أخذ UUVs أسرع وأكثر وأعمق

الشكل 1: عائلة Riptide من UUVs مدمجة (الصورة: Riptide)

الشكل 2. اختيار تكوينات السيارة (الصورة: Riptide)

الشكل (3) نتائج اختبار الفشل من هال UUV الصغيرة. (الصورة: ريبتايد)

الرقم 4. معيار 3D نايلون المطبوعة (300 م) و 3 D جديدة تيتانيوم مطبوعة (1500 م) 7.5 "قسم الذيل. (الصورة: ريبتايد)

الشكل 5: حزمة بطارية قلوية نموذجية لوحدة UUV (صورة: Riptide)

الشكل رقم 6: صورة UUV بعمق ومخصصة ومدمجة (الصورة: Riptide)

Previous Next

تقنية Micro-UUV مرنة
في عام 2015 ، انطلق المحاربون القدماء في قطاع UUV التقليدي لتغيير ديناميكيات الصناعة ، مؤسسين Riptide Autonomous Solutions. كان المنتج الأول لشركة Riptide هو UUV الصغرى ، وهي عبارة عن سيارة جديدة ذات قدرة عالية على التحمل ومفتوحة المصدر ومفتوحة المصدر توفر حلًا حديثًا منخفض التكلفة مناسبًا بشكل مثالي لمطوري الاستقلالية والسلوكيات وأنظمة الطاقة وأجهزة الاستشعار تحت سطح البحر الحمولات الجديدة الأخرى. تتميز UUV الصغرى بالواجهات المفتوحة للأجهزة والبرامج مما يوفر للمستخدمين منصة موثوقة وقوية لتعزيز تطوير التكنولوجيا. تم تصميم السيارة على أكمل وجه من أجل الكفاءة العالية مع أفضل توقيع هيدروديناميكي في فئتها. قاعدة UUV الصغرى هي 4 7/8 بوصة وقطرها 42 بوصة وتزن 23 رطل. يتم تقييم النظام القياسي على عمق 300 متر.

أطلقت RUVIDE UUV الصغرى خط من المركبات التالية بما في ذلك قطرها 7.5 بوصة ، 65 جنيه ، 1 UUV المحمولة (1 MP) UUV وقطرها 9.375 بوصة ، 120 جنيه ، 2 UUV المحمولة (2 MP). التكنولوجيا الأساسية التي تمكن هذا النهج العائلي ، بما في ذلك تقنيات التصنيع والهندسة المتقدمة هي المفتاح لمهمة Riptide من اتخاذ UUVs أسرع وأكثر وعمقا.

أعمق: التصنيع المتقدم
تم تطوير UUV الصغرى باستخدام تقنيات التصنيع المضافة متعددة. مكن هذا التقييم بأسعار معقولة وسريعة للعديد من اعتبارات التصميم. كما مكنت هذه القدرة التصنيعية السريعة شركة Riptide من إنتاج مركبات الإنتاج بسرعة. هذا النهج ليس فقط للنماذج الهندسية. إنها تقدم منتج قادر على تحمل الضغوط والبيئة القاسية لعمليات UUV. كما مكن استخدام تقنيات التصميم والتصنيع الحديثة من تطوير وتسليم العديد من تكوينات UUV الصغرية في بنية Riptide المرنة كما هو موضح في الشكل 2.

عندما بدأت Riptide في تصميم وتطوير جهود أول UUV الصغرى في منتصف عام 2015 ، تداولت المواد الهيكل لمرونة التصميم ، وسهولة التصنيع ، والتكلفة ، وخصائص المواد مثل نسبة القوة إلى الوزن. وضعت عتبة تصميم لل UUV الصغرى من 200 متر (2-3X في التقييم العميق لأقرب منافسة المركبات الصغيرة في ذلك الوقت). وقد اختارت ألياف الكربون لمركبة المركبات الأسطوانية في منتصف الجسم ، ملفقة من قالب صاري للمراكب الشراعية ذات مرونة عالية للغاية في الطول. بالنسبة للأنوف والناقلات الهيدروديناميكية ، اخترت Riptide النايلون ثلاثي الأبعاد المطبوع ، مما يوفر مرونة واسعة للشكل وإضافة منافذ أو ميزات متزايدة لأجهزة الاستشعار الجديدة. تم تنفيذ نموذج العناصر المحدودة (FEM) مع العوامل المرغوبة للسلامة والتحفظ الإضافي المدمج في اختلافات المواد والتصنيع. من خلال اختبار التحقق من الصحة والفشل (كما هو موضح في الشكل 3 ، في الصفحة 44) ، تم تحديد التصميم المبدئي ليتجاوز بكثير الحد الأدنى لتصنيف العمق ، الذي تم رفعه بعد ذلك إلى 300 متر للمركبة القياسية مع الحفاظ على عامل الأمان الكافي.

استخدم Riptide أحدث أساليب التصنيع السريع الذي يعتمد بشكل كبير على الطباعة ثلاثية الأبعاد أو التصنيع الإضافي في عمليات تسليم الإنتاج المبكر. قامت Riptide مؤخراً بشراء قوالب راتنج الحقن لجميع الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد لـ UUV الصغرى تحت منحة التصنيع من Massachusetts ، ولكنها تحتفظ بالقدرة على طباعة أي مكون ثلاثي الأبعاد لمرونة التصميم. في إطار المرحلة الثانية من مشروع DARPA ، قامت شركة Riptide بتصنيع وحدة UUV أعمق (7.5 بوصة) مع هدف تصميم يبلغ 1500 متر. تم الانتهاء بنجاح من اختبار الختم الأولي واختبار الضغط في أقسام البدن ، وتخضع أول مركبة من عدة مركبات لاختبار المادة الأولى. ويبين الشكل 4 قسم الذيل القياسي مقابل الجزء الأول من ذيل الطبعة 3D التيتانيوم. تم تخفيض الحجم لأغراض التكلفة. مع الجمع بين الطباعة ثلاثية الأبعاد والقوالب التقليدية ، بالإضافة إلى التصاميم الجديدة ، تقدم Riptide على وعدها أن تأخذ UUVs أعمق.

علاوة على ذلك: إدارة الطاقة والطاقة
تم تصميم UUV الصغرى لانخفاض الخدمات اللوجستية. يستخدم التكوين القياسي 144 بطارية قلوية AA تماما مثل جهاز التحكم عن بعد للتلفزيون ولكن بكميات أكبر. يمكن تبديلها في دقائق. يتجنب استخدام البطاريات القلوية العديد من القيود والقيود المفروضة على الشحن والسلامة والشهادات الحكومية لبطاريات الليثيوم ، مع توفير طاقة كافية لتشغيل هذه المركبات الفعالة لمدة يوم أو أكثر ، اعتمادًا على سرعة التشغيل وقوة الحمولة. بالإضافة إلى المرونة في الشحن ، يتم تبسيط عملية النشر بشكل كبير باستخدام سيارة صغيرة الحجم. ليست هناك حاجة للاعتماد على السفن السطحية الكبيرة والمكلفة. عمليات من قفص الاتهام ، من قوارب ، وحتى من paddleboards ممكنة.

في المجموع ، قدمت 144 بطارية قلوية AA الأصلي UUV الصغرى UUV حوالي 300 Wh ، مع عدم وجود حمولة ، تعمل في ذروة الكفاءة يعطي UUV الصغرى مجموعة من أكثر بقليل من 100 ميلا بحريا في 33 ساعة. هذا يفترض سرعة تشغيل 3.0 عقدة. عند 0.5 عقدة ، يمكن تشغيل نفس السيارة لمدة ثلاثة أيام.

في أوائل عام 2018 ، أعلنت شركة Riptide عن إعادة تصميم شبه إجمالية للالكترونيات الداخلية مما أدى إلى MKU newUUV جديد. وقد أدى هذا إلى خفض ما يقرب من 60٪ من طاقة تحميل الفنادق إلى 3.8 واط من لوحات الجيل الأول. كما أنها خفضت عدد الأسلاك الداخلية في السيارة بنسبة 80٪ ، مما أدى إلى تبسيط السيارة أكثر. هذا الأداء التقليدي المبني على البطارية أكثر من كافٍ للعديد من التطبيقات. لكن يمكن تحسينها. تقوم شركة Riptide بإطلاق مجموعة بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن والتي تعمل على مضاعفة سعة الطاقة (والقدرة على التحمل) للمركبة القياسية. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم كومة البطارية القلوية القياسية لاستيعاب العديد من كيمياء البطارية ، بما في ذلك خلايا الليثيوم الأساسية والنيكل-هيدريد. مع الخلايا الأولية الليثيوم ، يمكن أن تعمل UUV الصغرى القياسية لأكثر من أسبوع في السرعة.

من خلال شراكة حصرية مع L-3-Open Water Power ، سوف تقوم UUV الصغرى بالريادة في استخدام بطاريات مياه البحر المصنوعة من الألومنيوم. هذه التكنولوجيا الجديدة تسخر طاقة التفاعل الكيميائي بين مياه البحر وسبائك الألومنيوم عالية النقاء والمتطورة بشكل خاص. والنتيجة هي حل تخزين طاقة آمن بطبيعته مع زيادة هائلة في كثافة الطاقة. سيتم اختبار هذه التقنية في 2018 ومن المتوقع أن تكون متاحة تجاريًا على Riptide UUVs في عام 2019.

من خلال كل من تحسين الإلكترونيات وتقنيات الطاقة الجديدة ، تتخذ شركة Riptide أقراص UUV المدمجة أكثر من أي وقت مضى.

أسرع: تسليم أسرع للمستخدم UUVs التي تركز على المستخدم
يمكن أن تقترح UUVs أسرع المركبات عالية السرعة. في حين أن هذا صحيح ، يمكن أن تتجاوز UUV الصغرى 10 عقدة ، وهو قياس أكثر أهمية هو التسليم في الوقت المحدد. يضمن التصميم المفتوح والتصميم المعياري لـ Riptide UUVs أن الوحدات التي تركز على العملاء يمكن تكوينها وتسليمها بسرعة. تم تسليم UUV الصغرى الأصلي على هذا الوعد مع العشرات من تكوينات بنيت في السنة الأولى من الإنتاج.

منذ ذلك الحين ، حيث وسعت خطوط الإنتاج المرونة والتوصيل السريع مكنت من تكوينات مميزة أخرى.

أحد الأمثلة على UUV الأسرع والأعمق هو السيارة العميقة التي تم تطويرها لـ DARPA.

دراسة حالة: Deep Acoustics UUV
في إطار برنامج SBIR قام Riptide بتعديل UUV 1 MP لدعم برامج بحث القياس عن بعد الصوتية.

تم تصنيف UUV العميق على عمق 1500 متر ولكن لا يزال قطره 7.5 بوصة فقط. وتشمل حمولتها CTD ومودم صوتي ومجموعة مستقبلات صوتية مسحب. وبفضل حمل الفندق الرائد منخفض الطاقة ، يمكن لهذا النظام توفير أكثر من 48 ساعة من التحمل للاختبار الميداني. الغرض من هذه السيارة هو عرض الاتصالات الصوتية تحت الماء متوسطة المدى ذات معدل البيانات المتوسط ​​للمشروع الحيوي للمهمة. لإنجاز هذا ، يحتاج العميل للعمل لفترات طويلة في قناة الصوت العميقة. هذه المياه ، التي يبلغ عمقها حوالي 1000 متر ، عادة ما تكون بعيدة عن متناول UUVs الأصغر والأقل تكلفة. وقد مكَّنت برمجيات Riptide المفتوحة المصدر والتصميم الميكانيكي المرن من التطوير السريع لـ UUV المخصصة هذه وتأكدت من أن برنامج البحث يمكن تنفيذه كما هو مخطط له. ويبين الشكل 6 هذه السيارة كما سلمت.

دراسة حالة: العمارة المفتوحة
بالإضافة إلى تعدد استخدامات الأجهزة ، يتيح نهج Riptide مرونة البرامج أيضًا. بالتعاون مع درابر ، وافق Riptide على تنفيذ الاستقلالية المعمارية المفتوحة البحرية (MOAA) على جميع RUVIDE UUVs تسليمها إلى حكومة الولايات المتحدة. قام دريبر بتطوير MOAA لصالح حكومة الولايات المتحدة. وقد تم عرض إمكانات MOAA في البحر على العديد من فصول العربات التي تعمل تحت سطح البحر (AUV) مع التطبيق على مختلف مناطق البعثة تحت سطح البحر. يمثل هذا العمل استثمارًا كبيرًا ، ملايين الدولارات وعقودًا من البحث والتطوير.

طلب Draper وحصل على موافقة من مركز الحرب البحرية البحرية (NUWC) لتوفير MOAA كخيار في جميع UUVs Riptide بيعها إلى الحكومة الأمريكية أو الحكومة المركبات المقصود. سيكون هذا الخيار بدون تكلفة على جميع Upts Riptide للعملاء المؤهلين. توافر MOAA على Riptide UUVs هو نتيجة مباشرة لهندسة البرمجيات المرنة والمفتوحة. تضيف MOAA قيمة كبيرة لعملاء UUV الحكوميين وسيتم توفير UUVs Riptide UUVs مع MOAA في الربع الثاني من عام 2018.

أسرع أعمق
يمر سوق المركبات غير المأهولة تحت سطح البحر بمرحلة من التطور السريع. تم الحصول على مزودي التراث من قبل الأعداد الأولية الدفاعية الكبيرة ، لدعم زيادة برامج التسجيل. وفي الوقت نفسه ، تم تخفيض الحواجز أمام الدخول من خلال تقنيات التصنيع الجديدة ، والإلكترونيات الحديثة وأبنية البرمجيات مفتوحة المصدر. لقد استفادت شركة Riptide من جميع هذه الاتجاهات لتقديم مجموعة مرنة من الحلول. وقد تضمن النهج التكنولوجي سرعة تسليم UUVs التي يمكن أن تمتد أبعد ، بينما الغوص أعمق ، أكثر من أي وقت مضى ممكن في المركبات المدمجة. مع تسليم ما يقرب من 100 سيارة Riptide حتى الآن ، أشار السوق بوضوح إلى أنه يتحرك بشكل أسرع أيضًا.

(كما نشرت في طبعة يونيو 2018 من مراسل تكنولوجيا البحرية )