В настоящее время при освоении Мирового океана решается широкий круг научных и технических задач. К научным относятся задачи связанные с изучением океана и водной среды, ее параметров и процессов, происходящих в ней. Например: исследование тепловых потоков, исследование формирования планктоновых полей, изучение подводных течений, изучение миграции живых организмов и т.д. К техническим относятся задачи связанные с исследованием состояния и диагностикой различных подводных технологических объектов таких, как нефтегазовые платформы, магистральные нефтегазопроводы, а также исследование состояния других технических сооружений таких, как пирсы, причалы и т.д. В последнее время для решения этих задач начинают использовать подводные планирующие зонды (ППЗ), как средства доставки научной и технической аппаратуры в место исследования.
Движение ППЗ основано на изменении положения центра тяжести в продольном и поперечном направлении, создавая необходимый крен и дифферент, и изменении плавучести, обеспечивая необходимую скорость движения. На движение ППЗ затрачивает небольшое количество энергии, поэтому зонд может находиться под водой длительное время без всплытия на поверхность для подзарядки и передачи информации [1, с. 66].
Для выполнения поставленных научных и технических задач разработано большое количество моделей, на основании которых разрабатывается программное обеспечение, которое дает возможность изменять траекторию движения зонда. Указанные модели позволяют зонду осуществлять перемещение в водной среде с момента погружения до момента всплытия в заданный момент времени. Они учитывают рельеф дна, влияние боковых течений на траекторию движения зонда и т.д.
Однако при всплытии зонда может возникнуть непредсказуемая ситуация связанная со случайным появлением в месте всплытия различных механических предметов, а также изменение поверхностного состояния водной среды. В результате чего ППЗ может войти в механический контакт с указанными предметами. К таким предметам относятся: дрейфующие на поверхности стволы деревьев, транспортные средства (яхты, лодки, корабли и т.п.), плавающие бочки, ледяные глыбы, айсберги и т.д. Такой механический контакт с различными предметами назовем риском. Риски могут возникнуть при наличии случайных предметов на поверхности, так как расположение детерминированных предметов вносится в программу движения ППЗ. Кроме плавающих предметов риск создает сильное волнение, вызванное штормом и ураганом. Данные риски могут привести к повреждению зонда или даже к его гибели.
Поэтому при разработке алгоритмов управления, моделей формирования траектории движения зонда необходимо учесть этот фактор и внести его в ПО.
Данная статья посвящена классификации и анализу основных рисков, а также методов их предотвращения при всплытии зонда.
Рассмотрим, какие риски возникают на поверхности при всплытии ППЗ, а также в каких областях применения зонда эти риски могут произойти.
Для ППЗ характерны 3 области применения:
- вблизи берега (глубины не превышают 100 м);
- вдали от суши (глубины превышают 100 м);
- в техногенных районах.
Вблизи берега ППЗ могут использоваться, например, при археологических исследованиях, для поиска и изучения затонувших предметов.
Проведенный анализ показывает, что вблизи берега наиболее вероятны такие риски как: контакт с плавающими на поверхности бочками, стволами деревьев, тростниковыми островами, различными обломками и т.д.
Столкновение с данными предметами может привести к повреждению зонда, выходу его из строя или к потере зонда.
Так как ППЗ имеет ограниченную грузоподъемность и энерговооружение, то на зонд невозможно установить аппаратуру, которая определяла бы, что происходит на поверхности при всплытии. Как правило, зонд всплывает под некоторым углом к поверхности, что затрудняет регулирование скорости всплытия и избежания рисков. Поэтому целесообразно использовать методы, которые позволяют избежать возникновения данных рисков. К такому методу относится метод горизонтального всплытия. В данном методе в определенный момент времени на глубине примерно 5-7 м от поверхности зонд переводится в горизонтальное положение, то есть дифферент равен нулю, и медленное всплытие осуществляется за счет изменения плавучести. При этом скорость всплытия и глубина контролируется при помощи глубиномера, которым, как правило, оснащен ППЗ.
Если при отрицательной плавучести не достигнув поверхности, зонд прекратил свое всплытие, то, следовательно, он вошел в контакт с каким-то предметом, находящимся на поверхности. Зная расстояние от поверхности до места положения зонда под водой можно оценить геометрические размеры предмета в вертикальной плоскости. В этом случае незамедлительно увеличивается отрицательная плавучесть для погружения зонда и прекращению контакта с предметом. Подобный метод всплытия необходимо использовать во всех случаях применения ППЗ.
Также большое влияние на работоспособность и жизнеживучесть ППЗ оказывает волнение. Особенно волнение опасно в прибрежных районах, где возникают отраженные волны. При всплытии зонда могут возникать резкие колебания, броски вправо и влево, что может привести к смещению аппаратуры зонда, возникновению дифферента. Возникший дифферент может повернуть зонд и поставить его под неким углом к поверхности, что при создании отрицательной плавучести приведет к тому, что зонд начнет двигаться по непредсказуемой траектории, что может привести к его потере.
Если глубина начнет неравномерно изменяться (колебаться), то, следовательно, на поверхности происходит волнение. На основании заложенной программы, которая анализирует амплитуду и частоту колебания зонда по глубине, принимается решение о погружении зонда в безопасную зону, где зонд остается в режиме ожидания или продолжает свое движение по заданной программе.
Далее рассмотрим, какие риски возможны при работе зонда вдали от суши.
Вдали от суши к предметам и объектам, с которыми зонд может войти в контакт относятся: крупные морские животные, оторванные льдины, айсберги, различные транспортные средства, скопление водорослей и т.д. Столкновение с данными предметами и объектами также может привести к повреждению зонда и его аппаратуры, а также к гибели зонда. В данной ситуации также рекомендуется использовать горизонтальный метод всплытия, описанный выше.
Для предотвращения контакта с известными движущимися транспортными средствами такими, как сухогрузы, баржи, пассажирские корабли, необходимо внести в программу зонда расписания и маршруты их движения.
Особую опасность представляют техногенные районы, где зонд должен осуществлять сложные траектории движения в малых акваториях.
В техногенных районах к предметам, с которыми зонд может войти в контакт относятся: буровые платформы, суда находящиеся в гаванях и пирсах, различные транспортные средства, устричные фермы, рыболовецкие сети и т.д.
Столкновение с данными предметами может привести к повреждению зонда, выходу его из строя или к потере зонда.
Нахождение буровых платформ и других известных объектов, а также известные расписания и маршруты движения судов, также необходимо внести в программу движения ППЗ.
В техногенных районах всплытие зонда необходимо осуществлять очень медленно, так как выступающие части предметов могут повредить зонд даже на достаточно больших глубинах, поэтому рекомендуется осуществлять горизонтальное всплытие.
В областях, где непредвиденно могут появиться различные транспортные средства целесообразно оснастить ППЗ микрофонами, которые будут включаться на определенной глубине для прослушивания океана и иметь в памяти картотеку различных звуков, которые позволят определить наличие в зоне всплытия какого-либо транспортного средства. В опасных областях также рекомендуется использовать систему ультразвуковой, телевизионной или электромагнитной локации.
Таким образом, на основании произведенных исследований, при разработке моделей движения необходимо создать дополнительные программы, которые будут осуществлять изменение движения зонда при всплытии с целью предотвращения всевозможных рисков.
Список литературы:
- Куликовский К.Л. Метод измерения угла отклонения траектории движения подводного планирующего зонда от заданной в зоне действия боковых течений/ К.Л. Куликовский, О.В. Матвеев, Ф.Н. Долгов; Теоретические и прикладные аспекты современной науки, — Белгород, 2015. – С. 66-69.[schema type=»book» name=»АНАЛИЗ РИСКОВ ПОВРЕЖДЕНИЯ ПОДВОДНОГО ПЛАНИРУЮЩЕГО ЗОНДА ПРИ ВСПЛЫТИИ И МЕТОДЫ ИХ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ» description=»Проанализированы возможные риски при всплытии подводного планирующего зонда. Проведена классификация данных рисков. Предложены методы предотвращения данных рисков.» author=»Куликовский Константин Лонгинович, Долгов Федор Николаевич, Матвеев Олег Вадимович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-02″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_27.06.2015_06(15)» ebook=»yes» ]