Акустический релиз - Acoustic release
An акустический релиз является океанографический устройство для развертывания и последующего подъема контрольно-измерительных приборов со дна моря, в котором подъем запускается дистанционно с помощью акустический командный сигнал.[1]
Типичный релиз состоит из гидрофон (см. темно-серый колпачок на рисунке), аккумулятор корпус (длинный серый цилиндр) и (красный) крюк который открыт для выпуска якорь тяговым электродвигателем.
Метод работы
- Этап развертывания: комплект инструментов сбрасывается на морское дно. Основными компонентами пакета являются: якорь вес что позволяет узлу тонуть, а затем прочно удерживаться на дне моря, акустическое пусковое устройство который может получать удаленные команды от станции управления для сброса груза якоря, инструмент или полезная нагрузка который должен быть развернут и позже восстановлен, и флотационное устройство который удерживает сборку в вертикальном положении на морском дне, а 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 области применения. Пакет инструментов теперь обычно остается без присмотра, выполняя свои наблюдения или работу.
- Фаза восстановления: во время этой фазы из пульта управления подается акустическая команда. В пост управления обычно находится на лодке, но также может быть устройством, управляемым дайвером или установленным на ROV. После получения и проверки акустический расцепитель запускает механизм, который опускает якорь вес. Остальная часть комплекта приборов теперь поднимается на поверхность флотационное устройство для восстановления.
История и использование
Сообщается о раннем использовании акустических выбросов для океанографии в 1960-х гг.[2] когда стало известно, что глубоководные океанические течения можно более точно измерить с помощью приборов, установленных на морском дне, а не с помощью приборов на борту корабля. Очевидным средством восстановления было использование наземного маркерного буя, связанного с прибором на морском дне, но в районах с интенсивным движением судов или присутствием айсбергов это оказалось проблематичным. Акустический сброс 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 сброс инструмента по дистанционной команде, позволяя ему всплыть на поверхность. В книге Описательная физическая океанографияАвторы Пикард и Эмери ярко описывают этап восстановления:
Вернувшись к месту установки развернутой швартовки, ученый повторно активирует акустическую систему на спуске и использует ее для лучшего определения местоположения швартовка и убедитесь, что он готов к выпуску. Когда все будет готово, активируется спусковой механизм или механизм перерезания проволоки, и причал 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 им. Пфлегера развернула массив из 96 акустических приемников для мониторинга миграции рыб в Нормандские острова Калифорнии, с акустическими спусками, используемыми для восстановления приемников за пределами глубины дайвера через регулярные интервалы для загрузки данных и обслуживания.[3]
Механизм выпуска
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 спускового механизма 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. 14 кВт проходит через плавкий провод, в результате чего он плавится или испаряется за несколько миллисекунд. Теперь рычаг может свободно открываться (за счет 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 биообрастания 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.
 Рис. 2: Пример механизма разблокировки, показанный здесь в закрытом или предварительно разблокированном положении. Чтобы отпустить, разряд электричества расплавляет плавкий провод (B), позволяя рычагу (A) открыться и освободить петлю крепления анкерной линии (C). | Тип механизма | Метод и характеристики | Образцы устройств |
|---|---|---|---|
| Мотор с высоким крутящим моментом | Сильный мотор открывает ворота. Моторные расцепители могут выдерживать большие нагрузки до тысяч фунтов. Однако, имея несколько движущихся частей, они также являются относительно сложными и громоздкими. Моторизованные механизмы используются многими производителями. | Бентос 865, Акустические релизы iXblue, Sonardyne ORT, DORT и LRT, КОРЗИНА, РУДА 8242 | |
| Плавкая ссылка | Проволока быстро плавится или испаряется из-за сильного разряда электричества. Механизм быстродействующий, очень компактный и простой с одной подвижной частью. Однако ограничение 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, без 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 выбора для конкретного проекта
Приложения для акустических релизов могут существенно различаться, и, соответственно, устройства разрабатываются и выбираются таким образом, чтобы наилучшим образом соответствовать требованиям конкретной работы. Общие характеристики конструкции и выбора следующие:
Дальность передачи звука и надежность: Акустическая передача команд используется для подачи команды отпускания, так как 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 (реверберации или эхо), которые могут испортить сигнал.
Срок службы батареи: Акустические расцепители обычно питаются 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, как правило, можно контролировать с надводного судна, опустив датчик гидролокатора в воду (рис. 3). Однако некоторые выпуски также предлагают возможность установки опросчика на подводном аппарате, таком как ROV (рисунок 4). Если спусковой крючок не всплывет 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.
Рейтинг глубины: Акустический расцепитель должен выдерживать давление воды на рабочем месте. Рейтинги глубины могут варьироваться от 300 м и менее до полной глубины океана.
Рейтинг нагрузки: Акустические расцепители рассчитаны на определенную максимальную нагрузку. Использование более крупных инструментов обычно требует более высокой номинальной нагрузки. Расцепитель также может иметь минимальную грузоподъемность, необходимую для надежной работы его механизма.
Устойчивость к отказу: Режимы отказа для акустических выбросов зависят как от приложения, так и от места установки. Компоненты из нержавеющей стали, например, подлежат щелевая коррозия в бескислородные воды. 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 ранжирования и отчетов о состоянии: Некоторые акустические релизы предлагают возможность удаленного определения дальности и сообщения 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. Эта информация может быть использована для размещения надводного судна над инструментом для облегчения восстановления после выпуска или для оценки работоспособности и состояния устройства.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Университет Род-Айленда http://www.dosits.org/gallery/tech/bt/ar1.htm В архиве 2009-02-23 в Wayback Machine
- ^ Описательная физическая океанография: введение, 5-е издание, стр. 112-113, ISBN 0-7506-2759-X
- ^ Метод развертывания и обслуживания системы слежения за акустическими метками: пример с Нормандских островов Калифорнии, Майкл Л. Домейер, журнал Общества морских технологий, том 39, номер 1 (весна 2005 г.)
- ^ Патент США 7 138 603: Устройство для дистанционной развязки связанных объектов с плавкой вставкой под водой, Desert Star Systems, 2006.
