صنعت برق در زیر دریا | سایت علمی آموزشی نواندیشان

صنعت برق در زیر دریا شامل بخش های نویز و اکوستیک زیر دریا ، ارتباطات ماهواره ای ، ارتباطات در زمینه سیستم های زیرسطحی ROV و AUV ، سیستم های زیرسطحی ابزار دقیق در زمینه های دریایی و تأمین انرژی و نیروی محرکه می باشد .

نویز و اکوستیک زیر دریا :

اقیانوس ها و دریاها محیطی سرشار از منابع عظیم اقتصادی بوده و علاوه بر مواد غذایی ، معدنی و نفت و گاز استفاده فراوانی برای نقل و انتقال کالا دارد ، دانش کافی از این محیط شرط اولیه برای استفاده مفید از آن می باشد ، باید دانست ، همان طور که در فضای جو بهترین ابزار انتقال اطلاعات امواج ، الکترومغاطیس ها هستند ، در محیط زیر آب مناسب ترین ابزار امواج اکوستیکی بوده و لذا برای فعالیت در حوزه سازه ها و شناورهای سطحی و زیر سطحی و با توجه به عملکرد بسیاری از سنسورها و تجهیزات اندازه گیری و ارتباطی با امواج اکوستیکی ، ضرورت است در قطب دریایی کشور در این زمینه فعالیت مناسب صورت پذیرد .
در ارتباط با مباحث نویز و اکوستیک زیر آب مباحث علمی زیر پیشنهاد می شود :

۱) بررسی لایه های آب به عنوان موجبَرهای با لایه های مرزی متغیر با زمان ؛
۲) بررسی توزیع شدت سیگنال در محیط زیر آب با شرایط خاص ؛
۳) بررسی مدل آماری سیگنال دریافتی ؛
۴) بررسی روش های تخمین نویز و مدل سازی نویز زیر آب ؛
۵) بررسی روش های استخراج مدل نویز شناورهای سطحی و زیرسطحی ؛
۶) بررسی آشکارساز بهینه برای زیر آب ؛
۷) آشکارسازی نوع شناور شناور به وسیله دریافت سیگنال نویز ؛
۸) ردیابی شناورهای دریایی بر اساس سیگنال نویز دریافتی ؛
۹) طراحی فانکشن ژنراتورهای نویز .

ارتباطات ماهواره ای :

امروزه ارتباطات ماهواره ای نقش مهمی در زمینه مباحث انتقال داده ، شامل داده های صوتی_تصویری و تعیین موقعیت در مورد تکنولوژی دریایی ایفا می کند .
به عنوان مثال یک شناور سطحی مانند یک کشتی اقیانوس پیما از طریق ارتباطات ماهواره ای می توان پیام های تلفنی_تصویری و نیز محل و سیر حرکت کشتی را به ایستگاه های مختلف مخابره نمود .
هم اکنون استانداردهای مختلفی در این زمینه در دنیا متداول است ، نظیر Inmarsat C و Inmarsat A . تحقیق در زمینه قابلیت های این نوع سیستم ها و امکان بهینه کردن آن ها به خصوص به نحوی که برای آب های ساحلی ایران بیشترین کاربرد را پیدا کنند می توانند جزء موضوعات علمی به حساب آیند .
همچنین در زمینه های بویه های اقیانوس شناسی علاوه بر تشخیص محل استقرار بویه از طریق ماهواره های سیستم GPS می توان از طریق شبکه ماهواره ای آرگوس ( Argos ) کلیه داده های مربوط به پارامترهای هواشناسی و اقیانوس شناسی را به هر کجای دنیا انتقال داد .
مباحث علمی قابل طرح در این زمینه عبارتند از :
۱) استفاده از سیستم های راداری و ماهواره ای جهت تخمین طیف موج امواج دریا ؛
۲) طراحی یک شبکه ماهواره ای اختصاصی جهت منطقه خاورمیانه و ایران ؛
۳) شناخت قابلیت های فنی و کاربردی شبکه های ماهواره ای ( GPS_Argos_Inmarsat ) .
ارتباط در زمینه سیستم های زیرسطحی AUV و ROV :

به جهت محدودیت حجم سیم های انتقالی بین پانل سطحی و بدنه ROV لازم است کلیه سیگنال های تصویری_سوناری_کنترلی به گونه مناسبی فشرده سازی_کد گذاری و ارسال گردند و در مقصد فرآیند معکوس یعنی باز کردن و دکد کردن انجام شود . این مسئله به خصوص برای سیستم های زیرسطحی AUV با شدت بیشتری اهمیت پیدا می کند ، زیرا محدودیت پهنای باند موجود در آب برای انتقال امواج اکوستیکی لزوم انجام فرایندهای فوق بر روی سیگنال های مختلف را چندین برابر می کند .
همچنین در این زمینه مباحث مربوط به مالتی پلکس و دمالتی کردن سیگنال های آنالوگ و دیجیتال نیز مطرح می باشد .
مباحث علمی قابل طرح در این زمینه عبارتند از :
۱) فشرده سازی سیگنال های تصویری در زیر آب ؛
۲) فشرده سازی سیگنال های سوناری در زیر آب ؛
۳) انتقال اطلاعات بدون نویز از طریق کابل ROV ؛
۴) طراحی مالتی پلکسرهای سریع برای انتقال سیگنال های کنترلی به همراه سیگنال های تصویری و سوناری .

ابزار دقیق در زمینه سیستم های دریایی :

تجهیزات ظریف و دقدق اندازه گیری پارامترها و کمیت های محیطی در زمینه سیستم های دریایی مثل ROV و بویه اهمیت زیادی در عملکرد بهینه آن ها دارد .
هنگام کنترل یک ROV چه به صورت کنترل دستی و یا اتوماتیک ، داده های لازم در مورد عمق ، سمت ، سرعت و زوایای دینامیکی به پردازه یا نمایش دهنده ارسال می گردد تا بر اساس آن ها تصمیم گیری لازم انجام پذیرد .
در مورد یک بویه اقیانوس شناسی سنسورها و تجهیزات ابزار دقیق کمیت های مربوط به پارامترهای هواشناسی مثل دما و رطوبت هوا،سرعت و جهت باد ، تشعشع خورشید و غیره را به همراه پارامترهای اقیانوس شناسی مثل دما،شوری و هدیت آب ، سرعت و جهت جریانات زیر سطحی را اندازه گیری و سیگنال های مربوطه را در اختیار پردازشگر محلی داخل بویه قرار می دهند . این پردازشگر پس از انجام پردازش های اولیه اطلاعات را توسط بی سیم یا ماهواره به ایستگاه مادر واقع در خشکی ارسال می گردد .
مباحث علمی در این زمینه عبارتند از :
۱)بررسی مکانیزم عملکرد هر یک از سنسورها و ابزار دقیق های استفاده شونده در بویه و ROV ؛
۲) طراحی یک آزمایشگاه پیشرفته به همراه نرم افزارها و سخت افزارهای مربوطه برای تست و تنظیم ابزارهای دقیق مورد استفاده در بویه و ROV .

تأمین انرژی و نیروی متحرکه :

تأمین انرژی مورد نیاز در وسائل و تجهیزات زیر آبی و تجهیزات دریایی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و همواره یکی از اولویت های پژوهشی و طراحی در این مسائل بوده است . محدودیت های مختلف تأمین انرژی شامل محدودیت فضا و هزینه از پارامترهای اصلی در تأمین انرژی در زیر دریا می باشد .
تأمین نیروی محرکه وسائل متحرک در زیر دریا مانندROV ، AUV زیردریایی و دیگر وسائل نیز بسیار مورد توجه می باشد و قابلیت اطمینان و توانایی های سیستم در جهت ایجاد مانورپذیری مناسب در وسائل دریایی و زیردریایی به عنوان پارامترهای اصلی به شمار می رود .
برای رسیدن به اهداف فوق انجام موارد زیر ضروری می باشد .
۱) تأمین انرژی در تجهیزات سطحی دریایی :

در مورد تجهیزات دریایی سطحی نظیر بویه های دریایی ، تأمین انرژی از طریق سلول های خورشیدی ، باطری های شارژپذیر و باطری های یک بار مصرف انجام می پذیرد که مدیریت انرژی در بویه ها دارای اهمیت است ، در حالی که تأمین انرژی تأسیسات دریایی مانند سکوهای دریایی دارای گستره بیشتر و تنوع زیادتری می باشد .
۲) تأمین انرژی در وسائل زیر آبی با کابل( ROV ) :

در رابطه با وسائل زیرآبی با کابل ، تأمین انرژی آن ها از طریق کابل و توسط شناورهای سطحی و یا سکو انجام می پذیرد . در این وسائل نیز قابلیت اطمینان کابل و سیستم تأمین انرژی داخلی ROV حیاتی می باشد . کابل های این وسائل بسیار خاص بوده و پارامتر مختلف الکتریکی و هیدرودینامیکی در آن لحاظ می گردد .
۳) تأمین انرژی در وسائل زیر آبی بدون سرنشین ( UUV ، AUV ) :

( UUV ، AUV ) ها به عنوان وسائلی که دارای سرنشین نبوده و هیچ گونه ارتباطی کابلی با سطح ندارد ، تأمین انرژی آن ها از مهمترین اولویت های طراحی می باشد . طراحی یک سیستم انرژی مناسب باعث عملکرد مطلوب سیستم و افزایش مدت زمان کار سیستم می گردد . انرژی این وسائل از طریق باطری های خاص شارژ پذیر و غیر شارژ ، تأمین می گردد که با توجه به محدودیت های جدی در وزن و حجم این تجهیزات ، طراحی و انتخاب باطری های مناسب دارای اولویت بسیار است .
۴) تأمین انرژی در زیر دریایی :

زیر دریایی ها به عنوان وسائل زیرآبی با سرنشین با مأموریت های مختلف طراحی و ساخته می شوند و از مهم ترین وسائل زیر دریا هستند که باطری های شارژپذیر و سلول های سوختی ( Fuel Cells ) به همراه تجهیزات دیزل الکتریک مجموعه سیستم انرژی آن را تشکیل می دهند . در زیر دریایی ها نیز در حال حاضر اولویت های پژوهشی بر روی باطری های خاص ، سلول های سوختی و سیستم های شارژ متمرکز شده است .

نیروی محرکه در وسائل زیر آبی :

سیستم نیروی محرکه در وسایل زیر آبی به دو بخش عمده قابل تقسیم می باشد که هر یک دارای اهمیت ویژه منحصر به خود می باشد .
الف) موتورهای الکتریکی در کاربردهای دریایی :
اکثر وسائل زیرآبی از موتورهای الکتریکی به عنوان سیستم محرکه استفاده می کنند . موتورهای جریان مستقیم ( DCM ) ، موتورهای بدون جاروبک DC ( BDCM ) موتورهای جریان متناوب ( ACM ) و موتورهای سوئیچ رلوکتانس ( SRM ) با توجه به نوع کاربرد مورد استفاده قرار می گیرند . فعالیت های پژوهشی بسیار وسیع در طراحی بهینه این موتورها جهت برآورده نمودن نیازهای سیستم محرکه در جهان در حال انجام است .
ب) درایوهای خاص جهت موتورهای الکتریکی :
کنترل موتورهای الکتریکی توسط درایوهای خاص این گونه موتورها انجام می پذیرد که در بسیاری موارد طراحی و ساخت این درایوها به عنوان فن آوری های روز در دنیا در حال انجام است. طراحی مدارات راه انداز و کنترل موتورهای جاروبک DC ( BDCM ) و موتورهای سوئیچ رلوکتانس ( SRM ) می تواند به عنوان اولویت های پژوهشی انجام پذیرد .

ادامه مطلب