صنعت برق در زير دريا

[Mehdi.Aref 26780]

اين گروه شامل بخش هاي نويز و اكوستيك زير دريا ، ارتباطات ماهواره اي ، ارتباطات در زمينه سيستم هاي زيرسطحي ROV و AUV ، سيستم هاي زيرسطحي ابزار دقيق در زمينه هاي دريايي و تأمين انرژي و نيروي محركه مي باشد .

نويز و اكوستيك زير دريا :

 

اقيانوس ها و درياها محيطي سرشار از منابع عظيم اقتصادي بوده و علاوه بر مواد غذايي ، معدني و نفت و گاز استفاده فراواني براي نقل و انتقال كالا دارد ، دانش كافي از اين محيط شرط اوليه براي استفاده مفيد از آن مي باشد ، بايد دانست ، همان طور كه در فضاي جو بهترين ابزار انتقال اطلاعات امواج ، الكترومغاطيس ها هستند ، در محيط زير آب مناسب ترين ابزار امواج اكوستيكي بوده و لذا براي فعاليت در حوزه سازه ها و شناورهاي سطحي و زير سطحي و با توجه به عملكرد بسياري از سنسورها و تجهيزات اندازه گيري و ارتباطي با امواج اكوستيكي ، ضرورت است در قطب دريايي كشور در اين زمينه فعاليت مناسب صورت پذيرد .

در ارتباط با مباحث نويز و اكوستيك زير آب مباحث علمي زير پيشنهاد مي شود :

1) بررسي لايه هاي آب به عنوان موجبَرهاي با لايه هاي مرزي متغير با زمان ؛

2) بررسي توزيع شدت سيگنال در محيط زير آب با شرايط خاص ؛

3) بررسي مدل آماري سيگنال دريافتي ؛

4) بررسي روش هاي تخمين نويز و مدل سازي نويز زير آب ؛

5) بررسي روش هاي استخراج مدل نويز شناورهاي سطحي و زيرسطحي ؛

6) بررسي آشكارساز بهينه براي زير آب ؛

7) آشكارسازي نوع شناور شناور به وسيله دريافت سيگنال نويز ؛

8) رديابي شناورهاي دريايي بر اساس سيگنال نويز دريافتي ؛

9) طراحي فانكشن ژنراتورهاي نويز .

ارتباطات ماهواره اي :

 

امروزه ارتباطات ماهواره اي نقش مهمي در زمينه مباحث انتقال داده ، شامل داده هاي صوتي_تصويري و تعيين موقعيت در مورد تكنولوژي دريايي ايفا مي كند .

به عنوان مثال يك شناور سطحي مانند يك كشتي اقيانوس پيما از طريق ارتباطات ماهواره اي مي توان پيام هاي تلفني_تصويري و نيز محل و سير حركت كشتي را به ايستگاه هاي مختلف مخابره نمود .

هم اكنون استانداردهاي مختلفي در اين زمينه در دنيا متداول است ، نظير Inmarsat C و Inmarsat A . تحقيق در زمينه قابليت هاي اين نوع سيستم ها و امكان بهينه كردن آن ها به خصوص به نحوي كه براي آب هاي ساحلي ايران بيشترين كاربرد را پيدا كنند مي توانند جزء موضوعات علمي به حساب آيند .

همچنين در زمينه هاي بويه هاي اقيانوس شناسي علاوه بر تشخيص محل استقرار بويه از طريق ماهواره هاي سيستم GPS مي توان از طريق شبكه ماهواره اي آرگوس ( Argos ) كليه داده هاي مربوط به پارامترهاي هواشناسي و اقيانوس شناسي را به هر كجاي دنيا انتقال داد .

مباحث علمي قابل طرح در اين زمينه عبارتند از :

1) استفاده از سيستم هاي راداري و ماهواره اي جهت تخمين طيف موج امواج دريا ؛

2) طراحي يك شبكه ماهواره اي اختصاصي جهت منطقه خاورميانه و ايران ؛

3) شناخت قابليت هاي فني و كاربردي شبكه هاي ماهواره اي ( GPS_Argos_Inmarsat ) .

ارتباط در زمينه سيستم هاي زيرسطحي AUV و ROV :

 

به جهت محدوديت حجم سيم هاي انتقالي بين پانل سطحي و بدنه ROV لازم است كليه سيگنال هاي تصويري_سوناري_كنترلي به گونه مناسبي فشرده سازي_كد گذاري و ارسال گردند و در مقصد فرآيند معكوس يعني باز كردن و دكد كردن انجام شود . اين مسئله به خصوص براي سيستم هاي زيرسطحي AUV با شدت بيشتري اهميت پيدا مي كند ، زيرا محدوديت پهناي باند موجود در آب براي انتقال امواج اكوستيكي لزوم انجام فرايندهاي فوق بر روي سيگنال هاي مختلف را چندين برابر مي كند .

همچنين در اين زمينه مباحث مربوط به مالتي پلكس و دمالتي كردن سيگنال هاي آنالوگ و ديجيتال نيز مطرح مي باشد .

مباحث علمي قابل طرح در اين زمينه عبارتند از :

1) فشرده سازي سيگنال هاي تصويري در زير آب ؛

2) فشرده سازي سيگنال هاي سوناري در زير آب ؛

3) انتقال اطلاعات بدون نويز از طريق كابل ROV ؛

4) طراحي مالتي پلكسرهاي سريع براي انتقال سيگنال هاي كنترلي به همراه سيگنال هاي تصويري و سوناري .

ابزار دقيق در زمينه سيستم هاي دريايي :

 

تجهيزات ظريف و دقدق اندازه گيري پارامترها و كميت هاي محيطي در زمينه سيستم هاي دريايي مثل ROV و بويه اهميت زيادي در عملكرد بهينه آن ها دارد .

هنگام كنترل يك ROV چه به صورت كنترل دستي و يا اتوماتيك ، داده هاي لازم در مورد عمق ، سمت ، سرعت و زواياي ديناميكي به پردازه يا نمايش دهنده ارسال مي گردد تا بر اساس آن ها تصميم گيري لازم انجام پذيرد .

در مورد يك بويه اقيانوس شناسي سنسورها و تجهيزات ابزار دقيق كميت هاي مربوط به پارامترهاي هواشناسي مثل دما و رطوبت هوا،سرعت و جهت باد ، تشعشع خورشيد و غيره را به همراه پارامترهاي اقيانوس شناسي مثل دما،شوري و هديت آب ، سرعت و جهت جريانات زير سطحي را اندازه گيري و سيگنال هاي مربوطه را در اختيار پردازشگر محلي داخل بويه قرار مي دهند . اين پردازشگر پس از انجام پردازش هاي اوليه اطلاعات را توسط بي سيم يا ماهواره به ايستگاه مادر واقع در خشكي ارسال مي گردد .

مباحث علمي در اين زمينه عبارتند از :

1)بررسي مكانيزم عملكرد هر يك از سنسورها و ابزار دقيق هاي استفاده شونده در بويه و ROV ؛

2) طراحي يك آزمايشگاه پيشرفته به همراه نرم افزارها و سخت افزارهاي مربوطه براي تست و تنظيم ابزارهاي دقيق مورد استفاده در بويه و ROV .

تأمين انرژي و نيروي متحركه :

 

تأمين انرژي مورد نياز در وسائل و تجهيزات زير آبي و تجهيزات دريايي از اهميت ويژه اي برخوردار است و همواره يكي از اولويت هاي پژوهشي و طراحي در اين مسائل بوده است . محدوديت هاي مختلف تأمين انرژي شامل محدوديت فضا و هزينه از پارامترهاي اصلي در تأمين انرژي در زير دريا مي باشد .

تأمين نيروي محركه وسائل متحرك در زير دريا مانندROV ، AUV زيردريايي و ديگر وسائل نيز بسيار مورد توجه مي باشد و قابليت اطمينان و توانايي هاي سيستم در جهت ايجاد مانورپذيري مناسب در وسائل دريايي و زيردريايي به عنوان پارامترهاي اصلي به شمار مي رود .

براي رسيدن به اهداف فوق انجام موارد زير ضروري مي باشد .

1) تأمين انرژي در تجهيزات سطحي دريايي :

 

در مورد تجهيزات دريايي سطحي نظير بويه هاي دريايي ، تأمين انرژي از طريق سلول هاي خورشيدي ، باطري هاي شارژپذير و باطري هاي يك بار مصرف انجام مي پذيرد كه مديريت انرژي در بويه ها داراي اهميت است ، در حالي كه تأمين انرژي تأسيسات دريايي مانند سكوهاي دريايي داراي گستره بيشتر و تنوع زيادتري مي باشد .

2) تأمين انرژي در وسائل زير آبي با كابل( ROV ) :

 

در رابطه با وسائل زيرآبي با كابل ، تأمين انرژي آن ها از طريق كابل و توسط شناورهاي سطحي و يا سكو انجام مي پذيرد . در اين وسائل نيز قابليت اطمينان كابل و سيستم تأمين انرژي داخلي ROV حياتي مي باشد . كابل هاي اين وسائل بسيار خاص بوده و پارامتر مختلف الكتريكي و هيدروديناميكي در آن لحاظ مي گردد .

3) تأمين انرژي در وسائل زير آبي بدون سرنشين ( UUV ، AUV ) :

 

( UUV ، AUV ) ها به عنوان وسائلي كه داراي سرنشين نبوده و هيچ گونه ارتباطي كابلي با سطح ندارد ، تأمين انرژي آن ها از مهمترين اولويت هاي طراحي مي باشد . طراحي يك سيستم انرژي مناسب باعث عملكرد مطلوب سيستم و افزايش مدت زمان كار سيستم مي گردد . انرژي اين وسائل از طريق باطري هاي خاص شارژ پذير و غير شارژ ، تأمين مي گردد كه با توجه به محدوديت هاي جدي در وزن و حجم اين تجهيزات ، طراحي و انتخاب باطري هاي مناسب داراي اولويت بسيار است .

4) تأمين انرژي در زير دريايي :

 

زير دريايي ها به عنوان وسائل زيرآبي با سرنشين با مأموريت هاي مختلف طراحي و ساخته مي شوند و از مهم ترين وسائل زير دريا هستند كه باطري هاي شارژپذير و سلول هاي سوختي ( Fuel Cells ) به همراه تجهيزات ديزل الكتريك مجموعه سيستم انرژي آن را تشكيل مي دهند . در زير دريايي ها نيز در حال حاضر اولويت هاي پژوهشي بر روي باطري هاي خاص ، سلول هاي سوختي و سيستم هاي شارژ متمركز شده است .

نيروي محركه در وسائل زير آبي :

 

سيستم نيروي محركه در وسايل زير آبي به دو بخش عمده قابل تقسيم مي باشد كه هر يك داراي اهميت ويژه منحصر به خود مي باشد .

الف) موتورهاي الكتريكي در كاربردهاي دريايي :

اكثر وسائل زيرآبي از موتورهاي الكتريكي به عنوان سيستم محركه استفاده مي كنند . موتورهاي جريان مستقيم ( DCM ) ، موتورهاي بدون جاروبك DC ( BDCM ) موتورهاي جريان متناوب ( ACM ) و موتورهاي سوئيچ رلوكتانس ( SRM ) با توجه به نوع كاربرد مورد استفاده قرار مي گيرند . فعاليت هاي پژوهشي بسيار وسيع در طراحي بهينه اين موتورها جهت برآورده نمودن نيازهاي سيستم محركه در جهان در حال انجام است .

ب) درايوهاي خاص جهت موتورهاي الكتريكي :

كنترل موتورهاي الكتريكي توسط درايوهاي خاص اين گونه موتورها انجام مي پذيرد كه در بسياري موارد طراحي و ساخت اين درايوها به عنوان فن آوري هاي روز در دنيا در حال انجام است. طراحي مدارات راه انداز و كنترل موتورهاي جاروبك DC ( BDCM ) و موتورهاي سوئيچ رلوكتانس ( SRM ) مي تواند به عنوان اولويت هاي پژوهشي انجام پذيرد .