Акустический релиз представляет собой океанографии устройство для развертывания и последующего восстановления контрольно - измерительных приборов с морского дна, в котором восстановление запускается удаленно при акустический сигнал команды . [1]
Типичный выпуск состоит из гидрофона (см. Темно-серую крышку на рисунке), отсека батареи (длинный серый цилиндр) и (красного) крючка, который открывается для высвобождения якоря с помощью электродвигателя с высоким крутящим моментом.
Метод работы [ править ]
- Этап развертывания: комплект инструментов сбрасывается на морское дно. Основными компонентами пакета являются вес якоря, который позволяет устройству опускаться, а затем прочно удерживаться на морском дне, устройство акустической защиты, которое может получать удаленные команды от станции управления для сброса груза якоря, инструмент или полезный груз, который должен быть развернут, а затем восстановлен, и плавучее устройство, которое удерживает сборку в вертикальном положении на морском дне и в конце развертывания позволяет ей вернуться на поверхность.
- Этап операций: Комплект инструментов находится на дне моря. Этот этап может длиться от нескольких минут до нескольких лет, в зависимости от приложения. Пакет инструментов теперь обычно остается без присмотра, выполняя свои наблюдения или работу.
- Фаза восстановления: во время этой фазы из пульта управления издается акустическая команда. Станция управления обычно находится на лодке, но также может быть устройством, управляемым водолазом или установленным на ROV . После получения и проверки акустический расцепитель запускает механизм, который сбрасывает груз якоря . Остаток комплекта инструментов теперь поднимается обратно на поверхность с помощью флотационного устройства для извлечения.
История и использование [ править ]
О раннем использовании акустических выбросов для океанографии сообщается в 1960-х годах [2], когда было признано, что глубоководные океанические течения можно более точно измерять с помощью приборов, установленных на морском дне, а не с помощью приборов на борту судна. Очевидным средством восстановления было использование маркерного буя, связанного с прибором на морском дне, но в районах с интенсивным движением судов или при наличии айсбергов это оказалось проблематичным. Акустический выброс стал методом решения этой проблемы, позволив измерителям течения оставаться без присмотра на морском дне в течение нескольких недель или более, пока исследовательское судно не вернется и не запустит разблокировку прибора по дистанционной команде, позволяя ему всплыть на поверхность. В книге « Описательная физическая океанография»Авторы Пикард и Эмери ярко описывают фазу выздоровления:
По возвращении к общему местоположению развернутой швартовки ученый повторно активирует акустическую систему на спуске и использует ее, чтобы лучше определить местонахождение причала и убедиться, что оно готово к выпуску. Когда все будет готово, активируется спусковой механизм или механизм обрезки проволоки, и швартовка может свободно подниматься на поверхность. В ожидании выхода швартовки на поверхность много напряженных моментов; его может быть трудно обнаружить, поскольку он плавает низко в воде, поэтому обычно имеет радиопередатчик и свет, чтобы помочь найти его.
Сегодня акустические сбросы широко используются как в океанографии, так и в морских работах. Применения разнообразны и варьируются от восстановления отдельных инструментов до операций по утилизации. Последние технологические достижения привели к появлению устройств меньшего размера, которые сейчас используются в большом количестве. Например, Институт экологических исследований Пфлегера развернул массив из 96 акустических приемников для мониторинга миграции рыб на Нормандских островах в Калифорнии , с акустическими выбросами, используемыми для восстановления приемников за пределами глубины дайвера через регулярные промежутки времени для загрузки данных и обслуживания. [3]
Механизм выпуска [ править ]
Центральным элементом любого акустического выпуска является его спусковой механизм. Функция механизма разблокировки заключается в открытии затвора для освобождения якорного троса и прикрепленного якорного груза, что позволяет теперь плавучей конструкции перемещаться на поверхность. Существуют также варианты этого использования, при которых освобождение малой нагрузки освобождает плавучую сферу, которая перемещается к поверхности, оставляя прочный трос, который остается прикрепленным к инструменту. Сфера поднимается, и тяжелый инструмент затем поднимается на борт с помощью лебедки.
Общая функция механизма расцепления показана на рисунке 2 на примере запатентованного механизма расцепления плавкой вставки. [4] Перед отпусканием рычаг (A) удерживается в закрытом положении плавкой проволокой (B). Для срабатывания срабатывания разрядки прибл. Через плавкий провод пропускается 14 кВт, в результате чего он плавится или испаряется за несколько миллисекунд. Теперь рычаг может свободно открываться (за счет силы движения инструмента), освобождая якорь или другую линию разблокировки (C).
Конструктивная цель спусковых механизмов - максимальная надежность при соответствующей номинальной нагрузке. Механизмы выпуска могут выйти из строя из-за биологического обрастания или коррозии, которые могут ухудшить движение его компонентов, режимы отказа, которым конструкторы пытаются противодействовать, сводя к минимуму количество движущихся частей, подверженных заеданию, или применяя высокий крутящий момент для преодоления сопротивления. Но сбои также происходят из-за факторов использования и окружающей среды, таких как оснастка и океанские течения или волны, которые могут привести к запутыванию устройства.
| Тип механизма | Метод и характеристики | Образцы устройств | |
|---|---|---|---|
| Мотор с высоким крутящим моментом | Сильный мотор открывает ворота. Моторные расцепители могут выдерживать тяжелые нагрузки до нескольких тысяч фунтов. Однако, поскольку они содержат несколько движущихся частей, они также относительно сложные и громоздкие. Моторизованные механизмы используются многими производителями. | Benthos 865, акустические релизы iXblue , Sonardyne ORT, DORT и LRT , ORE CART, ORE 8242 | |
| Плавкая ссылка | Проволока быстро плавится или испаряется из-за сильного разряда электричества. Механизм быстродействующий, очень компактный и простой с одной подвижной частью. Однако предел нагрузки от десятков до 100 фунтов обычно ограничивает это высвобождение инструментами меньшего размера, если не используется механическое преимущество. | Desert Star Systems ARC-1 | |
| Электролитическая эрозия | Проволочная петля из нержавеющей стали, удерживающая анкерную линию, подвергается электролитической эрозии постоянным током. Этот механизм очень простой и не имеет движущихся частей. Однако процесс эрозии занимает несколько минут и зависит от солености воды. Как и выпуск с плавкой вставкой, этот выпуск обычно используется с более легкими нагрузками. | Подводная Соникс AR-60 | |
Критерии отбора для конкретного проекта [ править ]
Приложения для акустических релизов могут существенно различаться, и, соответственно, устройства разрабатываются и выбираются так, чтобы наилучшим образом соответствовать требованиям конкретной работы. Общие характеристики конструкции и выбора следующие:
Дальность передачи звука и надежность: Передача звуковой команды используется для подачи команды на отпускание, поскольку звук легко распространяется по воде. 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 множества выпусков или в областях, где случайный или несанкционированный выпуск может быть проблемой. Система передачи команд для сбросов на мелководье также должна быть устойчивой к многолучевому распространению (реверберация или эхо), которое может испортить сигнал.
Срок службы батарей: Акустические расцепители обычно работают от перезаряжаемых или сменных батарей. Срок службы батареи должен быть достаточным, чтобы покрыть предполагаемый период развертывания плюс разумный запас прочности. В зависимости от модели срок службы батареи может составлять от нескольких недель до нескольких лет.
Станция управления: Акустические выбросы обычно можно контролировать с надводного судна, опустив гидролокатор в воду (рис. 3). Однако некоторые выпуски также предлагают возможность установки опросчика на подводном аппарате, таком как ROV (рисунок 4). Если спусковой механизм не выйдет на поверхность, подводный аппарат можно развернуть, а функцию определения дальности можно использовать для наведения на застрявший инструмент, извлекая его с помощью манипулятора ROV или других методов.
Номинальная глубина: Акустический разъединитель должен выдерживать давление воды на рабочей площадке. Рейтинги глубины могут варьироваться от 300 м и менее до полной глубины океана.
Номинальная нагрузка: Акустические расцепители рассчитаны на определенную максимальную нагрузку. Для развертывания более крупных инструментов обычно требуется более высокая номинальная нагрузка. Расцепитель также может иметь минимальную грузоподъемность, необходимую для надежной работы его механизма.
Устойчивость к отказу: режимы отказа для акустических расцепителей зависят как от области применения, так и от места установки. Например, компоненты из нержавеющей стали подвержены щелевой коррозии в бескислородной воде . Выбросы, используемые на мелководных участках, более подвержены биообрастанию, которое может препятствовать механизму, чем те, которые используются в пресной или глубоководной воде. Мелководные участки также больше подвержены механическим воздействиям на причал, вызванным нагонами.
Возможность отчета о дальности и состоянии: некоторые акустические релизы предлагают возможность удаленного определения дальности и отчета о состоянии. По прибытии на место можно опросить конкретный выпуск и определить расстояние до него. Также могут быть представлены рабочие параметры, такие как оставшаяся емкость аккумулятора или состояние механизма разблокировки. Эту информацию можно использовать для размещения надводного судна над инструментом для облегчения восстановления после выпуска или для оценки работоспособности и состояния устройства.
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ 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, страницы 112-113, ISBN 0-7506-2759-X
- ^ Метод развертывания и обслуживания акустической системы слежения за метками: пример с Нормандских островов Калифорнии, Майкл Л. Домейер, журнал Общества морских технологий, том 39, номер 1 (весна 2005 г.)
- ^ Патент США 7138603: Устройство для дистанционного расцеплениясоединенные объектов с плавкой подводной связи, Desert Star Systems, 2006
