水下機器人ROV行業(yè)趨勢及新技術
第四類A級
此類拖曳式水下機器人系統(tǒng)從設計和使用上其實相對簡單,并且它只是使用機器在海底進行類似于農(nóng)耕似的犁溝作業(yè)。這種簡便的設計和使用給長距離的水下纜線敷設工程(諸如連同兩岸的跨洋海底電纜敷設)提供了一種經(jīng)濟便捷的解決方案。這類典型的機型有:SMD的MD3 Plough。
SMD的MD3 Plough
第四類B級
履帶式水下機器人系統(tǒng)在水下電纜及管道的掩埋的工作中比使用拖曳式方案會花費更多的時間,但它的優(yōu)勢在于它能將纜線再固定深度掩埋的控制實現(xiàn)更加精準,并且纜線敷設的位置也更加精確,與此同時,這類機器人還有在巖石類海床上進行纜線敷設的能力。
第五類
這類機器人系統(tǒng)通常是制造商為應對特殊使用場景的一次性項目,一個典型的例子是開發(fā)了Rock Grabbers系列的水下機器人系統(tǒng),用于清除西歐海底巖石海床區(qū)域的,打通海底路徑以便于埋設各種海底電纜。
第六類A級
這類AUV可以充當很多種任務角色,從搜集海洋研究機構所需要的各種數(shù)據(jù)到很多軍事用途,諸如水雷對抗任務。這類典型的機型有:Kongsberg的REMUS 100、天津深之藍的橙鯊AUV、Teledyne的Gavia等。
Kongsberg的REMUS 100
天津深之藍橙鯊AUV在河岸水域進行地形掃測任務
第六類B級
這類AUV提供了一個更強的負載能力以便安裝更多類型的探測儀器及傳感器,并且這類AUV有著潛在的干預作業(yè)的能力,但這類的很多都在不斷的設計完善中,并且在商業(yè)用途中是被禁止使用的。
Bluefin公司規(guī)劃的水下無人潛器戰(zhàn)斗任務系統(tǒng),實現(xiàn)聯(lián)合作戰(zhàn),多樣化用途
波音公司為美國海軍開發(fā)的超大型UUV型號Echo Voyager
Kongsberg公司的HUGIN6000
ROV應用的發(fā)展趨勢
隨著涉及ROV的相關技術的不斷成熟,使用這種“遠程遙控”的作業(yè)方式在不斷增加?稍偕茉葱袠I(yè)就是當下ROV應用不斷增長的行業(yè),諸如:離岸的風電站的建設需要一個很長時間的周期,包括安裝、檢修、維護等任務。這些工作中需要在水下(尤其是在大流速和低能見度下)采取無人潛水器進行水下干預作業(yè)。同理,以前很多在半潛式平臺上進行的深水作業(yè)現(xiàn)在都可以使用ROV來遠程進行支持,從而顯著的降低實施成本。
隨著海洋傳感器技術的不斷發(fā)展,也無疑會推動和擴展ROV及AUV的應用范疇。比如利用聲學定位及激光技術去準確地繪制海底地形及水下結構物,并實時地生成一幅3D的點云數(shù)據(jù)并傳送到陸地基站。水聲通訊技術的持續(xù)發(fā)展使得ROV/AUV直接和水下的控制設施通訊,這樣當和水上的通訊設施通訊失敗時,可以提供一個額外的通訊設施覆蓋。
電機驅動技術的不斷進步使得純電動ROV的數(shù)量在不斷增加,但這種ROV一般會使用在對環(huán)境比較敏感的區(qū)域,比如含有碳氫化合物的液體泄露造成的環(huán)境污染。大型純電動ROV的電力消耗會明顯增加,這些電能必須通過臍帶纜傳送到水下的ROV本體,這也成為純電動ROV發(fā)展的一個限制因素。相比之下,使用液壓動力作為推進器以及工作負載的動力源是更高效的一種方式,在適合的環(huán)境區(qū)域內(nèi),液壓動力ROV無疑在一段時間內(nèi)還將占據(jù)優(yōu)勢。
最新的發(fā)展是混合了ROV和AUV特點的水下無人潛器系統(tǒng)的出現(xiàn),它在降低海洋工程作業(yè)的運行成本上表現(xiàn)出很多優(yōu)勢。按照現(xiàn)今技術的水平,將一臺AUV永久地部署在水下的“站點”并隨時待命接受指令進行工作已經(jīng)完全可能。但設備長期待命,其可靠性和維護性是這種方案真正可行的關鍵因素。
在海底地形及海底管線路由的調查領域,這種ROV/AUV的混合型系統(tǒng)也有相當?shù)哪芰梢蕴魬?zhàn)傳統(tǒng)的工作級ROV。雖然在兩種潛器系統(tǒng)上可以搭載的傳感器的性能表現(xiàn)上相差無幾,但是在水下不斷變化的動態(tài)環(huán)境下,類似AUV系統(tǒng)的控制決策的響應要比一個ROV飛手快得多,因此這種系統(tǒng)能夠提供一個更加穩(wěn)定的水下平臺供傳感器去采集數(shù)據(jù)。
未來無人潛器的發(fā)展會怎樣?是完全無人干預的潛航器在世界的各個海域自主巡航工作,還是使用混合型的無人潛器讓其處于自動飛行模式但同時工程師持續(xù)地監(jiān)控潛器狀態(tài)?無論怎樣,潛器在水下出現(xiàn)意外情況時有后備的應急方案是水下無人潛器設計者始終需要考慮的問題。
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