Плавучий двигатель
Плавучий двигатель — это устройство, которое изменяет плавучесть транспортного средства или объекта, чтобы либо переместить его вертикально, как в случае с подводными поплавками для профилирования и малозаметными буями, либо обеспечить движение вперед (следовательно, обеспечивая движение с переменной плавучестью ), например, с подводные планеры и некоторые автономные летательные аппараты . [ 1 ] [ 2 ]
Для подводного применения в двигателях плавучести обычно используется гидравлический насос , который либо надувает и сдувает внешнюю камеру, заполненную гидравлической жидкостью , либо выдвигает и втягивает жесткий плунжер. Изменение общего объема транспортного средства меняет его плавучесть, заставляя его всплывать вверх или тонуть по мере необходимости. [ 1 ] альтернативные системы, использующие газ, полученный в результате электролиза воды , а не гидравлическую жидкость. Также были предложены [ 2 ] как и системы, которые перекачивают окружающую воду в сосуд под давлением и из него. [ 3 ]
Операция
[ редактировать ]Плавучий двигатель — это довольно новая технология , которую в настоящее время исследуют многие учреждения и организации, использующие технологии подводного наблюдения и картографирования. Плавучий двигатель работает путем надувания и сдувания масляного пузыря. При этом изменяется плотность корабля, на котором установлен двигатель. [ 4 ] В результате автономное подводное транспортное средство, такое как подводный планер, может регулировать свою плавучесть без внешнего вмешательства. Это позволяет планеру оставаться в работе без привязки к надводному кораблю в течение более длительного времени. Это повышает эффективность и делает подводный планер более эффективным инструментом для картографирования дна океана.
Подводный планер работает аналогично обычному планеру . Он использует поток воды через ряд крыльев для создания подъемной силы. [ 5 ] Форма крыльев представляет собой специально разработанную форму, называемую аэродинамическим профилем. Подводные планеры используют тот же принцип и конструкцию для скольжения под водой. В этом помогает способ распределения веса внутри подводного планера, поскольку центр тяжести располагается на передней кромке крыльев или прямо перед ней. Это способствует эффективному и плавному скольжению. Плавучий двигатель позволяет подводному планеру продолжать процесс планирования в течение продолжительных периодов времени. Без двигателя плавучести подводный планер придется либо буксировать надводным судном, либо использовать только один раз и развернуть пакет, который всплывет на поверхность, где его можно будет подобрать. Однако если его буксирует надводное судно, то он уже не классифицируется как планер. С добавлением плавучего двигателя подводный планер становится жизнеспособным инструментом, поскольку он может оставаться в эксплуатации дольше и может использоваться повторно. [ 4 ]
Подводный планер, как и авиационный планер, по мере движения вперед теряет высоту. [ 5 ] В случае с подводным планером его глубина увеличивается. Рано или поздно любой планер коснется земли. Для планирующих самолетов это не является большой проблемой, поскольку ожидается, что они приземлятся и при этом могут быть повторно использованы. Это не относится к подводному планеру. Если бы подводный планер приземлился на дно океана, он, по сути, был бы потерян. Поскольку двигатель плавучести позволяет планеру изменять свою плотность, планер может планировать в двух направлениях. Он может скользить вниз, как самолет, или вверх, если его плотность меньше плотности воды вокруг него. Таким образом, пока двигатель плавучести остается активным, подводный планер может продолжать работать.
Фактическая работа поплавкового двигателя происходит через сложную систему трубок, клапанов и датчиков. [ 6 ] Когда планер, оснащенный плавучим двигателем, развертывается, он увеличивает свою плотность, чтобы опуститься на необходимую глубину, на которой можно начать свою миссию. Оказавшись на этой глубине, планёр приступит к выполнению миссии, и плавучий двигатель отрегулирует плотность до значения, эффективного для планирования. Когда заданная глубина будет достигнута, плавучий двигатель уменьшит плотность , и это заставит планер скользить обратно к поверхности. Таким образом, подводный планер продолжает работать между двумя заданными глубинами. [ 6 ] Механизм, используемый для изменения плавучести для этой цели, часто представляет собой сосуд под давлением с переменной плавучестью . [ 7 ]
Приложение
[ редактировать ]Плавучий двигатель в сочетании с подводным планером дает ученым и другим лицам или организациям доступ к оборудованию для исследования глубин океана. Например, двигатель плавучести, поскольку он используется на подводных планерах и расширяет возможности таких аппаратов, сможет более эффективно картографировать дно океана. Использование плавучего двигателя имеет и другие эффекты. Его можно использовать для улучшения обнаружения подводных запасов нефти . [ 8 ] Кроме того, поскольку дальность действия подводных планеров увеличивается за счет использования плавучих двигателей, дно океана можно картировать на более крупных участках, что более эффективно, чем существующие ранее технологии. Кроме того, плавучие двигатели не выделяют вредных для окружающей среды веществ, что делает их экологически безопасной технологией. [ 9 ]
Другие приложения, вытекающие из этого, включают расследование катастроф, происходящих на море. Благодаря расширенным картографическим возможностям, обеспечиваемым двигателем плавучести, поиск обломков авиалайнера или . пассажирского судна может проводиться более экономично с использованием большего количества единиц, поэтому обломки могут быть обнаружены раньше, а доказательства могут быть собраны более эффективно Картирование океана и подводное наблюдение важны, поскольку они могут выявить ресурсы, которые в противном случае были бы недоступны. [ 8 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Кобаяши, Тайё; Асакава, Кеничи; Ино, Тетсуро (2010). Новый плавучий двигатель для автономных транспортных средств, наблюдающих за более глубокими океанами . Материалы двадцатой (2010 г.) Международной конференции по шельфовой и полярной инженерии . Проверено 22 мая 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Кэмерон, Колин Г. (октябрь 2005 г.). «Двигатель плавучести WET» (PDF) . Оборонные исследования и разработки Канады . п. 1. Архивировано из оригинала (PDF) 16 сентября 2022 года . Проверено 22 мая 2019 г.
- ^ Уоралл, Марк; Джеймисон, Эй Джей; Холфорд, А.; Нилсон, РД; Игрок, Майкл; Бэгли, Фил (июль 2007 г.). Система переменной плавучести для глубоководных аппаратов . ОКЕАНЫ 2007 - Европа. doi : 10.1109/OCEANSE.2007.4302317 – через Researchgate.
- ^ Jump up to: а б «Проекты» . web.mit.edu . Проверено 11 апреля 2020 г.
- ^ Jump up to: а б «Планеры» . НАСА . 2015 . Проверено 11 апреля 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Асакава, Кеничи; Ватари, Кенсуке; Охучи, Хидетоши; Накамура, Масахико; Хякудоме, Тадахиро; Исихара, Исихара (2 января 2016 г.). «Двигатель плавучести, разработанный для подводных планеров». Продвинутая робототехника . 30 (1): 41–49. дои : 10.1080/01691864.2015.1102647 . ISSN 0169-1864 . S2CID 12128512 .
- ^ Ранганатан, Тиягараджан; Тондият, Асокан. Проектирование и анализ каскадных систем переменной плавучести для выборочного подводного развертывания (PDF) . Материалы 13-й Международной конференции по информатике в управлении, автоматизации и робототехнике (ICINCO 2016). Том. 2. SCITEPRESS – Публикации по науке и технологиям, Lda. стр. 319–326. дои : 10.5220/0005979903190326 . ISBN 978-989-758-198-4 .
- ^ Jump up to: а б «Таунтаймс20170331» . Иссуу . Проверено 11 апреля 2020 г.
- ^ Международная морская ассоциация Средиземноморья; Международный Конгресс; Риццуто, Энрико; Соареш, К. Гедес, ред. (2012). Устойчивые морские перевозки и эксплуатация морских ресурсов: материалы 14-го Международного конгресса Международной морской ассоциации Средиземноморья (IMAM), Генуя, Италия, 13-16, 2011 г. Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-0-415-62081-9 . OCLC 769628643 .