स्वायत्त पानी के नीचे वाहन

एक स्वायत्त पानी के नीचे वाहन (एयूवी) एक रोबोट है जो ऑपरेटर से इनपुट की आवश्यकता के बिना पानी के भीतर यात्रा करता है। एयूवी अंडरवियर सिस्टम के एक बड़े समूह का हिस्सा बनते हैं, जिसे मानव रहित पानी के नीचे के वाहनों के नाम से जाना जाता है, एक वर्गीकरण जिसमें गैर-स्वायत्त दूरस्थ रूप से संचालित पानी के नीचे वाहन (आरओवी) शामिल होते हैं – एक ऑपरेटर / पायलट द्वारा नियंत्रित या रिमोट कंट्रोल के माध्यम से सतह से संचालित होते हैं। सैन्य अनुप्रयोगों में एक एयूवी को अक्सर मानव रहित अंडरसी वाहन (यूयूवी) के रूप में जाना जाता है। अंडरवाटर ग्लाइडर्स एयूवी का उप-वर्ग हैं।

इतिहास
पहला एयूवी 1 9 57 में स्टैन मर्फी, बॉब फ्रैंकोइस और बाद में टेरी ईवार्ट द्वारा वाशिंगटन विश्वविद्यालय में एप्लाइड फिजिक्स प्रयोगशाला में विकसित किया गया था। “विशेष प्रयोजन अंडरवाटर रिसर्च वाहन”, या एसपीयूआरवी का प्रयोग प्रसार, ध्वनिक संचरण, और पनडुब्बी के झुंडों का अध्ययन करने के लिए किया गया था।

अन्य शुरुआती एयूवी 1 9 70 के दशक में मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में विकसित किए गए थे। इनमें से एक एमआईटी में हार्ट नॉटिकल गैलरी में प्रदर्शित है। साथ ही, सोवियत संघ में एयूवी भी विकसित किए गए थे (हालांकि इसे आमतौर पर बाद में नहीं जाना जाता था)।

अनुप्रयोगों
अपेक्षाकृत हाल ही में, एयूवी का उपयोग उपलब्ध प्रौद्योगिकी द्वारा निर्धारित सीमित संख्या में कार्यों के लिए किया गया है। अधिक उन्नत प्रसंस्करण क्षमताओं और उच्च उपज बिजली की आपूर्ति के विकास के साथ, एयूवी का उपयोग अब और अधिक से अधिक कार्यों के लिए किया जा रहा है जिसमें भूमिकाएं और मिशन लगातार विकसित होते हैं।

व्यावसायिक
उप-बुनियादी ढांचे के निर्माण शुरू करने से पहले तेल और गैस उद्योग सीएफएलूर के विस्तृत नक्शे बनाने के लिए एयूवी का उपयोग करता है; पाइपलाइनों और उप समुद्र पूर्णता को पर्यावरण के लिए न्यूनतम व्यवधान के साथ सबसे अधिक लागत प्रभावी तरीके से स्थापित किया जा सकता है। एयूवी सर्वेक्षण कंपनियों को उन क्षेत्रों के सटीक सर्वेक्षण करने की अनुमति देता है जहां पारंपरिक बाथमेट्रिक सर्वेक्षण कम प्रभावी या बहुत महंगा होंगे। इसके अलावा, पोस्ट-लेप पाइप सर्वेक्षण अब संभव हैं, जिसमें पाइपलाइन निरीक्षण शामिल है। पाइपलाइन निरीक्षण के लिए एयूवी का उपयोग और पानी के नीचे मानव निर्मित संरचनाओं का निरीक्षण अधिक आम हो रहा है।

अनुसंधान

दक्षिण फ्लोरिडा के शोधकर्ता विश्वविद्यालय ने एक सौर-संचालित “ट्वीटिंग” एयूवी (एसएयूवी), Tavros02 तैनात किया है।
वैज्ञानिक झीलों, महासागर और महासागर के तल का अध्ययन करने के लिए एयूवी का उपयोग करते हैं। विभिन्न तत्वों या यौगिकों, प्रकाश के अवशोषण या प्रतिबिंब, और सूक्ष्म जीवन की उपस्थिति को मापने के लिए एयूवी को विभिन्न प्रकार के सेंसर लगाए जा सकते हैं। उदाहरणों में चालकता-तापमान-गहराई सेंसर (सीटीडी), फ्लोरामीटर, और पीएच सेंसर शामिल हैं। इसके अतिरिक्त, विशिष्ट स्थानों पर अनुकूलित सेंसर पैकेज वितरित करने के लिए एयूवी को टॉव-वाहन के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।

शौक
कई रोबोटिस्ट्स एबीवी को शौक के रूप में बनाते हैं। कई प्रतियोगिताओं मौजूद हैं जो उद्देश्यों को पूरा करते समय इन घरों के एयूवी एक दूसरे के खिलाफ प्रतिस्पर्धा करने की अनुमति देते हैं। अपने वाणिज्यिक भाइयों की तरह, इन एयूवी कैमरे, रोशनी, या सोनार के साथ लगाया जा सकता है। सीमित संसाधनों और अनुभवहीनता के परिणामस्वरूप, शौकिया एयूवी परिचालन गहराई, स्थायित्व, या परिष्कार पर वाणिज्यिक मॉडल के साथ शायद ही कभी प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं। आखिरकार, ये शौक एयूवी आमतौर पर महासागर नहीं होते हैं, जो पूल या झील के बिस्तरों में अधिकतर समय संचालित होते हैं। एक साधारण एयूवी एक माइक्रोक्रोनरोलर, पीवीसी दबाव आवास, स्वचालित दरवाजा ताला actuator, सिरिंज, और एक डीपीडीटी रिले से बनाया जा सकता है। प्रतियोगिताओं में कुछ प्रतिभागियों ने ओपन-सोर्स डिज़ाइन बनाए हैं।

अवैध दवा यातायात
जीपीएस नेविगेशन के माध्यम से एक गंतव्य के लिए स्वायत्तता से यात्रा करने वाली पनडुब्बी अवैध ड्रग ट्रैफिकर्स द्वारा बनाई गई है।

वायु दुर्घटना की जांच
स्वायत्त पानी के नीचे के वाहन, उदाहरण के लिए एयूवी एबीवायएसएस, लापता विमानों के मलबे, जैसे एयर फ्रांस फ्लाइट 447, और ब्लूफिन -21 एयूवी का इस्तेमाल मलेशिया एयरलाइंस फ्लाइट 370 की तलाश में किया गया था।

सैन्य अनुप्रयोग
अमेरिकी नौसेना के मानव रहित अंडरसी वाहन (यूयूवी) मास्टर प्लान ने निम्नलिखित यूयूवी के मिशन की पहचान की:

खुफिया, निगरानी, ​​और पुनर्जागरण
मेरा countermeasures
एंटी-पनडुब्बी युद्ध
निरीक्षण / पहचान
औशेयनोग्रफ़ी
संचार / नेविगेशन नेटवर्क नोड्स
पेलोड वितरण
सूचना संचालन
समय-महत्वपूर्ण हड़ताल

नौसेना मास्टर प्लान ने सभी यूयूवी को चार वर्गों में विभाजित किया:

मैन पोर्टेबल वाहन वर्ग: 25-100 एलबी विस्थापन; 10-20 घंटे धीरज; छोटे पानी शिल्प से मैन्युअल रूप से लॉन्च किया गया (यानी, एमके 18 मॉड 1 स्वॉर्डफ़िश यूयूवी)
हल्के वाहन वर्ग: 500 एलबी विस्थापन तक, 20-40 घंटे सहनशक्ति; आरएचबीबी से लॉन्च / रेट्रिवर सिस्टम या सतह जहाजों से क्रेन द्वारा (यानी एमके 18 मॉड 2 किंगफिश यूयूवी)
हेवीवेट वाहन वर्ग: 3000 एलबी विस्थापन तक, पनडुब्बियों से शुरू 4040 घंटे सहनशक्ति
बड़े वाहन वर्ग: 10 लंबे टन विस्थापन तक; सतह जहाजों और पनडुब्बियों से शुरू किया गया

वाहन डिजाइन
सैकड़ों विभिन्न एयूवी पिछले 50 या इतने सालों में डिजाइन किए गए हैं, लेकिन केवल कुछ कंपनियां वाहनों को किसी भी महत्वपूर्ण संख्या में बेचती हैं। लगभग 10 कंपनियां हैं जो अंतरराष्ट्रीय बाजार पर एयूवी बेचती हैं, जिनमें कॉंग्सबर्ग समुद्री, हाइड्रॉइड (अब कॉंग्सबर्ग समुद्री की पूर्ण स्वामित्व वाली सहायक कंपनी), ब्लूफिन रोबोटिक्स, टेलीडेन गाविया (जिसे पहले हाफमीन्ड के नाम से जाना जाता है), अंतर्राष्ट्रीय सबमरीन इंजीनियरिंग (आईएसई) लिमिटेड, एटलस Elektronik, और OceanScan।

वाहन पोर्टेबल लाइटवेट एयूवी से 10 मीटर की लंबाई के बड़े व्यास वाहनों के आकार में हैं। धीरज और सेंसर पेलोड क्षमता के मामले में बड़े वाहनों के फायदे हैं; छोटे वाहनों को कम रसद से काफी लाभ होता है (उदाहरण के लिए: समर्थन पोत पदचिह्न; लॉन्च और वसूली प्रणाली)।

कुछ निर्माताओं को ब्लूफिन और कॉंग्सबर्ग सहित घरेलू सरकारी प्रायोजन से फायदा हुआ है। बाजार प्रभावी ढंग से तीन क्षेत्रों में विभाजित है: वैज्ञानिक (विश्वविद्यालयों और शोध एजेंसियों सहित), वाणिज्यिक अपतटीय (तेल और गैस, आदि) और सैन्य आवेदन (मेरा countermeasures, युद्ध अंतरिक्ष तैयारी)। इनमें से अधिकतर भूमिकाएं एक समान डिजाइन का उपयोग करती हैं और क्रूज़ (टारपीडो-टाइप) मोड में संचालित होती हैं। 1 और 4 समुद्री मील के बीच की गति पर प्रीप्लाइड मार्ग का पालन करते समय वे डेटा एकत्र करते हैं।

वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध एयूवी में अमेरिका में वुड्स होल ओशनोग्राफिक इंस्टीट्यूशन द्वारा मूल रूप से विकसित छोटे रिमस 100 एयूवी जैसे विभिन्न डिज़ाइन शामिल हैं और अब वाणिज्यिक रूप से हाइड्रॉइड, इंक। (कॉंग्सबर्ग समुद्री की पूर्ण स्वामित्व वाली सहायक कंपनी) द्वारा उत्पादित किया गया है; कोंग्सबर्ग समुद्री और नार्वेजियन रक्षा अनुसंधान प्रतिष्ठान द्वारा विकसित बड़े ह्यूजिन 1000 और 3000 एयूवी; ब्लूफिन रोबोटिक्स 12-और-21-इंच व्यास (300 और 530 मिमी) वाहन और अंतर्राष्ट्रीय सबमरीन इंजीनियरिंग लिमिटेड अधिकांश एयूवी परंपरागत टारपीडो आकार का पालन करते हैं क्योंकि इसे आकार, उपयोग योग्य मात्रा, हाइड्रोडायनेमिक दक्षता के बीच सबसे अच्छा समझौता माना जाता है और हैंडलिंग की आसानी। ऐसे कुछ वाहन हैं जो मॉड्यूलर डिज़ाइन का उपयोग करते हैं, जिससे ऑपरेटरों द्वारा घटकों को आसानी से बदला जा सकता है।

बाजार विकसित हो रहा है और डिजाइन अब पूरी तरह से विकासशील होने के बजाय व्यावसायिक आवश्यकताओं का पालन कर रहे हैं। आने वाले डिज़ाइनों में निरीक्षण और प्रकाश-हस्तक्षेप (मुख्य रूप से अपतटीय ऊर्जा अनुप्रयोगों के लिए), और हाइब्रिड एयूवी / आरओवी डिज़ाइन के लिए होवर-सक्षम एयूवी शामिल हैं जो उनके मिशन प्रोफाइल के हिस्से के रूप में भूमिकाओं के बीच स्विच करते हैं। फिर, बाजार वित्तीय आवश्यकताओं और धन और महंगे जहाज के समय को बचाने के उद्देश्य से प्रेरित किया जाएगा।

आज, जबकि अधिकांश एयूवी असुरक्षित मिशनों में सक्षम हैं, ज्यादातर ऑपरेटर अपने निवेश पर घनिष्ठ निगरानी बनाए रखने के लिए ध्वनिक टेलीमेट्री सिस्टम की सीमा के भीतर रहते हैं। यह हमेशा संभव नहीं है। उदाहरण के लिए, कनाडा ने हाल ही में सागर के कानून के संयुक्त राष्ट्र सम्मेलन के अनुच्छेद 76 के तहत अपने दावे के समर्थन में आर्कटिक बर्फ के नीचे समुद्र तल का सर्वेक्षण करने के लिए दो एयूवी (आईएसई एक्सप्लोरर्स) की डिलीवरी ले ली है। इसके अलावा, अंडरवाटर ग्लाइडर जैसे अल्ट्रा-लो-पावर वेरिएंट, लिटोरल और ओपन सागर क्षेत्रों में हफ्तों या महीनों के लिए अप्रयुक्त होने में सक्षम होते जा रहे हैं, समय-समय पर सैटेलाइट द्वारा किनारे पर डेटा को रिले करने के लिए, वापस लेने से पहले।

2008 तक, एयूवी की एक नई कक्षा विकसित की जा रही है, जो प्रकृति में पाए गए नकल डिजाइन की नकल करता है। यद्यपि अधिकांश वर्तमान में अपने प्रयोगात्मक चरणों में हैं, लेकिन इन बायोमेमेटिक (या बायोनिक) वाहन प्रकृति में सफल डिज़ाइन की प्रतिलिपि बनाकर प्रणोदन और गतिशीलता में उच्च दक्षता प्राप्त करने में सक्षम हैं। ऐसे दो वाहन फेस्टो एक्वा जेली (एयूवी) और इवोलोगिक्स बॉस मंता रे हैं।

सेंसर
एयूवी स्वायत्तता नेविगेट करने और सागर की विशेषताओं को मानचित्रित करने के लिए सेंसर ले जाती है। विशिष्ट सेंसर में कंपास, गहराई सेंसर, पक्षियों और अन्य सोनार, मैग्नेटोमीटर, थर्मिस्टर्स और चालकता जांच शामिल हैं। कुछ एयूवी जैविक सेंसर से बाहर निकलते हैं जिनमें फ़्लोरोमीटर (क्लोरोफिल सेंसर के रूप में भी जाना जाता है), टर्बिडिटी सेंसर, और पीएच मापने के लिए सेंसर, और विघटित ऑक्सीजन की मात्रा शामिल है।

सितंबर 2006 में कैलिफ़ोर्निया में मोंटेरे बे में एक प्रदर्शन से पता चला कि एक 21-इंच (530 मिमी) व्यास एयूवी एक 400 फीट (120 मीटर) लंबी हाइड्रोपोन सरणी को तोड़ सकता है जबकि 6-गांठ (11 किमी / घंटा) क्रूज़िंग गति को बनाए रखता है।

पथ प्रदर्शन
रेडियो तरंगें बहुत दूर पानी में प्रवेश नहीं कर सकती हैं, इसलिए जैसे ही एक एयूवी डाइव्स अपने जीपीएस सिग्नल को खो देता है। इसलिए, पानी के नीचे नेविगेट करने के लिए एयूवी के लिए एक मानक तरीका मृत गणना के माध्यम से है। हालांकि पानी के नीचे ध्वनिक स्थिति प्रणाली का उपयोग कर नेविगेशन में सुधार किया जा सकता है। समुद्र तल के नेट के भीतर परिचालन करते समय बेसलाइन ट्रांसपोंडर तैनात किए जाते हैं, इसे एलबीएल नेविगेशन के रूप में जाना जाता है। जब एक समर्थन जहाज जैसे सतह संदर्भ उपलब्ध है, तो अल्ट्रा-शॉर्ट बेसलाइन (यूएसबीएल) या शॉर्ट-बेसलाइन (एसबीएल) पोजिशनिंग का उपयोग यह गणना करने के लिए किया जाता है कि उप-समुद्र वाहन सतह शिल्प की ज्ञात (जीपीएस) स्थिति के सापेक्ष है ध्वनिक रेंज और असर माप के माध्यम से। अपनी स्थिति के आकलन में सुधार करने के लिए, और मृत गणना (जो समय के साथ बढ़ता है) में त्रुटियों को कम करने के लिए, एयूवी भी सतह पर अपना स्वयं का जीपीएस तय कर सकता है। स्थिति सुधारों और सटीक हस्तक्षेप के लिए, बोर्ड पर एक जड़ें नेविगेशन प्रणाली एयूवी की गणना एयूवी स्थिति, त्वरण, और वेग के हिसाब से मृत गणना के माध्यम से की जाती है। अनुमान एक मापन मापन इकाई से डेटा का उपयोग करके किया जा सकता है, और एक डोप्लर वेग लॉग (डीवीएल) जोड़कर सुधार किया जा सकता है, जो समुद्र / झील के तल पर यात्रा की दर को मापता है। आम तौर पर, एक दबाव सेंसर ऊर्ध्वाधर स्थिति (वाहन गहराई) को मापता है, हालांकि गहराई और ऊंचाई भी डीवीएल माप से प्राप्त की जा सकती है। इन अवलोकनों को अंतिम नेविगेशन समाधान निर्धारित करने के लिए फ़िल्टर किया जाता है।

संचालक शक्ति
एयूवी के लिए कुछ प्रणोदन तकनीकें हैं। उनमें से कुछ ब्रश या ब्रश-कम इलेक्ट्रिक मोटर, गियरबॉक्स, लिप सील और प्रोपेलर का उपयोग करते हैं जो नोजल से घिरा हुआ हो सकता है या नहीं। एयूवी निर्माण में एम्बेडेड इन सभी भागों प्रणोदन में शामिल हैं। मॉड्यूलरिटी बनाए रखने के लिए अन्य वाहन एक थ्रस्टर इकाई का उपयोग करते हैं। आवश्यकता के आधार पर, थ्रस्टर प्रोपेलर टकराव सुरक्षा के लिए नोजल से लैस किया जा सकता है या शोर सबमिशन को कम करने के लिए, या उच्चतम स्तर पर दक्षता को बनाए रखने और निम्नतम स्तर पर शोर रखने के लिए इसे सीधे ड्राइव थ्रस्टर से लैस किया जा सकता है। उन्नत एयूवी थ्रस्टर्स के पास रोबोट की उचित मुहर की गारंटी के लिए एक अनावश्यक शाफ्ट सीलिंग सिस्टम है, भले ही मुहरों में से एक मिशन के दौरान विफल हो।

पानी के नीचे के ग्लाइडर्स सीधे खुद को प्रेरित नहीं करते हैं। अपनी उछाल और ट्रिम बदलकर, वे बार-बार डूब जाते हैं और चढ़ते हैं; एयरफोइल “पंख” गति को आगे बढ़ाने के लिए इस ऊपर और नीचे गति को परिवर्तित करें। उछाल का परिवर्तन आमतौर पर एक पंप के उपयोग के माध्यम से किया जाता है जो पानी ले सकता है या धक्का दे सकता है। वाहन के पिच को वाहन के द्रव्यमान के केंद्र को बदलकर नियंत्रित किया जा सकता है। स्लोक्यूम ग्लाइडर के लिए यह बैटरी को ले जाकर आंतरिक रूप से किया जाता है, जो एक स्क्रू पर घुड़सवार होते हैं। उनकी कम गति और कम बिजली वाले इलेक्ट्रॉनिक्स की वजह से, चक्र ट्रिम राज्यों के लिए आवश्यक ऊर्जा नियमित एयूवी के मुकाबले बहुत कम है, और ग्लाइडर के महीनों और ट्रांसोसिएनिक श्रेणियों का अंत हो सकता है।

शक्ति
आज उपयोग में आने वाले अधिकांश एयूवी रिचार्जेबल बैटरी (लिथियम आयन, लिथियम पॉलिमर, निकल धातु हाइड्राइड इत्यादि) द्वारा संचालित होते हैं, और बैटरी प्रबंधन प्रणाली के कुछ रूपों के साथ कार्यान्वित किए जाते हैं। कुछ वाहन प्राथमिक बैटरी का उपयोग करते हैं जो प्रति मिशन की पर्याप्त अतिरिक्त लागत पर धीरज से दोगुना प्रदान करते हैं। कुछ बड़े वाहन एल्यूमीनियम आधारित अर्ध-ईंधन कोशिकाओं द्वारा संचालित होते हैं, लेकिन इन्हें पर्याप्त रखरखाव की आवश्यकता होती है, महंगे रिफिल की आवश्यकता होती है और अपशिष्ट उत्पाद का उत्पादन होता है जिसे सुरक्षित रूप से संभाला जाना चाहिए। एक उभरती प्रवृत्ति सुपर कैपेसिटर के साथ विभिन्न बैटरी और पावर सिस्टम को गठबंधन करना है।