// Вие четете...

Физика на Океана

Автономни подводни апарати. Част 3

„Ако не можеш да имаш най-доброто, използвай по най-добър начин това, което имаш.“

Системи и елементи на подводн ите изследователски апарати. Подводните изследователски апарати съдържат следните възли и системи: здрав корпус, двигателна система, система на управление, свръзки и информация, наблюдение, навигация, енергетична система и изследователска апаратура.

Здравия корпус на ПА служи за придаване на положителна плавучест и разместване на системата за управление, наблюдение, свръзка и навигация. Обикновено апарата има един или няколко здрави корпуса, имащи цилиндрична или сферична форма.

Двигателната система трябва да удържа апарата на зададения хоризонт и в зададения режим на движение, при това тя трябва да бъде способна да контролира и изменя всичките шест обобщени координати на апарата в пространството (x, y, z, Vx, Vy, Vz).

Системата за управление се състои от централно управление и система за управление на движението. Те са предназначени за управление на работата на апарата и осигуряване на зададените параметри на движение или положение на НПА в пространството.

В състава на централната система на управление влизат: програмно устройство, контролно – аварийна система, датчици за външните условия и състоянието на апарата, устройство за въвеждане на програмата. В състава на системата за управление на движението влизат: устройство за обработка на сигналите, изработвани в централната система на управление, датчици за ориентация на апарата и блок за управление на изпълнителните механизми.

Системата за свръзка и информация определя изборът на принципите за управление на НПА. Апаратите, работещи на малки дълбочини обикновено са свързани с осигуряващия кораб с помощта на много жилен кабел. Започвайки с дълбочини от 2000 м той се заменя с кабел трос, състоящ се от една коаксиална двойка и обменът на информация между НПА и осигуряващия кораб се извършва по акустичен канал.

Навигационната система е предназначена за определяне на местонахождението на НПА и се състои от две съвместно работещи системи:

– хидроакустична навигационна система, използвана за определяне на мястото относно дънните акустични маяци (система с дълга база) или осигуряващия кораб (система с кратка база);

– бордова навигационна система, позволяваща извършването на измервания на параметрите на траекторията на движение на ПА.

При съвместна работа с хидроакустична бордова навигационна система се осигурява интерполацията, изглаждане и повишаване на надеждността на навигационните измервания.

Енергетичните системи се различават по конструкцията в зависимост от типа на ПА. Така на автономните НПА обикновено се поставят бордови акумулаторни батерии. Привързаните апарати, работещи на малки дълбочини получават енергия, като правило, по кабел и т.н.

Информационно измерителните системи са предназначени за получаване, сбор, регистрация и предварителна обработка на навигационната, научната или друга информация. Изследователската апаратура обикновено включва измерителна апаратура (датчици за измерване на направлението и скоростта на теченията, температурата, налягането, електропроводимостта, скоростта на звука, гравиметри, магнитометри и т.н.), манипулатори и за извършване на различни пробо обработки.

Хидроакустичната апаратура, поставяна на ПА представлява особена група: ехолоти, хидролокатори и профилографи.

Ехолотите се използват не само за снимка на релефа на дъното или за навигационни цели, но и за изучаване на акустичните параметри на морското дъно.

Съществуват следните ехолоти:

– корабни, като правило, с широка диаграма на насоченост;

– прецизни промерни, характеризиращи се с тясна диаграма на насоченост;

– акустични сонди, представляващи разновидност на ехолотите с тясна диаграма на насоченост и малка продължителност на излъчвания импулс.

За изучаване на параметрите на повърхностните вълни се използват акустични вълнографи с честота около 200 кХц, с ширина на диаграмата на насоченост 1 – 5° и продължителност на сондиращия импулс от 50 – 100 мкс.

На ПА се употребява система от ехолоти позволяващи получаването на информация за положението на апарата относно дъното и повърхността на морето, а също така на данни за микро релефа на дъното на големи дълбочини при стръмнина на склона до 70°. Има също така и много лъчеви системи, позволяващи получаването на информация за достатъчно широка полоса.

Техническите характеристики на някои ехолоти са приведени е таблица 2.

Таблица 2

Хидролокаторите със страничен обзор (ГБО) представляват сами по себе си сравнително нови прибори за изследване на морското дъно. Тяхното широко използване е започнало в края на 60-те години. Характеристиките на някои буксируеми модели на ГБО са приведени в таблица 3.

Таблица 3

Акустичните профилографи понастоящем се използват достатъчно широко при изучаването на стратификацията на не уплътнените морски утайки с дебелина от един до десетки метра, при провеждането на геологичните и археологичните изследвания, при изучаването на акустичните характеристики на дъното, при обследване на конструкцията на насипните утайки и т.н.

Техническите характеристики на акустичните профилографи на някои модели са приведени в таблица 4.

Таблица 4

Освен това, на необитаемите подводни апарати широко приложение са намерили телевизионните устройства. Независимо от това, ефективността от тяхното използване на автономните апарати, нямащи кабелна връзка с осигуряващия кораб е не голяма. Тъй като картината на подводното дъно е статична, то големият обем от информация може да бъде получен с помощта на фото снимки.

Снимка на морското дъно на дълбочини от 30 до 10000 м може да се осъществи с помощта на стерео фото грамметрични снимки. Но дадения метод има много малка производителност и е трудоемък. Така за снимка на район от дъното с площ 0,5 кв. мили се изисква да бъдат направени около 48000 снимки на дъното от височина 9 м и да им бъде направена стерео фото грамметрична обработка.

В Хидрографска служба на ВМФ е разработена подводна хидрографска стерео установка ГСФУ-1. Нейните основни характеристики са както следва:

– диапазон на работа от 4 – 8 м;

– дълбочина на потапяне – до 2000 (6000) м;

– площ на обхвата на единична снимка:

– при разстояние от дъното до 4 м – 5,6×5,6 м;

– при разстояние от дъното до 6 м – 8,5×8,5 м;

– при разстояние от дъното до 8 м – 11,3×11,3 м;

– вертикалният мащаб на снимката осигурява стерео ефекта, позволяващ извършване на измерване на превишението на морското дъно с точност до 0,2 м;

– хоризонталният мащаб на снимката осигурява дешифрирането на точкови обекти с размер 5 мм;

– размер на кадъра – 24×24 мм;

– число на кадрите (стерео двойка) около 940 – 950;

– режим на снимките – единични и непрекъснати;

– темп на непрекъснатите снимки между 4 и 120 кадъра в минута.

Заключение. Понастоящем при разработка и проектиране на подводните апарати и тяхното развитие агрегатно блоковият принцип за конструирането им се счита за най-правилния.

Конструкцията на съвременните необитаеми подводни апарати, особено самоходните, носят ярко изразен полу блоков характер, а тяхната форма, като правило, често е функционална. Болшинството НПА се състоят от едни и същи елементи, които дават принципиална възможност за използването на агрегатно блоковия принцип (АБП) при тяхната разработка, изготвяне и експлоатация.

АБП с успех може да се използва само при системен подход към проектирания комплекс. Той повишава ефективността на проектирането, качеството, надеждността и дълговечността на НПА, рязко се съкращава количеството на техните елементи при осигуряване на много вариантност, позволява да бъдат модифицирани и модернизирани НПА, а също така осигуряват тяхната ремонтна пригодност.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар