
Тип механизма | Метод и характеристики | Примеры устройств |
| Высокомоментный двигатель | Мощный мотор открывает ворота. Моторные релизы могут выдерживать тяжелые нагрузки до тысяч фунтов. Однако, поскольку они содержат несколько движущихся частей, они также относительно сложны и громоздки. Моторизованные механизмы используются многими производителями. | Benthos 865, iXblue Acoustic Releases , Sonardyne ORT, DORT и LRT , ORE CART, ORE 8242 | |
| Плавкая ссылка | Проволока быстро плавится или испаряется под действием сильного электрического разряда. Механизм быстродействующий, очень компактный и простой, с одной подвижной частью. Однако предел нагрузки от десятков до 100 фунтов обычно ограничивает этот выпуск инструментами меньшего размера, если не используется механическое преимущество. | Звездные системы пустыни ARC-1 | |
| Электролитическая эрозия | Петля из нержавеющей стали, удерживающая якорный канат, подвергается электролитической эрозии под действием постоянного тока. Этот механизм очень прост и не имеет движущихся частей. Однако процесс эрозии занимает несколько минут и зависит от солености воды. Как и расцепитель с плавкой вставкой, этот расцепитель обычно используется при более легких нагрузках. | Подводный Соникс AR-60 | |
Критерии отбора для конкретного проекта
[ редактировать ]Области применения акустических устройств могут существенно различаться, и, соответственно, устройства проектируются и выбираются так, чтобы наилучшим образом соответствовать требованиям конкретной работы. Общие характеристики конструкции и выбора следующие:
Дальность и надежность акустической передачи: акустическая передача команд используется для подачи команды спуска, поскольку звук легко распространяется через воду. Дальность передачи должна быть достаточной для достижения устройства. Отдельные выпуски идентифицируются уникальными идентификационными кодами, а количество и безопасность доступных кодов могут быть критериями при развертывании большого количества выпусков или в областях, где случайный или несанкционированный выпуск может стать проблемой. Система передачи команд для сбросов на мелководье также должна быть устойчива к многолучевому распространению (реверберации или эхо), которое может исказить сигнал.
Срок службы батареи: Акустические расцепители обычно питаются от перезаряжаемых или сменных батарей. Срок службы батареи должен быть достаточным для покрытия ожидаемого периода использования плюс разумный запас безопасности. В зависимости от модели срок службы батареи может варьироваться от нескольких недель до нескольких лет.
Станция управления: Акустические выбросы обычно можно контролировать с надводного судна, опустив в воду гидроакустический преобразователь (рисунок 3). Однако в некоторых версиях также предусмотрена возможность установки запросчика на подводное транспортное средство, такое как ROV (рис. 4). Если спусковой механизм не всплывает на поверхность, можно развернуть подводный аппарат и использовать функцию определения дальности для наведения на застрявший инструмент и его извлечения с помощью манипулятора ROV или других методов.
Номинальная глубина: Акустический выпуск должен выдерживать давление воды на месте проведения работ. Глубина может варьироваться от 300 м и менее до полной глубины океана.
Номинальная нагрузка: Акустические расцепители рассчитаны на определенную максимальную нагрузку. Развертывание более крупных инструментов обычно требует более высокой номинальной нагрузки. Расцепитель также может иметь минимальную номинальную нагрузку, необходимую для надежной работы его механизма.
Устойчивость к отказам: Режимы отказа акустических расцепителей зависят как от применения, так и от места установки. Например, компоненты из нержавеющей стали подвержены щелевой коррозии в бескислородной воде . Выпуски, используемые на мелководных участках, более подвержены биообрастанию, что может затруднить работу механизма, чем те, которые используются в пресной или глубокой воде. Мелководные участки также более подвержены механическим воздействиям на причал, вызванным волнами.
Возможность отчета о дальности и состоянии: некоторые акустические релизы предлагают возможность удаленного измерения дальности и отчета о состоянии. По прибытии на место можно опросить конкретный выпуск и определить расстояние до него. Также могут сообщаться такие рабочие параметры, как оставшаяся емкость аккумулятора или состояние механизма разблокировки. Эту информацию можно использовать для размещения надводного судна над прибором для облегчения восстановления после выпуска или для оценки работоспособности и состояния устройства.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Университет Род-Айленда http://www.dosits.org/gallery/tech/bt/ar1.htm. Архивировано 23 февраля 2009 г. в Wayback Machine.
- ^ Описательная физическая океанография: Введение , 5-е издание, стр. 112-113, ISBN 0-7506-2759-X
- ^ Метод развертывания и обслуживания массива отслеживания акустических меток: пример Калифорнийских Нормандских островов, Майкл Л. Домейер, Журнал Общества морских технологий, том 39, номер 1 (весна 2005 г.)
- ^ Патент США 7,138,603: Устройство для удаленного разъединения связанных объектов с помощью плавкой вставки под водой, Desert Star Systems, 2006 г.
