مقایسه و اهمیت وسایل نقلیه ی زیرآبی
اهمیت و کاربردهای مهم و استراتژیک زیرسطحیهای هوشمند سبب شده که بسیاری از کشورهای توسعه یافته به دنبال طراحی و ساخت نمونههای جدید و پیشرفته این گونه از متحرکهای دریایی باشند. در ادامه کشورهای پیشگام در توسعه و ساخت این زیرسطحیها نشان داده شده است. کشورهای آمریکا و چین در کنار کشورهای اروپایی( از جمله فرانسه، انگلستان، آلمان، ایتالیا و پرتغال) در کنار کشورهای خارجی ژاپن، کانادا، استرالیا، کره جنوبی و برزیل از پیشگامان عرصه طراحی و ساخت زیرسطحی های هوشمند میباشند.
زیرسطحیها (AUVs) با توجه به نوع مأموریت و قابلیتهایی که لازم است برای انجام عملیات داشته باشند، طراحی و تجهیز میشوند؛ سه ماموریت اصلی طراحی و ساخت زیرسطحی هوشمند عبارتند از: کارکرد نظامی، تحقیقاتی و تجاری.
درصد به کارگیری زیرسطحی های هوشمند با رویکرد تحقیقاتی بیشترین و با رویکرد نظامی کمترین درصد استفاده را دارد.
اصولا علاوه بر در نظر گرفتن ماموریت زیرسطحی، توجه با پارامترهای اصلی طراحی نیز حایز اهمیت میباشد. به طور کلی پارامترهای زیر از جمله مهمترین موارد در قابلیتهای زیرسطحی برای انجام عملیات هستند.
۱) سرعت
۲) مسافت
۳) زمان
۴) عمق کاری
۵) دادهبرداری
۶) مانوردهی
به عنوان نمونه، پارامتر عمق از ماموریتهای مهم زیرسطحیهای تحقیقاتی و تجاری میباشد در حالی که ویژگی کلیدی در زیرسطحی های نظامی، سرعت می باشد. در شکل زیر محدوه سرعت برای زیرسطحی های ساخته شده نشان داده شده است. محدوه سرعت ۲.۱-۳ متر بر ثانیه با درصد به کارگیری ۴۴ درصد متداول ترین محدوه سرعت می باشد. به طور کلی حدود ۹۰ درصد زیرسطحیهای هوشمند ساخته شده دارای سرعت کمتر از ۳ متر بر ثانیه میباشد.
در جدول زیر لیستی از زیرسطحیهای هوشمند ساخته شده در سطح دنیا آمده است. در این جدول مشخصات مهم زیرسطحی شامل ابعاد، وزن، سرعت، عمق عملیات و کشور سازنده گردآوری شده است.
در جدول زیر مشخصات فنی مهمترین زیرسطحی های هوشمند با قابلیت کشف و شناسایی آمده است:
وسیله هیبریدی UxV
در اوایل سال جاری میلادی، معرفی خوبی از سیستمهای خودران دریایی در رزمایش دریایی بینالمللی IMX 2022 (International Maritime Exercise)، که یک رویداد آموزشی تحت رهبری ایالات متحده شامل ۶۰ کشور همپیمان و سازمان بینالمللی است، ارائه شد. این رویداد که در خاورمیانه برگزار شد، به عنوان بزرگترین رزمایش بدون سرنشین در جهان با بیش از ۸۰ سامانه بدون سرنشین/بدون خدمه (UxV) از ۱۰ کشور مورد استقبال قرار گرفت. بیشتر آنها برای یک حالت کار طراحی شده بودند (به عنوان مثال زیر دریا یا روی سطح دریا). با این حال، یکی از این وسایل برای حرکت هر دو محیط طراحی شده بود. Ocean Aero’s Triton ، یک وسیله نقلیه هیبریدی با انرژی بادی و خورشیدی است که میتواند تا عمق ۲۰۰ متری زیر امواج حرکت کند. این وسیله تنها پلتفرمی بود که قابلیت دریانوردی و غواصی به صورت همزمان را دارا بوده و ارزش باورنکردنی را برای مشتریان در بخشهای هدف ایجاد میکند. تطبیق پذیری در دو محیط کاری برای مشتریان این وسیله بسیار جذاب است. آنها میتوانند دو برابر تعداد انواع ماموریتها را برای اهداف خود از جمله بازارهای انرژی، فعالیتهای نظامی یا علوم فراساحل انجام دهند.
پیشنهاد تجاری Ocean Aero، Triton است، یک وسیله نقلیه به طول ۴/۴ متر دارای برجک جمع شونده به ارتفاع ۳ متر و کیل به عمق ۵/۱ متر. همچنین دارای پنلهای خورشیدی ۲۰۰ واتی تعبیه شده روی بدنه و باتری لیتیوم یونی ۴ کیلووات ساعتی برای پشتیبانی از عملیات زیر آب است. این وسیله در سطح، به عنوان یک قایق بادبانی عمل کرده و در هنگام شارژ باتریهای خود، از باد برای رانش به جلو استفاده میکند. اگر آب و هوای بدی بر محیط حاکم باشد، مثلاً شرایط دریایی ۵، یا بخواهد شناسایی محیط و جمعآوری داده را متوقف کند، میتواند جمع شود و بال برجک خود را به داخل بدنه برده و بدنه را زیر آب برده و به حالت زیرسطحی غواصی کند. در حالت زیرسطحی، دارای یک سیستم بالاست برای پشتیبانی از عملیات غوص تا عمق ۲۰۰ متر است. همچنین میتواند از یک سیستم شناوری دینامیکی برای حرکت و انجام ماموریت، شبیه به چیزی مانند گلایدر و یا پیشرانههای دوگانهاش برای حرکت با سرعت حداکثر ۲ نات استفاده کند. برای بازگشت به حالت سطحی، به نزدیکی سطح آب بازگشته و مجددا برجک را از بدنه خارج میکند. این وسایل در سطح آب، توانایی دریانوردی مستمر به صورت چند ماهه را دارند اما معمولاً توصیه میشود آنها را هر ۹۰ روز یکبار برای نگهداری و تعمیرات احتمالی معمول بیرون آورده و خزهها و سایر جانداراندریایی رشد کرده روی بدنه، تمیز شود. در زیر آب، بسته به محموله بار، میتواند روزها و در حالت تاریک تا هشت روز دوام بیاورد.
طراحی این وسیله به سال ۲۰۱۲ برمیگردد، زمانی که بنیانگذاران Ocean Aero در سن دیگو، کالیفرنیا گرد هم آمدند. نسل اول وسیله نقلیه آنها نظر Teledyne را به خود جلب کرد و او در سال ۲۰۱۴ در این شرکت سرمایهگذاری کرد. در پایان سال ۲۰۱۵، نمونههای اولیه بیشتری ساخته شد و آنها مورد توجه Lockheed Martin قرار گرفتند و او را مجاب به سرمایهگذاری روی این پروژه کرد. طرح اولیه با هدف رصد و جمعآوری دادههای اکتشافی از اقیانوسها توسعه یافت، در ابتدا تا عمق ۱۰ متری آب، برای جلوگیری از تاثیر آب و هوای بد یا خطر شناساییشدن زیر آب میرفت. در سال ۲۰۱۸، با توجه به همین هدف، اولین مأموریتSubmaran (نام اولیه آن) نمونه برداری از آب دریا برای سلولها و سموم مضر جلبکی (HAB) از واشنگتن، به عنوان بخشی از یک پروژه آزمایشی بود.
برای رسیدن به جایی که شرکت امروزی قرار دارد، در بسیاری از زمینهها کار زیادی انجام شدهاست. قطعات زیادی در کشتیهای سطحی وجود دارد که به خوبی کار میکنند، مانند بادسنج. اما این وسایل طوری طراحی نشدهاند که تا ۲۰۰ متر زیر سطح، با آن فشار بسیار زیاد رفته و به کار خود ادامه دهند. تلاشهای مهندسان به این نتیجه منجر شدهاست که Triton میتواند ماموریتها را با استفاده از الگوریتمهای توسعهیافته توسط شرکت برای تعیین سریعترین مسیر به نقاط موردنظر و بر اساس ایستگاههای بین راهی از پیش برنامهریزیشده، با درنظرگرفتن پارامترهای قابل برنامهریزی مانند مناطق خاص یا استثنا، اجرا کند.
یکی از ویژگیهای مهم و کلیدی این محصول کاربر پسند بودن، توانایی راهاندازی و بازیابی آن است. تمرکز زیادی روی راهاندازی و بازیابی آن بوسیلهی یک یا دو نفر در عرض چند دقیقه گذاشته شده است. این وسیله دارای یک نقطه اتصال است که به کاربر امکان میدهد با استفاده از سیستم بالابر davit از کشتی یا ساحل، آن را بلند کرده و به راحتی در آب قرار دهد. از آنجا که این وسیله یک زیردریایی محسوب میشود، روغنی در قایق وجود دارد که وقتی برای برداشتن آن اقدام میشود به طور طبیعی خود را متعادل میکند. اینها نکات کوچکی است که روند به آب اندازی و به خشکی بردن را آسانتر میکند.
این پروژه اکنون روی سه بازار بزرگ تمرکز کرده است، ازجمله جامعه دفاعی، جامعه علمی و جامعه انرژی فراساحلی، به خصوص نفت و گاز دریایی و باد فراساحلی. شرکت توسعهدهندهی این محصول در این سه بازار فعال است.