تنظيم أسطول من المستكشفين في أعماق المحيطات

من المرجح أن تستخدم المركبات اليابانية المستقلة تحت الماء نظام اتصال صوتي عالي المواصفات لنقل البيانات ، حيث يمكنها إرسال إشارات عبر مسافات طويلة عبر المياه ويجب أن تكون أكثر موثوقية في ظروف البحر.

يعمل الباحثون اليابانيون على رسم خرائط لقاع البحر الشاسع في البلاد وتحديد مواردها المعدنية بأساطيل من المركبات ذاتية القيادة تحت الماء (AUVs) ، مسترشدة بمركبات سطح قوية مستقلة.

تغطي البحار التي تشكل المنطقة الاقتصادية الخالصة (EEZ) حول اليابان مساحة 12 مرة أكبر من مساحة اليابسة في البلاد وتحتوي على رواسب كبيرة من المعادن الأرضية النادرة.

قد تكون هذه المعادن ، المستخدمة في العديد من الأجهزة ، حيوية لمستقبل حيث يتيح تصنيع المحركات المغناطيسية لتوربينات الرياح والمحركات الكهربائية وأنواع معينة من البطاريات القابلة لإعادة الشحن وغيرها من التقنيات ، الانتقال بعيدًا عن الوقود الأحفوري إلى طاقة أكثر استدامة و أنظمة النقل.

أشارت دراسات صغيرة في أعماق البحار بالفعل إلى أنه يمكن العثور على العديد من المعادن بالقرب من شواطئ اليابان. ومع ذلك ، فإن قاع البحر ينحدر بشكل حاد إلى أسفل من ساحل البلاد ، ومن المتوقع أن توجد رواسب أرضية نادرة في قاع البحر على بعد حوالي 6000 متر تحت السطح ، مما يمثل تحديًا كبيرًا.

تم تطوير مركبة السطح المستقلة KaiKoo بواسطة Mitsubishi Heavy Industries.

LOCATION ، LOCATION

سيحتاج كل AUV إلى معرفة موقعه الدقيق تحت الماء – وهو تحد في الأعماق لا يسمح للإشارات من الأقمار الصناعية لتحديد المواقع العالمية بالاختراق وحيث يمكن للتيارات القوية أن تكتسح السيارة بسهولة عن مسارها.

يقول توشيفومي فوجيوارا ، مدير قسم التكنولوجيا المتقدمة البحرية في المعهد الوطني للبحوث البحرية (NMRI) ، أحد المشاركين في المشروع ، إن هناك خطرًا كبيرًا من أن إحدى هذه الآلات عالية التقنية باهظة الثمن يمكن أن تتشوش وتضيع.

يمكن للسفن المأهولة مراقبة AUVs وتسهيل الاتصال ، ولكن هناك عددًا محدودًا من هؤلاء.

NMRI تستكشف طريقة بديلة. ستتم مراقبة الأساطيل الصغيرة من مركبات AUV باستمرار ، وإذا لزم الأمر ، يتم توجيهها مرة أخرى إلى المسار الصحيح بواسطة مركبة سطح مستقلة مخصصة من إنتاج شركة Mitsubishi Heavy Industries (MHI).

يتم تصميم أنظمة برمجيات الاتصالات بحيث يمكن لمركبة سطحية مستقلة التحكم في العديد من المركبات ذاتية القيادة تحت الماء من وكالات مختلفة.

في نهاية المرحلة الثانية من مبادرة حكومية ستبلغ ذروتها في عام 2022 ، هناك تجربة بحرية تشمل مركبة سطحية مستقلة تشرف على خمس مركبات AUV تعمل على عمق 2000 متر. الهدف النهائي هو أن يتم مسح قاع البحر بواسطة عدة مركبات سطحية مستقلة ، كل منها ترعى 10 مركبات AUV أو أكثر ، كما يقول فوجيوارا.

التوتر السطحي

تعتبر المركبات السطحية المستقلة القوية والموثوقة لمراقبة الأسطول المغمور أمرًا بالغ الأهمية. تم تكليف MHI بتصميمها وإنتاجها.

يوضح Tsukasa Hasegawa ، مدير مشروع في شركة.

يبلغ طول كل مركبة من المركبات السطحية المستقلة التابعة لشركة MHI حوالي 6 أمتار وعرضها 2 متر ، وهي أبعاد صغيرة نسبيًا لسفينة مخصصة للعمل في المحيط المفتوح. مصنوعة من البلاستيك المتين وخفيف الوزن المقوى بالألياف الزجاجية البحرية ، وقد تم تصميم السيارة لتتحقق في البحار الهائجة.

تعمل المركبات السطحية المستقلة ، التي يتم دفعها بواسطة دفعتين كهربائيتين بقوة 48 فولت ، مع سرعة إبحار أسطولها من مركبات AUV أثناء مسح قاع البحر. يحافظ محرك مولد الديزل على شحن البطارية لمدة خمسة أيام.

تحتاج المركبة السطحية ذاتية القيادة خفيفة الوزن من Mitsubishi للصناعات الثقيلة لتحمل الظروف القاسية في أعالي البحار.

يتم تحميل المركبة السطحية أيضًا بتقنيات الاتصال والموقع. وهي مجهزة بنظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية وتقنية وحدة القياس بالقصور الذاتي لتحديد المواقع ، بالإضافة إلى الكاميرا الكهروضوئية / الأشعة تحت الحمراء و LiDAR.

يساعد الجهاز الأخير في تحديد المسافات عن طريق إضاءة الهدف بضوء الليزر وقياس الانعكاس بأجهزة الاستشعار ، وهذا يساعد السيارة على تجنب الاصطدامات ويوجه الملاحة المستقلة.

يقول هاسيغاوا: “فيما يتعلق بالاتصال بين المركبات السطحية المستقلة والسفينة الأم الداعمة و / أو المحطة الأرضية ، فإن المركبات السطحية المستقلة لديها نظام LAN لاسلكي ، ونظام اتصالات عبر الأقمار الصناعية من Inmarsat ، ونظام اتصالات ساتلية Iridium للاستخدام في حالات الطوارئ”.

طور فريق MHI أيضًا البرنامج الذي يتحكم في حركة السيارة المستقلة عبر البحر. “قبل إنشاء خوارزميات لبرنامج التحكم ، اختبرنا نموذجًا – طوله حوالي 1.8 مترًا