🎓 Наука. Энергетические технологии для подводных аппаратов

Обзор энергетических технологий для необитаемых подводных аппаратов

Решил для вас в развитие темы энергетических технологий сделать более подробный пересказ публикации авторов: Чжихао Линь, Дэнхуэй Цинь, Цяогао Хуан, Хуншэн Дун и Гуан Пань, Северо-Западный политехнический университет, Сиань, Китай. Источник: https://doi.org/10.3390/en19030592
Публикация будет в виде цепочки постов.

Аннотация

В качестве ключевых платформ для длительного исследования океана, автономные необитаемые подводные аппараты (АНПА) играют всё более важную роль в морских съёмках и стационарном наблюдении. Однако в экстремальных глубоководных условиях их энергетические системы сталкиваются с серьёзными ограничениями, налагаемыми гидростатическим давлением и термодинамическими противоречиями в стеснённых объёмах. Поэтому разработка энергетических технологий с высокой удельной энергией, внутренней безопасностью и приспособленностью к высокому давлению имеет первостепенное значение.

В данной работе представлен всесторонний обзор проблем многофизического сопряжения в глубоководных энергетических системах и современных исследований в области текущих основных глубоководных энергетических технологий.

На основе источников энергии и принципов преобразования существующие технологические пути классифицированы на 4 категории с подробной оценкой их характеристик и ограничений в глубоководных условиях.

В заключение в статье обозначены основные направления будущего развития глубоководных энергетических систем с целью предоставить справочную информацию для последующих исследований.

Ключевые слова: автономные необитаемые подводные аппараты; энергетические системы; многофизическое сопряжение; структурно-энергетическая интеграция; подводный энергетический интернет

1. Введение

Океан, покрывающий 70,8% поверхности Земли, является критической частью экосистемы планеты и содержит огромные богатства, включая биологические и минеральные ресурсы. Он представляет собой новый рубеж для человечества в решении проблем дефицита ресурсов, изменения климата и национальной безопасности. Для эффективного исследования этой сложной и суровой среды различные подводные аппараты, включая обитаемые аппараты, ТНПА и АНПА, нашли широкое применение в таких областях, как морской экологический мониторинг, картирование рельефа дна и обслуживание подводной инфраструктуры [1,2].

В условиях современной стратегической концепции «Умного океана» АНПА как основные носители для глубоководных исследований и операций претерпевают глубокую трансформацию парадигмы выполнения задач: эволюционируя от раннего режима «кратковременных, прибрежных, одиночных съёмок» (например, экспериментальное применение SPURV в 1957 году) к сложному режиму «всеглубинных, трансокеанских и кластерных» операций [3].

АНПА больше не рассматриваются просто как расходуемые средства обнаружения, но наделяются новой ролью интеллектуальных узлов, способных к «длительному функционированию в среде» [4,5]. При выполнении таких задач, как инспекция подводных нефтегазовых трубопроводов, поиск бортовых самописцев или мониторинг гидротермальных источников на срединно-океанических хребтах, АНПА часто должны работать непрерывно в течение недель или даже месяцев. Это требование длительных миссий в сочетании с интеграцией мощных целевых нагрузок, таких как гидролокаторы с синтезированной апертурой и манипуляторы, напрямую обостряет противоречие между энергоснабжением и потреблением. (..)

► SeaRobotics в Telegram | на RoboTrends | в Max