음향방출

Acoustic release
고토크 전기 모터로 작동하는 방음 장치의 스케치.

음향 방출은 해저에서 계측기를 배치하고 그에 따른 복구를 위한 해양학 장치로, 음향 명령 신호에 의해 원격으로 복구가 트리거된다.[1]

일반적인 해제장치는 고전압 전기 모터에 의해 앵커 해제를 위해 개방된 (빨간색) 후크, 배터리 하우징(긴 회색 실린더) 및 수화로 구성된다.

운영방법

그림 1: 음향방출장치 작동방법
  • 배포 단계: 악기 꾸러미가 해저에 내려져 있다. 포장의 주요 구성요소는 조립체를 가라앉힌 다음 해저에 단단히 고정시킬 수 있는 앵커 중량, 제어소로부터 앵커 중량을 떨어뜨리는 원격 명령을 수신할 수 있는 음향 해제 장치, 전개 후 복구될 기기 또는 페이로드, 그리고 다음이 플랜테이션 장치다.hich는 조립체를 해저에서 똑바로 세워놓고, 전개 막바지에 조립체를 표면으로 되돌릴 수 있게 한다.
  • 작업 단계: 계기 패키지는 해저에 있다. 이 단계는 애플리케이션에 따라 분에서 수 년까지 지속될 수 있다. 이제 계측기 패키지는 일반적으로 무인화되어 관찰 또는 작업을 수행한다.
  • 복구 단계: 이 단계 동안 관제소에 의해 음향 명령이 내려진다. 제어 스테이션은 일반적으로 보트에 있지만 다이버에 의해 작동되거나 ROV에 장착되는 장치일 수도 있다. 수신 및 확인 시, 음향 방출은 앵커 중량을 떨어뜨리는 메커니즘을 트리거한다. 이제 계기 패키지의 나머지 부분은 복구를 위해 부양 장치에 의해 표면으로 다시 운반된다.

역사 및 사용

해양학을 위한 음향방출물의 초기 사용은 1960년대에 보고되었는데,[2] 그 때 심해류는 선박용 기구가 아닌 해저에 탑재된 해류로 더 정확하게 측정할 수 있다고 인식되었다. 분명한 회복수단은 해저기기와 연결된 표면표지 부표를 사용하는 것이었지만, 선박 통행량이 많거나 얼음 버그가 있는 지역에서는 이것이 문제가 되는 것으로 판명되었다. 음향방출은 그 문제를 해결하기 위한 방법이 되어 현재의 계량기가 연구용 선박이 돌아와 원격명령으로 계측기 방출을 촉발할 때까지 몇 주 이상 해저에서 방치할 수 있게 되었다. 물리 해양학을 기술하는 책에서 저자인 피카르드와 에머리는 회복 단계를 생생하게 묘사한다.

배치된 계류장의 일반 위치로 돌아가면 과학자는 방출 시 음향 시스템을 재활성화하여 계류장의 위치를 더 잘 파악하고 방출 준비가 된 상태인지 확인하기 위해 계류 시스템을 사용할 것이다. 준비되면 해제 또는 와이어 절단 메커니즘이 활성화되고 계류가 표면으로 자유롭게 상승할 수 있다. 계류가 수면 위로 떠오르기를 기다리는 동안 많은 긴장된 순간들이 있다; 계류가 물속에서 낮게 떠다니기 때문에 발견하기가 어려울 수 있기 때문에 보통 그것을 찾는데 도움을 주는 무선 송신기와 빛을 가지고 다닌다.

오늘날 어쿠스틱 릴리즈는 해양학이나 해양학에서 모두 널리 사용되고 있다. 적용 범위가 다양하며 개별 기기 회수부터 인양 작업까지 다양하다. 보다 최근의 기술 발전은 현재 대량으로 배치되어 있는 소형 장치의 도입으로 귀결되었다. 예를 들어, Pfleger 환경 연구소는 캘리포니아의 Channel Islands에 어류 이동 모니터링을 위해 96개의 어쿠스틱 수신기를 배치했으며, 어쿠스틱 릴리즈는 데이터 다운로드 및 서비스를 위해 다이버 깊이를 넘어 수신기를 정기적으로 복구하는 데 사용된다.[3]

해제 메커니즘

모든 음향 방출의 중심 요소는 방출 메커니즘이다. 해제 메커니즘의 기능은 게이트를 열어 앵커 라인과 부착된 앵커 중량을 해제하는 것으로, 현재 부력 어셈블리가 표면으로 이동할 수 있게 한다. 또한 이러한 용도의 변화도 있는데, 광하중 방출은 기구에 부착된 강한 테더를 따라 표면으로 이동하는 플롯 구를 자유롭게 한다. 구체는 회수되고 무거운 기구는 윈치를 사용하여 승선한다.

해제 메커니즘의 일반적인 기능은 특허 받은 메커니즘인 퓨즈 링크 릴리즈의 예를 사용하여 그림 2에 나타나 있다.[4] 해제하기 전에 퓨즈 와이어(B)에 의해 레버(A)가 닫힌 위치로 유지된다. 방출을 촉발하기 위해 약 14kW의 전기 충격을 퓨즈 와이어를 통과시켜 몇 밀리초 안에 녹거나 증발시킨다. 이제 레버를 자유롭게 열 수 있으며(계기기의 부양력에 의해), 앵커 또는 기타 해제 라인(C)을 해제한다.

해제 메커니즘의 설계 목표는 적절한 하중 비율을 제공하면서 최대 신뢰도를 제공하는 것이다. 해제 메커니즘은 부품의 움직임을 손상시킬 수 있는 생물학적 불링 또는 부식으로 인해 실패할 수 있으며, 설계자가 저항 극복을 위해 높은 토크를 가하거나 점유할 수 있는 이동 부품의 수를 최소화하여 대응하려고 하는 고장 모드. 그러나 고장은 장치의 결함을 야기할 수 있는 연결 및 해류 또는 서지 같은 사용 요소와 환경 때문에 발생한다.

공통음향 방출 메커니즘의 특성
그림 2: 여기에 폐쇄 또는 해제 전 위치에 표시된 해제 메커니즘의 예 해제하기 위해, 전기의 흔들림이 퓨즈 와이어(B)를 녹여 레버(A)가 앵커 라인 부착 루프(C)를 열고 해제할 수 있도록 한다.
 메커니즘형식 방법 및 특성 샘플 장치
고토크 모터 모터가 튼튼하면 대문이 열린다. 모터 방출은 수천 파운드까지 무거운 짐을 처리할 수 있다. 그러나 움직이는 부품이 여러 개 들어 있어 비교적 복잡하고 부피가 크다. 모터 구동식 메커니즘은 수많은 제조업체에 의해 사용된다. Benthos 865, iXblue 음향 릴리즈, Sonardyne ORT, TOART 및 LRT, ORE CART, ORE 8242
퓨저블 링크 전선은 강한 전기 충격을 이용하여 빠르게 녹거나 증발된다. 이 메커니즘은 빠른 연기, 매우 콤팩트하며, 하나의 움직이는 부분으로, 단순하다. 그러나 일반적으로 수십 파운드에서 100 파운드의 하중 한계는 기계적 장점을 사용하지 않는 한 이 방출을 더 작은 기기로 제한한다. 사막 별 시스템 ARC-1
전해 침식 앵커 라인을 고정하는 스테인리스강 와이어 루프는 DC 전류에 의해 전해질 수 있다. 이 메커니즘은 움직이는 부품 없이 매우 간단하다. 그러나 침식 과정은 수분이 소요되며 물 염도에 의존한다. 퓨즈 링크 해제와 마찬가지로, 이 해제장치는 일반적으로 가벼운 부하로 사용된다. 해저소닉 AR-60

프로젝트별 선택 기준

음향 방출을 위한 애플리케이션은 상당히 다양할 수 있으며, 그에 상응하여 특정 작업의 요건에 가장 잘 맞도록 기기가 설계되고 선택된다. 공통 설계 및 선택 특성은 다음과 같다.

그림 3: 표면 제어 스테이션의 일부인 음향 변환기를 보트 측면 위로 내려 음향 방출과의 통신을 설정한다.
그림 4: 방음 질문기(A)가 ROV에 장착되어 방음 해제 시 ROV가 홈인하여 방음 실패 시 관찰하거나 복구할 수 있다.

음향 전송 범위 및 신뢰성: 음향 명령 전송은 소리가 물을 통해 쉽게 이동함에 따라 해제 명령을 발행하는 데 사용된다. 전송 범위는 기기에 도달하기에 충분해야 한다. 개별 릴리스는 고유 식별자 코드로 식별되며, 다수의 릴리스 전개 시 또는 우발적 또는 무단 릴리스가 문제가 될 수 있는 지역에서 사용 가능한 코드의 수와 보안이 기준이 될 수 있다. 또한 얕은 물 방출을 위한 명령 전송 시스템은 신호를 손상시킬 수 있는 다중 경로 전파(반복 또는 에코)에 내성을 가져야 한다.

배터리 수명: 음향 방출은 일반적으로 충전식 또는 교체식 배터리로 작동된다. 배터리 수명은 예상 전개 기간과 합당한 안전 여유도를 포함하기에 충분해야 한다. 모델에 따라 배터리 수명은 몇 주부터 몇 년까지 다양할 수 있다.

제어 스테이션: 음향 방출은 일반적으로 수중 음파 탐지기(그림 3)를 물로 낮추어 표면 선박에서 제어할 수 있다. 그러나 일부 릴리스에서는 ROV와 같은 수중 차량에 질문기를 장착하는 옵션도 제공한다(그림 4). 방출이 표면화되지 않으면 수중 차량을 전개할 수 있고 범위 지정 기능을 사용하여 고정된 계측기를 홈인할 수 있으며, ROV 조작기 또는 다른 방법을 사용하여 복구할 수 있다.

깊이 등급: 음향 방전은 운영 현장의 수압을 견뎌야 한다. 깊이 등급은 300m 이하에서 최대 해양 깊이까지 다양할 수 있다.

하중 비율: 음향 방출은 특정 최대 하중을 처리하도록 설계된다. 더 큰 계측기의 전개는 일반적으로 더 높은 부하 정격을 요구한다. 해제장치의 신뢰성 있는 작동에 필요한 최소 하중 비율도 가질 수 있다.

고장 저항: 음향 방출을 위한 고장 모드는 적용 분야와 현장마다 다르다. 예를 들어 스테인리스강 부품은 음산수에서 틈새 부식이 발생할 수 있다. 얕은 물 부위에서 사용되는 방출은 담수나 깊은 물에서 사용되는 방출보다 메커니즘을 방해할 수 있는 생물학적 불링의 영향을 더 많이 받는다. 얕은 수역도 급류에 의한 계류에서 기계적 힘에 더 많이 노출된다.

범위 및 상태 보고 기능: 일부 음향 릴리즈는 원격 범위 조정 및 상태 보고 기능을 제공한다. 현장에 도착하는 즉시 특정 방출을 조회하고 거리를 결정할 수 있다. 배터리 잔량 또는 해제 메커니즘 상태와 같은 작동 매개변수도 보고될 수 있다. 이 정보는 해제 후 쉽게 복구할 수 있도록 기기 위에 표면 혈관을 배치하거나 기기의 상태 및 상태를 평가하는 데 사용할 수 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ 로드아일랜드 대학교 http://www.dosits.org/gallery/tech/bt/ar1.htm 웨이백머신에 2009-02-23 보관
  2. ^ 기술 물리 해양학: 소개, 5판 112-113페이지, ISBN0-7506-2759-X
  3. ^ 어쿠스틱 태그 추적 어레이의 배치 및 유지관리 방법: 캘리포니아 채널 아일랜드의 예, Michael L. 도미에, 해양기술학회지 39권 1위(2005년 봄)
  4. ^ 미국 특허 7,138,603: 수중 퓨즈 링크가 있는 커플링된 물체를 원격으로 디커플링하는 장치, 데저트 스타 시스템,