بخشی از مقاله
.1 مقدمه
رباتهاي زیر آبی - 1AUV - در اندازهها و ابعاد متفاوت و با گسترهي متنوعی از فناوريها و امکانات در سالهاي اخیر طراحی، ساخت، آزمایش و بکارگیري شدهاند و حتی در برخی موارد به تولید صنعتی رسیدهاند. انواع این رباتها از نمونههاي کوچک و سادهاي که صرفا مجهز به دوربین فیلمبرداري کوچکی هستند تا گونههاي پیشرفته و بسیار پیچیدهاي که در اعماق بیش از شش هزار متري دریا امکان انجام عملکردهاي متنوع و متعددي را دارند، شامل میشوند.
به دلیل پرهزینه بودن رباتهاي زیرآبی با قابلیتها و تواناییهاي متنوع، در سالهاي اخیر تلاشهایی براي ساخت رباتهاي زیرآبی با صرف هزینهي پایین صورت پذیرفته است. این رباتها از فناوري بسیار پیچیدهاي در حوزههاي سازه، هیدرودینامیک، کنترل، هدایت، ناوبري، ارتباطات، انرژي و غیره برخوردار هستند و به دلیل قابلیتهاي زیاد، کاربردهاي گستردهاي در صنایع فراساحلی و حوزههاي تحقیقاتی دارند.
در حال حاضر این رباتها بخش بسیار مهم و قابل اعتمادي را از صنایع ساحلی و فراساحلی تشکیل میدهند که توسط نهادهاي تجاري، دولتی و دانشگاهی مورد استفاده قرار میگیرند. رباتهاي زیرآبی، امروزه طیف متنوعی از وظایف محوله مانند محیط شناسی و بستر شناسی دریا، جستجوي افراد مغروق در دریا، هیدروگرافی بستر دریا، بررسی تجمع ماهیان خاویاري و تعمیر تاسیسات پیچیدهي زیردریایی صنایع نفت و گاز را به انجام میرسانند
عموما رباتهاي زیرآبی براي انجام ماموریتهایی از قبیل مشاهدات زیردریایی جهت کمک و حصول اطمینان از ایمنی و سلامت غواص، مطالعات متنوع و جمعآوري اطلاعات مربوط به محیط زیست و شیلات، دریاشناسی و اقیانوسشناسی بکار میروند.
با توجه به گسترش استفاده از این رباتها در کارهاي دریایی روشهاي مختلفی جهت به آب اندازي و هدایت آنها به اعماق دریا بکار میرود .[3] بنابراین نیاز است که از مکانیزمی مناسب جهت به آب انداختن آنها استفاده شود که از اطمینان بالایی برخوردار باشد. در این پژوهش، مراحل طراحی و تحلیل و ساخت سامانه رهاساز رباتهاي زیرآبی و شناور حامل سامانه رهاسازي رباتهاي زیرآبی در عمقهاي متفاوت در دریا با روش اجزاي محدود بررسی شده و سپس سامانه مورد مطالعه ساخته شده است.
.2 طراحی سامانهي رهاساز رباتهاي زیر آبی
شکل - 1 - شماتیک سامانه رهاساز ربات زیرآبی مورد مطالعه در این پژوهش را نشان میدهد. جهت جلوگیري از تاثیر جریانات آب در زیر دریا بر روي آن، طراحی به گونهاي انجام شده است که کل سامانه در داخل آب، وزنی حدود 500 کیلوگرم داشته باشد. به دلیل آنکه وزن کل سامانه طراحی شده از 500 کیلوگرم بیشتر بوده، جهت تنظیم این وزن، از مخزن بویانسی جهت تولید بویانسی مثبت استفاده گردید. همچنین صفحات درگ، جهت استهلاك حرکت هاي دروانی و طولی سامانه - حرکت رول و پیچ - در زیر آب، طراحی گردیدهاند.
شکل - 1 سامانهي رهاساز ربات زیر آبی: الف - سازه نگهدارنده ربات زیر آبی ب - مخزن بویانسی ج - صفحات درگ دورانی د - صفحات درگ طولی
.3 طراحی شناور حامل سامانه رهاساز
شکل - 2 - طرح شناور حامل سامانه رهاساز مورد مطالعه در این مقاله را نشان میدهد. این شناور شامل قسمتهاي اسکلت فلزي، مخزن شناوري، مجموعهي وینچ - شامل موتور، گیربکس، چین بلاك،کابل - و تیرهاي عرضی نگهدارنده به همراه سیستم قفل کن میباشد 4]و.[5 سازه این شناور بهگونهاي طراحی شده است که قابلیت تحمل نیروهاي مختلف در مراحل گوناگون عملیات را داشته باشد. این سازه متشکل از مجموعهاي از تیرهاي قوطی شکل است که در نهایت بصورت یک سازه خرپایی ساخته شده است. شناوري این سازه به کمک نیروي بویانسی حاصل از یونولیتهایی که در آن تعبیه شده تامین گردیده است.
براي تحلیل این سازه، شرایط و مقدار بارگذاري وارد بر آن مشخص شده و سپس روش تحلیل و نحوه مدلسازي آن تعیین شده است . در ادامه، با تعیین معیار ارزیابی استحکام سازهاي بررسی گردیده است که طرح مورد نظر قابلیت تحمل بارگذاري را داشته باشد. در شکل - 3 - مجموعه شناور حامل و سامانه رهاساز رباتهاي زیرآبی بصورت مونتاژ شده نشان داده شده است.
شکل - 2 شناور حامل سامانهي رهاساز رباتهاي زیرآبی: الف - بدنه اصلی ب - مجموعهي وینچ ج - تیرهاي عرضی نگهدارنده سامانهي رهاسازي قبل از عمقروي در دریا
شکل - 3 مجموعه شناور حامل و سامانهي رهاساز رباتهاي زیرآبی
.4 مکانیزم رهاسازي ربات زیرآبی از سامانه رهاساز
در مرحله اول مطابق شکل - 4 - ابتدا سامانه رهاساز با استفاده از چین بلاك اندکی از روي تیرهاي عرضی به سمت بالا برده میشود تا تیرهاي عرضی از روي سامانه شناور حامل به سمت بیرون باز شوند - شکل. - 5 سپس سامانه رهاساز توسط چین بلاك بر روي آب شناور شده تا مخزن بویانسی بطور کامل در آب فرو رود. مخزن بویانسی بگونهاي طراحی شده است که پس از غرق شدن سامانه رهاساز، از وزن آن تا اندازهاي که توسط وینچها قابل تحمل باشدکاسته شود - وزن قابل تحمل توسط وینچها 500 کیلوگرم میباشد و وزن ظاهري سامانه رهاساز 1/5 تن می باشد - . پس از غرق شدن سامانه رهاساز ، این سامانه با کمک وزن ظاهري و کنترل سرعت آن به وسیله وینچها، به عمق مورد نظر هدایت میشود - شکل . - 6 پس از رسیدن سامانه رهاساز به عمق موردنظر، ربات زیرآبی با استفاده از سیستمهاي کنترل و هدایت به بیرون رانده می-شود تا وظایف محوله را انجام دهد.
