6. Bố cục của luận án
1.3. Tổng quan về nguồn nănglượng cho thiết bị lặn tự hành AUV
Không giống như các thiết bị lặn có dây ROV, sự hoạt động của thiết bị lặn tự hành AUV bị giới hạn bởi nguồn năng lượng mà chúng có thể mang theo. Nguồn năng lượng là đặc điểm thiết kế rất quan trọng đối với thiết bị lặn tự hành AUV, vì nó quyết định phạm vi hoạt động và các nhiệm vụ thực hiện của AUV trong quá trình hoạt động. Nguồn năng lượng điển hình của AUV là pin/ắc quy, tuy nhiên cũng có một số AUV thử nghiệm với việc sử dụng động cơ chu kỳ khép kín, pin nhiên liệu, năng lượng hạt nhân… Các thông số quan trọng của hệ thống lưu trữ năng lượng điện trên AUV bao gồm năng lượng danh định (khối lượng của nguồn năng lượng/đơn vị khối lượng), dung lượng năng lượng (tổng số W/đơn vị khối lượng), điện áp nạp xả và các đặc tính khác. Để có được nguồn năng lượng cho AUV tối ưu bằng cách xác định hiệu suất của hệ thống điện trên AUV là khả năng mà nó có thể cung cấp tổng nguồn năng lượng cho AUV. AUV là thiết bị hoạt động trong môi trường nước, năng lượng hao phí khi hoạt động tỉ lệ thuận với tốc độ của AUV và do đó phạm vi của AUV sẽ phụ thuộc vào tốc độ hoạt động của thiết bị. Theo nghiên cứu [11, 12] cho thấy phạm vi này được cho bởi phương trình dưới đây.
Trong đó:
R: Phạm vi hoạt động của AUV (m) E: Năng lượng có sẵn (J)
Kd: Hệ số kéo
u: Tốc độ của AUV (m/s)
(1.1)
Do đó khi toàn bộ năng lượng được sử dụng cho động cơ đẩy, phạm vi hoạt động của AUV tỉ lệ nghịch với bình phương của vận tốc. Trong hầu hết các loại thiết bị lặn
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
tự hành, động cơ đẩy tiêu thụ nhiều năng lượng hơn tổng năng lượng của các thiết bị ngoại vi khác. Vì vậy, thiết bị lặn càng đi chậm thì nó có thể đi xa hơn. Tuy nhiên tùy từng loại AUV, có những yêu cầu tốc độ lớn từ 5-10 hải lý/giờ. Nhưng cũng có loại hoạt động ở 0,5-2 hải lý/giờ, khi đó chúng ta thấy rằng động cơ đẩy không phải là thiết bị tiêu thụ nhiều năng lượng nhất, mà có thể là các thiết bị ngoại vi như cảm biến, thiết bị dẫn đường, các thiết bị truyền dữ liệu,….. Theo [11] thì mô hình thiết bị lặn sau khi thêm phụ tải ta nhận được kết quả sau.
R = K P u (1.2)
Trong đó: Ph là phụ tải mà AUV có thể mang theo.
Mô hình thiết bị lặn cho thấy rằng đối với một nguồn năng lượng nhất định và phụ tải mang theo, phạm vi của AUV sẽ có điểm đạt cực đại.
Đối với các loại AUV sử dụng các nguồn năng lượng khác như động cơ nhiên liệu, phân tích hiệu suất nguồn năng lượng sẽ phức tạp hơn do các tổn thất liên quan đến động cơ. AUV chỉ hữu ích nếu nó có thể thu thập dữ liệu hiệu quả, thực hiện được các nhiệm vụ mà người thiết kế đặt ra như: thu thập dữ liệu, giám sát, khảo sát và các nhiệm vụ khác, điều đó có nghĩa là các cảm biến, các thiết bị ngoại vi có thể hoạt động ở tốc độ hoạt động của AUV. Do đó, hệ thống nguồn năng lượng của AUV phải được điều chỉnh cho phù hợp với tùy từng ứng dụng cụ thể của AUV [13].
Như vậy mỗi loại AUV khác nhau, tùy từng thời điểm ra đời của nó thì sử dụng loại nguồn năng lượng khác nhau phù hợp với yêu cầu, phù hợp với điều kiện và nhiệm vụ mà người thiết kế đặt ra.