Moby Dick 또는 Red October?

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XNUMX미터 다이아몬드 모양의 웨이브 글라이더는 부분적으로는 서핑보드, 부분적으로는 카약을 연상시킵니다. 그것은 바다 표면에 떠 있으며 하이브리드 동력 및 추진 시스템을 위해 파도와 태양의 에너지를 사용하며, 장거리 여행 중에는 장치가 데이터를 수집하고 처리합니다.

오랫동안 역사 항해를 통해 인류는 순항 범위를 늘리고 새로운 땅을 발견하기 위해 환경에서 에너지를 추출하고 빈약한 비축량을 보충하는 여러 가지 방법을 찾았지만 때로는 비극적인 결과를 낳았습니다.



수천 년 동안 돛, 노, 근력은 항해에 필수적인 기술로 남아 있었고 비교적 최근에야 증기가 구출되었고 내연 기관이 등장한 다음 원자력이 등장하여 항해의 본질을 근본적으로 바 꾸었습니다. 그러나 현대의 무인 수중 글라이더와 수상 글라이더(글라이더-영어, 글라이더)는 각각 부력과 파력의 변화를 이용하여 저속으로 수개월을 이동한다. 이를 통해 인류는 이전에는 접근할 수 없었던 도구를 사용하여 정보와 데이터를 얻음으로써 많은 시급한 문제를 해결할 수 있습니다. 파력 추진 및 부력 수정 기술은 수년 동안 사용되어 왔지만 여전히 일반 대중에게는 거의 알려지지 않았으며 다소 생소하므로 개별 플랫폼 및 수행 작업에 대한 연구를 진행하기 전에 작동 방식을 간략하게 설명하는 것이 좋습니다.

움직임을 위한 부력

플로트 글라이더는 물고기 방광과 유사한 소위 잔류 부력 변경 모듈을 사용하여 잔류 부력의 교대 변화의 영향으로 움직이는 자율 수중 차량(AUV)입니다. 부력의 변화로 인해 선박이 물기둥에서 오르락내리락하는 반면, 날개의 양력 벡터는 선박이 느리고 경제적으로 움직이도록 합니다(어림짐작은 하프 노트당 0,9와트[XNUMXkm/h]). 앞으로 "톱니" 궤도를 따라. 일부는 유체 역학 제어 방향타가 장착되어 있지만 조향은 종종 무거운 배터리 상자를 좌우로 움직여 원하는 뱅크 각도를 만들고 앞뒤로 세로면에서 차량의 기울기를 변경하는 것만으로 수행됩니다.

페이로드에는 일반적으로 CTD(전도도, 온도 및 깊이; 염분, 온도 및 깊이) 센서가 포함되며, 이 센서의 출력 데이터는 소위 SSP(Sound Speed ​​Profile) 사운드 전파 프로파일에 공급됩니다. 깊이에 관한 소리. 이는 다른 대잠 및 대지뢰 플랫폼에서 사용되는 소나 매개변수를 계산하는 데 매우 유용한 정보를 제공합니다. 플로트 리프트를 사용하는 수중 글라이더는 대부분 음향 모뎀 및 위성 링크를 포함한 낮은 데이터 속도 통신 시스템으로 제한됩니다. 그들은 일정한 간격으로 수면으로 올라와 위성 통신 안테나를 사용하여 미션 데이터, 서비스 데이터를 다운로드하고 새로운 지시를 받습니다.


Liquid Robotics의 Wave Glides는 배포할 준비가 되었습니다. 이 견고한 웨이브 글라이더는 음향 모뎀과 위성 통신을 사용하여 해저 시스템과 나머지 세계 사이의 관문 역할을 하는 등 다양한 작업을 수행합니다.

파도의 모든 힘

파도 에너지를 사용하는 원격 조종 지상 비행체 또는 웨이브 글라이더는 자유롭게 회전하는 핀 프로펠러(날개)로 인해 파도 에너지를 병진 전진 운동 에너지로 변환하는 특수 장치입니다. "날개"는 다가오는 파도의 에너지를 사용하고 수중 부분을 앞으로 이동시켜 표면 부분을 함께 당깁니다.

예를 들어 Boeing/Liquid Robotics의 Wave Glider는 8섹션 구조를 가지고 있습니다. 리튬 이온 배터리와 태양열 패널이 있는 서핑보드와 같은 표면은 2미터 케이블로 수중 조향 모듈에 연결됩니다. 파동 에너지를 사용하여 수평축을 중심으로 자유롭게 회전하는 모듈의 날개(평면 세트)는 진동하고 표면 부분에 약 XNUMXkm/h의 속도를 제공합니다. 또한 웨이브 글라이더는 제트 엔진과 러더가 결합된 스루더 장치를 사용할 수 있으며 적도의 잔잔함과 매우 강한 해류 모두에서 매우 가벼운 바다에서 추가적인 제어 가능한 추력을 제공합니다. 필요한 경우 Thrudder는 Wave Glider의 속도에 약 XNUMX노트를 추가합니다.


Seaglider가 잠수하고 임무를 시작합니다. 센서 키트에는 Sea Bird 산소 프로파일러와 WET Labs 형광계-광학 후방 산란 반사계가 포함되어 있습니다. 샘플링 속도는 센서와 깊이에 따라 다를 수 있습니다.

플로트 글라이더의 기원

샌디에이고 대학의 Gerald Dispain에 따르면 플로트 글라이더의 적극적인 개발은 미국 해양 연구소가 이에 대한 자금을 할당한 90년대 초에 시작되었습니다. 그는 Scripps Institute of Oceanography의 스프레이 글라이더, 워싱턴 대학 응용 물리학 연구소의 Seaglider, 원래 Woods Hole Oceanographic Institute에서 개발한 Slocum 글라이더와 같은 플랫폼은 두 사람이 수동으로 전개할 수 있다고 덧붙였습니다. 지난 XNUMX년 동안 미국 해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration), 석유 및 가스 산업과 같은 미국 연방 및 지역 조직의 표준 데이터 수집 시스템이 되었습니다. 현재 그들은 온보드 센서에서 수집한 정보를 기반으로 독립적인 결정을 내릴 수 있는 독립적인 알고리즘으로 실행되는 소형 컴퓨터뿐만 아니라 다양한 소형 및 저전력 센서를 갖추고 있습니다.

해군기상해양국 대변인에 따르면 플로트 글라이더의 주요 해양 응용 분야는 주로 해양학입니다. 지난 100년 동안 이러한 장치의 인기 증가는 실시간 데이터 전송 시스템의 발전, 센서 범위의 소형화 및 확장, 작업 기간의 증가에 의해 촉진되었습니다. 미 해군은 대부분 Teledyne Marine에서 생산하는 XNUMX대가 넘는 세계 최대 규모의 글라이더 함대를 보유하고 있습니다.

수중 음향 관측소(HAS)의 작동을 지원하는 CTD(염분-온도-수심) 센서로 해양을 모니터링하는 것 외에도 미 해군의 해군 기상 및 해양학 사무소는 글라이더를 사용하여 환경 데이터를 수집하고 모델링을 개선하여 환경을 더 잘 이해합니다. 바다의 구조와 해상 작전 지원. FDA 대변인은 "우리는 임무 수행을 개선하는 데 도움이 될 수 있는 글라이더나 공중 센서의 사용을 탐색할 준비가 되어 있다"고 말했다. 글라이더가 오랫동안 작동하려면 매우 에너지 효율적이어야 합니다. 이는 추진 시스템과 온보드 장비에 적용됩니다. “최신 항공 센서는 전력을 거의 소모하지 않습니다. 글라이더에서 에너지의 주요 소비자인 부력 변경 변위 시스템은 차량이 한 번의 출구에서 수행할 수 있는 다이빙 횟수를 제한한다고 그는 계속했습니다. - 군사 해양학에서 사용하는 슬로컴 글라이더용 센서 시스템은 매우 효과적입니다. 이러한 높은 에너지 관리 효율성 덕분에 기존의 용기 샘플링 기술보다 훨씬 저렴한 비용으로 샘플링을 분석할 수 있습니다.” Dispayn은 글라이더의 에너지 소비 감소는 대체로 속도가 느려진 결과라고 지적했습니다. 그는 모든 모바일 플랫폼에서 단위 시간당 이동에 소비되는 에너지의 양은 이 플랫폼이 이동하는 환경을 고려하여 속도의 세제곱에 따라 증가한다고 언급했습니다. 즉, 잠수정의 속도를 두 배로 높이면 전력 소비가 XNUMX배 증가합니다. "글라이더의 수중 이동은 이러한 환경에서 다소 느리게 움직이기 때문에 단위 시간당 에너지 소비를 고려할 때 매우 효율적입니다."

추진 효율에 대한 더 적절한 척도는 이동한 단위 거리당 소비된 에너지이며, 그 양은 유체 역학 계수에 직접적으로 의존합니다. "플라잉 윙 개념은 이 요소를 극대화하므로 이에 기반한 글라이더는 비슷한 속도로 움직이는 비슷한 크기의 다른 어떤 글라이더보다 이동한 수평 거리당 더 적은 전력을 소비합니다." 이러한 원리를 사용하는 새로운 유형의 글라이더가 현장 테스트를 거쳤습니다. 플라잉 윙 글라이더는 이전 버전보다 더 크고 빠르며 더 긴 거리와 더 긴 임무에 최적화되어 있습니다. "훨씬 더 큰 크기(6,1미터의 날개 길이)는 또한 증가된 유체역학적 효율성, 증가된 속도, 페이로드 및 페이로드를 허용합니다."

Moby Dick 또는 Red October?

응용물리연구소와 해양학대학에서 개발한 Seaglider 글라이더는 유선형의 형태와 항속거리를 증가시키는 꼬리날개, 꼬리부분에 위성접시와 CTD센서를 장착한 글라이더입니다.

에너지 저장

"다른 자율 잠수정과 마찬가지로 에너지 저장 및 소비의 발전은 내구성과 범위를 늘리고 온보드 센서에 더 많은 전력을 제공할 것을 약속하지만 실제 작동을 준비하기 전에 수행해야 할 작업이 여전히 많습니다."라고 그는 말했습니다. 스프레이 글라이더를 개발한 UC San Diego 교수 Dan Rudnick. - 물론 대체 에너지원을 사용하는 시스템이 개발되고 있습니다. 예를 들어 바다의 온도 강하 및 물 활성화 배터리입니다. 나는 이미 개발된 기술을 분류하지 않을 것입니다. 차례로 Despain은 특정 조건에서 추진을 위해 다양한 온도와 깊이를 사용하는 가변 부력 플랫폼의 능력을 입증하는 데 성공적으로 사용된 상 변화 고체 왁스의 예를 인용했습니다.

그는 XNUMX년 이상 바다에 떠 있던 수중 측정 부표의 작동을 시연하기 위해 스크립스와 제트 추진 연구소 간의 협력을 회상했습니다. 그것은 Webb Research(현재 Teledyne Marine의 일부) 설립자 Doug Webb이 여전히 Woods Hole에서 근무하는 동안 개발한 기술인 열 엔진 구동 가변 부력 시스템을 특징으로 합니다. "이 기술의 성숙도는 유사한 열 동력 글라이더의 시장 가용성을 입증할 수 있습니다." 파라핀 왁스와 같이 온도 변화에서 에너지를 얻는 상변화 물질에 대해 주목해야 할 한 가지 중요한 점은 이들이 응고될 때 수축하고 녹을 때 팽창한다는 점입니다. 이는 플로트 추진으로 직접 사용하기에는 잘못된 방향입니다. “엔진은 글라이더가 다이빙 사이클에서 아래로 내려갈 때 볼륨을 높이고 맨 위에서는 볼륨을 줄여야 합니다. 따라서 열 글라이더에는 상전이에서 추출된 에너지를 다음 반 주기 동안 사용할 수 있는 에너지 저장 시스템이 있어야 합니다. 예를 들어, 이 상전이 에너지는 온보드 배터리를 충전할 때 추가 에너지로 사용될 수 있습니다.”

Rudnick은 탑재된 센서 배열에 따라 움직임이 일반적으로 UC 글라이더 에너지 균형의 60~70%를 차지한다고 설명했습니다. "즉, 우리 센서는 전기를 덜 사용하지만(일반적으로 20~30%) 움직임에 필요한 에너지는 일정하게 유지하면서 센서를 더 자주 교체하기 때문에 수영 시간을 결정하는 경우가 많습니다." 나머지 약 10%는 컴퓨터, 통신 및 내비게이션을 포함한 다른 시스템에 사용됩니다. 대학은 가장 간단한 방법을 포함하여 글라이더에 더 많은 에너지를 저장하는 방법을 연구하고 있습니다. “에너지 용량을 늘리는 가장 쉬운 방법은 글라이더를 더 크게 만드는 것입니다. 이것이 우리가 연구하고 있는 것입니다. 또 다른 방법은 배터리를 개선하는 것입니다.”라고 Radnik 교수는 덧붙였습니다.


스프레이 글라이더의 레이아웃 다이어그램은 주요 실내 모듈의 배치를 보여줍니다. 두 개의 배터리 팩이 무게 중심을 변경하고 꼬리 부분의 실린더와 펌프가 부력을 변경합니다.

대잠 잠수함 방어

글라이더에 대한 관심은 항상 과학적 해양학보다 더 넓었으며 Despain이 언급했듯이 전투 함대로의 전환이 시작되면서 이 시장 부문이 성장할 것으로 예상됩니다. 2016년 XNUMX월 미 해군은 구축함에서 글라이더를 배치할 준비가 되었다고 발표했습니다. 함대 새로운 기회. 태평양에서 성공적인 테스트를 수행한 후 미 해군 시스템 사령부는 XNUMX~XNUMX개의 글라이더를 갖춘 알레이 버크급 구축함의 완성을 승인했습니다. AUV는 구축함의 GAS 운영자에게 실시간 데이터를 제공합니다. 데이터는 대부분 CTD 유형 센서에서 가져오고 표면 및 공중 플랫폼에서 HAS를 보정하기 위한 음속-깊이 차트를 업데이트하는 데 사용됩니다.

패시브 소나와 같이 잠수함을 탐지하기 위한 직접적인 사용은 명백하지만, 이것은 해군이 공개적으로 이야기하는 것이 아닙니다. 그러나 그들은 다른 수중 개체를 탐지, 추적 및 연구하는 활동에 대해 기꺼이 논의합니다. Despain은 "미 해군은 활동이 해양 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 해양 포유류, 멸종 위기에 처한 종 및 기타 해양 생물의 분포와 행동을 더 잘 이해하는 데 관심이 있습니다."라고 설명했습니다. 이것은 음향 센서가 있는 더 새롭고 더 큰 글라이더에 대한 도전입니다. 자율 비행 날개 글라이더에는 날개의 앞쪽 가장자리를 따라 장착된 다중 요소 수중 음향 수신 안테나와 추가 수중 음향 센서가 장착되어 조용히 듣고 바다에서 음원의 방향을 결정합니다. 따라서 이 글라이더는 소리를 내는 개별 동물을 감지, 위치 추적 및 추적하는 데 매우 적합합니다.”

하나의 글라이더로 개별 해양 포유동물을 추적할 때 동물이 충분히 자주 소리를 내야 합니다. 그래야만 글라이더가 각 울음소리의 방향을 결정할 수 있고 원하는 동물의 이동 경로를 그릴 수 있습니다. “예를 들어 프로펠러 추진 시스템이 지속적으로 소리를 생성한다면 일부 해양 포유류 종은 항로를 만들 만큼 자주 소리를 내지 못하는 경우가 많습니다. 다른 종들은 빽빽한 무리를 지어 모여서 너무 자주 소리를 내서(예: 돌고래 무리) 한 무리의 개별 개체를 추적하는 것이 거의 불가능합니다.” Despain은 플라잉 윙 글라이더가 대형 안테나 어레이를 탑재할 수 있는 충분한 페이로드 용량을 갖춘 유일한 플랫폼일 수 있다고 언급했습니다. 또는 이러한 안테나를 견인할 수 있지만 추가적인 어려움이 있습니다. "소리를 내는 해양 포유동물의 개체군 추적은 공간적으로 분산된 글라이더 그룹을 통해 구현될 수 있으며, 각 글라이더는 "듣고" 관심 있는 특정 개인의 존재 여부를 결정합니다."

작업

웨이브 글라이더와 같은 파동 에너지를 사용하는 무인 수상 이동체는 태양광 패널에서 배터리를 충전할 수 있기 때문에 더 긴 작동 시간을 제공하며, 수면에 떠 있기 때문에 지속적으로 연락을 유지하고 글로벌 항법 위성으로부터 업데이트된 좌표를 지속적으로 수신할 수 있습니다. .글로벌 포지셔닝 시스템. Liquid Robotics는 자사의 Wave Glider를 "디지털 바다를 구축하는 데 도움이 될 수 있는 변혁적 기술"이라고 부릅니다. 즉, 음향 모뎀이 장착된 플로트 글라이더를 포함한 잠수정이 어디에서나 연락을 유지할 수 있도록 해저에서 우주로 연결되는 통신 게이트웨이 역할에 이상적으로 적합하다는 의미입니다. 수면 위로 올라올 필요 없이 바다에서. 회사에서 언급한 바와 같이 “우리는 사람이 거주하는 플랫폼과 무인 플랫폼을 연결하는 더 큰 시스템 시스템의 일부입니다. 이 중요한 기반 시설은 현재 탐험되지 않은 바다의 95%를 개방하고 세계에서 가장 어려운 문제를 해결하는 데 필요합니다."

웨이브 글라이더는 바다에서 1,1만 해리(2,1만 킬로미터) 이상을 여행했다고 회사는 말했습니다. 이러한 장치가 이미 잘 입증되었다는 사실에도 불구하고 회사는 개선에 적극적으로 참여하고 있습니다. 이는 전력 및 에너지 집약도, 센서 키트 및 통신, 내구성 및 소프트웨어에 적용되며 특히 자율성을 강조합니다. Liquid Robotics는 Wave Glider가 당면한 작업에 따라 몇 개월에서 XNUMX년까지 바다에 머물 수 있다고 주장합니다. 제한 요인은 선박과 그 센서의 해양 또는 따개비 오염, 바다 거칠기 및 사용 가능한 태양 에너지의 양입니다. 이러한 요소는 주로 글라이더가 배치되는 계절, 위치 및 센서 유형에 따라 달라집니다. 예를 들어 여름 동안 멕시코만에서 따개비의 급속한 성장은 글라이더를 정기적으로 청소해야 하는 지점까지 센서 성능에 영향을 미칩니다. 작업자는 시프트를 교체하는 글라이더를 세척하는 특수 액체를 사용하여 이 문제를 해결합니다. 자란 글라이더는 청소를 위해 집으로 보내집니다.

상황인식이든 장기감시이든 대잠전은 기본 기상 및 음향 센서의 설치를 결정하는 해상임무로 주로 구성된다. 다른 AUV 개발자와 마찬가지로 Liquid Robotics와 Boeing은 2016년 가을 영국 해안에서 발생한 UNMANNED WARRIOR 실험과 같은 연습 및 전투 실험에 정기적으로 참여합니다. 전쟁 - 지리 공간 정보 데이터의 수집 및 배포.


워싱턴 대학의 혁신 센터인 CoMotion과의 계약에 따라 Kongsberg는 Seaglider, Oculus 얕은 물 글라이더 및 Seaglider의 M-6 변형을 개발하고 있습니다.

이 차량들은 또한 영국 국립해양학센터(British National Oceanographic Center)가 주도하는 지리공간 지능 MASSMO(해양 관측을 지원하는 해양 자율 시스템)를 개발하기 위한 여러 훈련에 참여했습니다. MASSMO 연습에서 그들은 험난한 해양 조건에서 수온, 해류 및 기타 현상에 대한 가치 있고 일관된 정보로 회사가 설명하는 것을 수집했습니다. "우리는 또한 운영 의사 결정을 용이하게 하기 위해 여러 웨이브 글라이더의 데이터를 Boeing에서 제공하는 것과 같은 타사 시스템에 통합할 수 있는 방법을 시연했습니다."

가까운 미래를 내다보면서 미 해군의 해군기상해양국은 개발의 주요 초점이 글라이더의 수명을 더욱 늘리고 센서의 범위를 확장하는 것이라고 예상합니다. “수집된 정보는 함대에 매우 유용하며 이 데이터는 해양 모델을 구축하는 데 도움이 됩니다. 함대의 글라이더에 대한 전망은 분명하다고 그의 대변인은 말했습니다. "가장 중요한 방향은 글라이더 작업의 단순화, 비전문가의 가용성이 바다의 글라이더 수를 늘리는 데 중요하다고 생각합니다." 플로트 및 웨이브 자율주행차는 연구 잠재력이 큰 젊은 기술입니다. 미래의 서브마리너가 매우 진지하게 받아들일 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
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    7 댓글
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    1. +1
      26 March 2018 06 : 46
      검과 갑옷 ... 이 경우 가장 간단한 전투 수단 ... 상대적으로 작은 폭발물 폭발 ... 한 번에 모든 수동적 감지 실속 수단 ...
    2. +2
      26 March 2018 06 : 52
      나는 추가 할 것이다. 눈짓
      https://topwar.ru/115436-wave-glider-morskoy-besp
      ilotnik.html
    3. +1
      26 March 2018 06 : 54
      러시아는 불행하게도 이 분야에서 상당히 뒤쳐져 있습니다. 빌레이
    4. +2
      26 March 2018 10 : 23
      잠깐만 요. 곧이 주제는 서양 출판물에서 모든 귀를 윙윙 거릴 것입니다. "포세이돈", 적어도 어떻게 든 잡아야 할 것입니다. 적어도 만화에서는
    5. +1
      26 March 2018 10 : 30
      ...해저 시스템과 나머지 세계 사이의 관문 역할을 포함하여 다양한 작업 수행

    6. 0
      26 March 2018 13 : 09
      잭 런던과 할리우드 영화는 어떻습니까?
    7. 0
      27 March 2018 16 : 21
      그렇게 생각합니다.
      첫째, Jack London은 그것과 전혀 관련이 없습니다. "모비 딕 또는 흰 고래"는 미국 작가 허먼 멜빌이 1851년에 썼습니다.
      둘째, 기사의 저자는 아마도 글라이더가 고래와 같은 해양 포유류(따라서 "모비 딕"이라는 이름)와 적 잠수함(이 경우 "붉은 XNUMX월"이라는 이름)을 모두 추적할 수 있다는 것을 제목을 통해 보여주고 싶을 것입니다. 주의 깊게 읽으십시오. 모든 것이 기사에 있습니다 ...

    "Right Sector"(러시아에서 금지됨), "Ukrainian Insurgent Army"(UPA)(러시아에서 금지됨), ISIS(러시아에서 금지됨), "Jabhat Fatah al-Sham"(이전의 "Jabhat al-Nusra"(러시아에서 금지됨)) , 탈레반(러시아 금지), 알카에다(러시아 금지), 반부패재단(러시아 금지), 해군 본부(러시아 금지), 페이스북(러시아 금지), 인스타그램(러시아 금지), 메타 (러시아에서 금지), Misanthropic Division (러시아에서 금지), Azov (러시아에서 금지), 무슬림 형제단 (러시아에서 금지), Aum Shinrikyo (러시아에서 금지), AUE (러시아에서 금지), UNA-UNSO (금지) 러시아), 크림 타타르족의 Mejlis(러시아에서 금지됨), Legion "Freedom of Russia"(무장 조직, 러시아 연방에서 테러리스트로 인정되어 금지됨)

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