군사 검토

Moby Dick 또는 Red October?

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3 미터 다이아몬드 모양의 웨이브 글라이더는 서핑 보드와 부분적으로 카약입니다. 그것은 바다 표면에 떠 다니고 하이브리드 전력 공급 시스템과 이동을 위해 파도와 태양의 에너지를 사용하는 반면 장거리 여행 중에는 장치가 데이터를 수집하고 처리합니다


오래 동안 역사 선원 인류는 때로는 비극적 인 결과를 낳기는하지만 탐색 범위를 넓히고 새로운 땅을 발견하기 위해 환경에서 에너지를 추출하고 희소 한 매장량을 보충하는 여러 가지 방법을 발견했습니다.

수천 년 동안 돛, 노 및 근력은 중요한 항법 기술로 남아 있었고 상대적으로 최근에는 도움이 될만한 내연 기관이 나타났습니다. 원자력이 뒤따 랐고 항법의 성격이 급격히 바뀌 었습니다. 그러나 현대의 무인 수중 글라이더와 글라이더 (글라이더)는 부력과 파력의 변화를 사용하여 여러 달 동안 저속으로 이동합니다. 이를 통해 인류는 이전에는 접근 할 수 없었던 도구를 사용하여 정보와 데이터를 얻는 등 많은 시급한 문제를 해결할 수 있습니다. 파도의 에너지와 부력의 변화로 인한 운동을 유도하는 기술은 수년 동안 사용되어 왔지만, 일반 대중에게는 거의 알려지지 않았으며 매우 드문 경우이기 때문에 개별 플랫폼 및 수행 작업에 대한 연구에 착수하기 전에 작업 원칙을 간략하게 설명하는 것이 좋습니다.

운동의 부력

플로트 글라이더는 AUV (autonomous underwater vehicle)로서 잔류 부력의 변화 모듈 인 어류 버블의 유사 모듈을 사용하여 잔여 부력의 변화를 번갈아 가며 움직입니다. 부력의 변화로 인해 장치가 수위를 상승 또는 하강하는 반면 날개 리프트 벡터는 장치가 천천히 그리고 경제적으로 (톱니 바퀴는 절반 노드 [0,9 km / h] 당 절반의 와트가됩니다) "톱니"경로를 따라 앞으로 움직입니다. 그들 중 일부는 유압식 스티어링 방향타가 장착되어 있지만 종종 조향은 무거운 배터리 칸을 움직여 간단히 수행됩니다 : 원하는 롤 각을 만들기 위해 좌우로, 그리고 종단면에서 차량의 경사를 앞뒤로 바꿉니다.

페이로드에는 일반적으로 센서 CTD (전도도, 온도 및 깊이, 물의 염분도, 온도 및 깊이)가 포함되어 있으며 출력 데이터는 로컬 사운드 속도를 생성하는 그래프 인 소위 사운드 속도 프로필 SSP (사운드 속도 프로필)로 전송됩니다. 상대 깊이. 이를 통해 잠수함 및 광산과 싸우기 위해 다른 플랫폼에서 사용하는 수중 음파 탐지기의 매개 변수를 계산하는 데 매우 가치있는 정보를 얻을 수 있습니다. 리프트 플로트를 사용하는 수중 글라이더는 주로 음향 모뎀 및 위성 채널을 포함한 저속 데이터 통신 시스템으로 제한됩니다. 일정한 간격으로, 그들은 위성 통신 안테나를 사용하여 작업 데이터, 서비스 데이터를 다운로드하고 새로운 지침을 받기 위해 표면으로 상승합니다.


Liquid Robotics의 Wave 글라이더 장치는 설치 준비가 완료되었습니다. 이러한 신뢰할 수있는 웨이브 글라이더는 음향 모뎀 및 위성 통신을 사용하여 수중 시스템과 전세계의 게이트웨이 사이에서 작업하는 등 다양한 작업을 수행합니다.

파도의 모든 힘

파도 에너지 또는 파도 글라이더를 사용하는 원격 제어 표면 장치는 자유롭게 회전하는 지느러미 (날개)로 인해 파도 에너지를 순방향 변환 에너지로 변환하는 특수 장치입니다. 날개는 다가오는 파도의 에너지를 사용하고 수중 부분을 앞으로 움직이면 수중 부분이 뒤쪽으로 끌어 당깁니다.

예를 들어 Boeing / Liquid Robotics의 웨이브 글라이더 Wave Glider는 두 섹션 구조를 가지고 있습니다. 서핑 보드와 유사한 서핑 보드는 리튬 이온 배터리와 태양열 패널이 장착되어 있으며 8 미터 길이 케이블을 사용하여 수중 조향 모듈에 연결됩니다. 파도의 에너지를 사용하여 수평축을 중심으로 자유롭게 회전하는 모듈의 날개 (비행기 세트)는 진동 운동을 만들어 표면 부품에 2 km / h의 속도를줍니다. 또한 웨이브 글라이더는 적도의 평온한 지역과 매우 강한 해상에서 매우 낮은 바다에서 추가적인 추력을 생성하는 제트 엔진과 방향타의 조합 인 Thrudder 장치를 사용할 수 있습니다. 필요하다면, Thrudder는 웨이브 글라이더 글라이더의 속도에 노드의 약 절반을 추가합니다.


씨 글라이더 기계가 잠기고 임무를 시작합니다. 센서 키트에는 Sea Bird 산소 프로파일 러와 WET Labs 형광 계 - 후방 산란 반사 계가 포함되어 있습니다. 샘플링 속도는 센서와 깊이에 따라 다를 수 있습니다.

플로트 글라이더의 기원

샌디에고 대학의 Gerald Dispeyn에 따르면, 미국 해양 연구소 (Marine Research Administration)가 자금을 할당 한 초기 90에서 활발한 글라이더 글라이더 개발이 시작되었습니다. 그는이 플랫폼은 Scripps 해양학 연구소의 스프레이 글라이더, 워싱톤 대학교의 응용 물리 연구소의 Seaglider 및 원래 Woods Hole Oceanographic Institute에서 개발 한 Slocum 글라이더를 두 사람이 수동으로 배치 할 수 있다고 덧붙였습니다. 지난 10 년 동안, 그들은 석유 및 가스 산업뿐만 아니라 국립 해양학 및 대기 관리와 같은 미국 연방 및 지방 조직을위한 공통 데이터 수집 시스템이되었습니다. 현재 그들은 온보드 센서에 의해 수집 된 정보에 기반하여 독립적 인 결정을 내릴 수있는 독립적 인 알고리즘을 사용하는 소형 컴퓨터뿐만 아니라 저소비 전력의 다양한 소형 센서와 센서를 갖추고 있습니다.

Naval Meteorology and Oceanography 사무소의 대표에 따르면, 플로트 글라이더의 주요 해양 적용은 주로 해양학입니다. 지난 10 년 동안 이러한 장치의 인기는 실시간으로 데이터 전송 시스템의 발전, 센서 범위의 소형화 및 확장 및 작업 기간의 증가에 의해 촉진되었습니다. 미 해군은 세계에서 가장 많은 수의 글라이더 함대를 보유하고 있습니다. 100 차량은 주로 Teledyne Marine이 생산합니다.

미 해군 기상학 및 해저 학부는 수중 음향 방송국 (Hydro Acoustic Station, GAS)을 제공하는 CTD (염분 - 온도 - 깊이) 센서를 이용한 해양 모니터링 외에도 해양 구조물의 구조를보다 잘 이해하기 위해 글라이더를 사용하여 환경 데이터를 수집하고 모델링을 개선합니다. 해양 작전을 보장한다. 사무실 대표는 "작업 성능의 품질을 향상시키는 데 도움이 될 수있는 글라이더 또는 온보드 센서의 사용에 관해 연구하고 있습니다." 글라이더는 성능을 오랫동안 유지하기 위해 매우 에너지 효율적이어야하며 추진 시스템과 탑재 장비에도 적용됩니다. "현대의 온보드 센서는 에너지를 거의 소비하지 않습니다. 부력을 변화시키는 변위 시스템은 글라이더에서 에너지의 주요 소비자가되어 하나의 출구에서 수행 할 수있는 장비의 다이빙 횟수를 제한하며 계속됩니다. "우리가 군사 해양학에서 사용하는 Slocum 용 감각 시스템은 매우 효과적입니다. 이러한 에너지 관리의 높은 효율은 선박에서 샘플을 추출하는 전통적인 방법에 비해 상당히 낮은 비용으로 샘플을 분석 할 수있게 해줍니다. " Dyspein은 글라이더의 에너지 소비량이 느린 속도로 인해 전반적으로 감소하고 있다고 지적했습니다. 그는 모든 모바일 플랫폼에서 단위 시간당 소비되는 에너지 양은 속도가 빠른 큐브와 함께 증가하며이 플랫폼이 움직이는 환경을 고려한다고 지적했습니다. 즉, 수중 차량의 속도를 두 배로하면 에너지 소비가 8 배 증가합니다. "이 환경에서 다소 천천히 움직이기 때문에, 단위 시간당 에너지 소비가 주어진다면, 글라이더의 물 아래에서의 움직임은 매우 효율적입니다."

추진 효율의보다 적절한 척도는 이동 거리 단위당 소비되는 에너지이며, 그 양은 유체 역학적 계수에 직접적으로 의존합니다. "비행 윙의 개념은이 요소를 최대화하므로 이에 기반한 글라이더는 비교 가능한 속도의 다른 글라이더보다 수평 거리 당 에너지를 적게 소비합니다." 이러한 원리를 사용하는 새로운 유형의 글라이더는 실제 조건에서 테스트되었습니다. 글라이더 "날기 날개"는 이전 버전보다 크고 빠르며 더 먼 거리와 더 긴 작업을 위해 최적화되었습니다. "훨씬 더 큰 치수 (미터의 6,1 날개의 범위)는 또한 유체 역학적 효율을 높이고 속도를 증가 시키며 목표 하중과 하중을 가능하게합니다."

Moby Dick 또는 Red October?

응용 물리학과 해양학 학교에서 개발 한 Seaglider 글라이더는 순항 범위를 증가시키는 유선형 및 꼬리 날개를 가지고 있으며 위성 안테나 및 CTD 센서가 꼬리 부분에 설치됩니다

에너지 축적

"다른 자율 수중 차량의 경우와 마찬가지로, 에너지 축적 및 소비의 진전은 기간 및 범위를 증가시키고 온보드 센서에 더 많은 에너지를 제공 할 것이지만, 아직 실제 작업 준비가되기 전에 많은 작업이 있어야한다"고 말했다. 샌디에고 캘리포니아 대학교의 교수 인 댄 라드 닉 (Dan Radnik)은 스프레이 글라이더를 개발했습니다. - 물론 대체 에너지 원을 사용하는 시스템이 개발되고 있습니다 (예 : 해양 온도 강하 및 수 활성화 배터리). 나는 이미 개발 된 기술자들을 분류하지 않을 것이다. " Dispeyn은 가변 상태의 파라핀 왁스의 예를 제시했는데이 파라핀 왁스는 특정 조건 하에서 가변 부력을 가진 플랫폼이 이동을위한 깊이에 따라 변화하는 온도를 사용하는 데 성공적으로 사용되었습니다.

그는 스크립스 (Scripps)와 제트 추진 연구소 (Jet Propulsion Laboratory)의 합동 작업을 상기하여 1 년 넘게 해상에서 항해 한 잠수정 부표 미터의 작업을 시연했습니다. 그것은 열 엔진에 의해 구동되는 가변 부력 시스템을 구현했으며, 그 기술은 Webb Research (현재 Teledyne Marine의 일부) Doug Webb의 창설자가 Woods Hole에서 일하고있는 동안 개발되었습니다. "이 기술의 성숙은 시장에 열 엔진을 갖춘 그런 글라이더의 유용성을 보여줄 수 있습니다." 주의해야 할 중요한 한 가지 점은 파라핀 왁스와 같은 온도 차이로부터 에너지를 추출하는 상전이 물질이다. 파라핀 왁스는 응고 과정에서 부피가 감소하고 용융 될 때 팽창하므로 직접 사용하기에는 잘못된 방향이다. 부유 추진. "다이빙 사이클이 끝나면 엔진이 글라이더의 볼륨을 증가시켜야하며, 글라이더를 위로 내려야합니다. 따라서 열 글라이더는 다음 반 사이클 동안 상 전환에서 추출 된 에너지의 가용성을 보장 할 수있는 에너지 저장 시스템을 가져야합니다. 예를 들어,이 상전이 에너지는 온보드 배터리를 충전 할 때 추가 에너지로 사용될 수 있습니다. "

Radnick은 탑재 된 센서 세트에 따라 일반적으로 캘리포니아 대학에서 개발 한 글라이더의 에너지 균형의 60에서 70 퍼센트로 이동한다고 설명했습니다. "즉, 우리의 센서는 전기 소비량이 적습니다 (일반적으로 20에서 30 퍼센트까지). 그러나 항해 기간은 이동 에너지가 일정한 반면 더 자주 변경되기 때문에 항해 기간을 결정하는 경우가 많습니다. 나머지 약 10 퍼센트는 컴퓨터, 통신 및 탐색을 포함한 다른 시스템으로 이동합니다. 대학은 가장 쉬운 방법을 포함하여 글라이더에 더 많은 에너지를 축적하는 방법을 연구하고 있습니다. "에너지 용량을 증가시키는 가장 쉬운 방법은 우리가 연구하는 글라이더를 더 크게 만드는 것입니다. 또 다른 방법은 배터리를 개선하는 것 "이라고 Radnik 교수는 덧붙였다.


스프레이 글라이더의 레이아웃은 메인 내부 모듈의 배치를 보여줍니다. 두 개의 배터리 팩이 무게 중심을 변경하고 꼬리 부분의 실린더와 펌프가 부력을 변경합니다.

대잠 잠수함 방어

글라이더에 대한 관심은 과학적 해양학보다 항상 넓었 고 Dispane이 지적했듯이, 함대와의 전투 전환이 시작됨에 따라이 시장 부문은 성장할 것으로 예상됩니다. 2016 년 XNUMX 월 미 해군은 구축함에서 글라이더를 배치 할 준비가되었다고 발표했습니다. 함대 새로운 기회. 태평양에서 성공적인 실험을 마치고 미 해군 사령부는 XNUMX ~ XNUMX 개의 글라이더로 Arly Burke 급 구축함의 무장을 승인했습니다. APA는 구축함의 GAS 운영자에게 실시간 데이터를 제공 할 것입니다. 대부분의 경우, 데이터는 CTD 센서에서 제공되며 표면 및 항공 플랫폼에서 HAS를 교정하기위한 "사운드 속도 깊이"다이어그램을 업데이트하는 데 사용됩니다.

잠수함을 탐지하기위한 직접적인 사용이 예를 들어 수동 소나르를 사용하는 것과는 달리 분명하지만, 이것은 함대가 공개적으로 이야기하는 것이 아닙니다. 그러나 그들은 다른 수중 개체에 대한 탐지, 추적 및 연구 활동을 기꺼이 논의 할 의향이 있습니다. Dispeyn은 "미 해군은 해양 포유류, 멸종 위기 종 및 다른 해양 생물의 분포 및 행동에 대한 이해를 높이고 해양 환경에 미치는 영향을 최소화하고자합니다."라고 설명했다. 이것은 음향 센서가있는 더 새롭고 더 큰 글라이더에 대한 도전 과제입니다. Autonomous flying wing 글라이더에는 날개의 앞 가장자리를 따라 설치 한 다중 요소 수중 음파 탐지기가 장착되어 있으며 수중 음향 센서가 추가되어 조용한 소리를 듣고 바다의 음원 방향을 결정합니다. 즉,이 글라이더는 소리를내는 개개 동물을 탐지, 지역화 및 추적하는 데 적합합니다. "

한 마리의 동물 포유 동물을 추적 할 때, 동물이 소리를 아주 자주, 즉 소리와 연관시킬 수있는 일련의 소리로 만드는 것이 필요합니다. 그런 다음 글라이더는 각 외침이 오는 방향을 결정하고 원하는 동물의 이동 경로를 그려 낼 수 있습니다. "예를 들어 프로펠러가있는 추진 시스템이 지속적으로 소리를 발생 시키면 해양 포유 동물의 일부 종은 소리를 너무 자주 만들어 경로를 만들 수 없습니다. 다른 종들은 긴밀한 그룹으로 모여서 소리를 너무 자주 (예 : 돌고래 그룹) 만들어 그룹 내 개인을 추적하는 것은 거의 불가능합니다. " Dispeyn은 날아 다니는 날개 글라이더가 보드에 대형 안테나 어레이를 운반 할 수있는 충분한 페이로드가있는 유일한 플랫폼 일 수 있다고 언급했습니다. 대안으로, 그러한 안테나를 견인 할 수 있지만 추가로 어려움이 있습니다. "비명을 지르는 해양 포유 동물의 개체수를 추적하는 것은 각 글라이더가"청취 "하고 관심있는 특정 개인의 존재 또는 부재를 결정하는 공간에 분산 된 글라이더 그룹에 의해 구현 될 수 있습니다."

작업

웨이브 글라이더와 같은 파력 에너지를 사용하는 자동 표면 차량은 태양열 배터리로 배터리를 충전 할 수 있기 때문에 수명이 길고 표면에 떠있는 상태로 끊임없이 연결되어 글로벌 항법 위성으로부터 업데이트 된 좌표를 수신 할 수 있습니다 글로벌 포지셔닝 시스템. Liquid Robotics는 웨이브 글라이더를 "디지털 바다 건설에 도움이되는 변형 기술"이라고 부르며, 해저에서 우주 공간으로의 통신 게이트웨이 역할을하기에 이상적이며, 플로트 글라이더를 포함한 잠수정 장비와 어쿠스틱 모뎀은 상승을 필요로하지 않고 바다의 어느 곳에서나 통신합니다. 회사에서 언급했듯이 "우리는 거주 가능하고 비거주 인 플랫폼을 연결하는 더 큰 시스템 시스템의 일부입니다. 이 중요한 인프라는 아직 연구되지 않은 해양의 95 퍼센트를 개방하고 세계에서 가장 복잡한 문제를 해결하는 데 도움이됩니다. "

회사가보고 한 웨이브 글라이더 글라이더는 1,1 백만 해리 (2,1 백만 킬로미터) 이상을 바다로 보냈습니다. 이러한 장치가 이미 잘 확립되어 있음에도 불구하고 회사는 개선에 적극적으로 참여하고 있습니다. 이것은 전력 및 에너지, 센서 키트 및 통신, 내구성 및 소프트웨어에 적용되며 특히 자율성에 중점을 둡니다. 리퀴드 로보틱스 (Liquid Robotics)는 웨이브 글라이더가 수행해야 할 과제에 따라 몇 달에서 1 년 동안 바다에 머무를 수 있다고 주장한다. 제한 요소는 장치 자체 및 센서의 해양 생물 또는 껍질, 바다의 파도 및 사용 가능한 태양 에너지의 양에 의한 파울 링입니다. 이러한 요인들은 글라이더가 배치되는시기, 위치 및 센서 유형에 따라 크게 좌우됩니다. 예를 들어, 멕시코 만의 여름에 조개가 빠르게 성장하면 센서 작동에 영향을 미치므로 글라이더를 정기적으로 청소해야합니다. 이 문제는 작업자가 특수 유체의 도움으로 해결할 수 있습니다. 특수 유체를 사용하는 경우 글라이드를 교체하는 글라이더가 세척됩니다. 자란 글라이더들은 청소를 위해 집으로 돌아갑니다.

상황에 대한 인식이든 장기간의 관찰이든간에 대잠 전쟁은 기본적으로 기상 및 음향 센서의 설치를 결정하는 해상 작업으로 구성됩니다. 다른 APA 개발자들과 마찬가지로, Liquid Robotics와 Boeing은 2016 가을에 영국 해안에서 발생한 UNMANNED WARRIOR 실험과 같은 운동 및 전투 실험에 정기적으로 참여합니다.이 기간 동안 웨이브 글라이더 글라이더는 대잠 전 전투에서 자신의 능력을 보여주었습니다. 지리 정보 인텔리전스 데이터 배포.


Washington University Innovation Center의 CoMotion과의 계약에 따라 Kongsberg는 얕은 물을위한 Oculus 글라이더 인 Seaglider와 Seaglider M-6 변형을 개발합니다

이 차량들은 또한 영국 국립 해양 센터 (Marine Observations)를 지원하는 지형 공간 정보 MASSMO (해양 관측을 지원하는 해양 자율 시스템)의 개발에 관한 여러 가지 연습에 참여했습니다. MASSMO 연습을 할 때, 그들은 회사가 어려운 해수 조건에서 수온, 조류 및 기타 현상에 대한 귀중하고 일관된 정보로 묘사 한 것을 수집했습니다. "우리는 또한 웨이브 글라이더의 여러 데이터가 보잉 사의 운영 결정을 단순화하기 위해 제공되는 것과 같은 써드 파티 시스템에 통합 될 수 있음을 보여주었습니다."

가까운 미래에 미 해군 기상학 및 해양학과에서 개발의 주된 방향은 글라이더의 지속 시간과 센서 범위의 확장이 더 커야한다는 것입니다. "수집 된 정보는 함대에게 매우 유용합니다.이 데이터는 해양 모델을 구축하는 데 도움이됩니다. 함대에서 글라이더에 대한 전망은 분명합니다 - 그의 대표가 말했다. "나는 가장 중요한 방향은 글라이더와의 작업 단순화, 비 전문가를위한 접근성, 해양 확장에 대한 글라이더의 수를 늘리는 데 중요하다고 믿습니다." 플로트 및 웨이브 자율 장치는 연구 잠재력이 뛰어난 젊은 기술입니다. 미래의 잠수함은 매우 진지하게 받아 들여질 기술입니다.

사용 된 재료 :
www.shephardmedia.com
www.liquid-robotics.com
stories.kongsberg.com
robotrends.ru
www.whoi.edu
simrad.com
www.marinebuzz.com
www.wikipedia.org
en.wikipedia.org
7 댓글
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  1. Vard
    Vard 26 March 2018 06 : 46
    +1
    검과 갑옷 ...이 경우 가장 간단한 투쟁 수단 ... 상대적으로 작은 폭발물 충전의 약화 ... 모든 수동 감지 도구가 한 번에 정지합니다 ...
  2. 타샤
    타샤 26 March 2018 06 : 52
    +2
    나는 추가 할 것이다. 눈짓
    https://topwar.ru/115436-wave-glider-morskoy-besp
    ilotnik.html
  3. 카슈 체보 계란
    카슈 체보 계란 26 March 2018 06 : 54
    +1
    불행히도 러시아는이 분야에서 뒤쳐져 있으며, 매우 중요합니다. 빌레이
  4. Observer2014
    Observer2014 26 March 2018 10 : 23
    +2
    잠깐,이 주제는 서양 판의 모든 귀를 울려 퍼뜨릴 것입니다. "포세이돈", 적어도 어쨌든 잡을 필요가있을 것입니다.
  5. san4es
    san4es 26 March 2018 10 : 30
    +1
    ... 잠수함 시스템과 다른 세계 간의 게이트웨이 역할을 포함하여 다양한 작업을 수행합니다.

  6. 군주제
    군주제 26 March 2018 13 : 09
    0
    그리고 잭 런던과 할리우드 영화는 어디에 있습니까?
  7. 카슈 체보 계란
    카슈 체보 계란 27 March 2018 16 : 21
    0
    그렇게 생각합니다.
    우선, 잭 런던은 그것과 아무 관련이 없습니다. "Moby Dick, 또는 White Whale"은 1851 년 미국 작가 허먼 멜빌 (Herman Melville)이 썼습니다.
    둘째, 글을 쓴 글라이더는 글라이더가 고래와 같은 해양 포유류를 추적 할 수 있기 때문에 제목이 "Moby Dick"과 적 잠수함 (이 경우에는 "Red October"이라는 이름)을 추적 할 수 있다고합니다. 주의 깊게 읽으십시오, 기사에는 모든 것이 있습니다 ...