Lander Lab Nr. 4: Unterwasserfreisetzungen

Kevin Hardy gründete Global Ocean Design nach einer Karriere bei Scripps...

2. November 2022

Abbildung 1. Der benthische Lander des Schmidt Ocean Institute wird von R/V Falkor für einen Betriebstest eingesetzt. Syntaktische Flotation hoch, integrierte akustische Auslösung niedrig und das entbehrliche Ankergewicht, das unter dem Plattformdeck aufgehängt ist. Das negative Gewicht des Auslösers wird zum Trimmen nahe der Mittellinie platziert und niedrig positioniert, um als Gegengewicht für Stabilität zu dienen. Auf dem weißen HDPE-Rahmen in Marinequalität sind keine Instrumente montiert. Nach dem Test wird das Ankergewicht für die Bergung vorbereitet. (Foto von

„Wir können alles auf den Grund des Ozeans bringen“, witzelte Don Walsh, Pilot Nr. 1 von Bathyscaphe Trieste. „Der Trick besteht darin, es zurückzubekommen.“ Eine Freigabe ist die Art und Weise, wie wir unseren Lander zurückbekommen. Das Ankergewicht muss abgeworfen werden, damit der selbstschwimmende Lander wieder an die Oberfläche schwimmen kann. Das ist die primäre Aufgabe eines Release. Releases dienen anderen sekundären Zwecken. Sie werden verwendet, um Aktionen einzuleiten, z. B. das Ausfahren eines Fallarms, das Schließen eines Wasserprobenehmers oder einer Tierfalle oder das Auslösen einer Oberflächenboje oder einer Hydrophonschnur.

Die Scripps-Forscher Mantyla und Reid berichteten 1977 über eine clevere Adaption der Timer-Auslöser auf See. Bei Messungen des Salzgehalts, des Sauerstoffs und der Silikate im Marianengraben stellten sie fest, dass das sich verjüngende Drahtseil der hydrografischen Winde nicht lang genug war, um nach unten zu reichen 10 km. Ingenieur Dave Muus schlug vor, ein John Issacs „Monster Camera“-freies Fahrzeug, eine Kette von Komponenten, die eher einem kurzen Liegeplatz als einem Ozeanlander ähnelt, so zu modifizieren, dass es eine Reihe von Niskin-Flaschen transportieren kann. Eine Timer-Auslösung des Boten war auf 30 Minuten nach der voraussichtlichen Ankunftszeit auf dem Meeresboden eingestellt. Eine zweite Timer-Auslösung wurde eingestellt, um den Anker 10 Minuten später fallen zu lassen. Dave baute das kostenlose Fahrzeug auf und setzte es ein. Es funktionierte. Die Forscher fanden sekundäre Vorteile: Das Fahrzeug sank und stieg doppelt so schnell wie das Aus- und Einholen der Winde, während die Wasserprobenehmer viel näher am Boden platziert werden konnten. Sie manipulierten und setzten ein zweites Mal ein. Es hat wieder funktioniert. Releases sind sowohl als kommerzielle Produkte als auch als hauseigene kundenspezifische Lösungen erhältlich. Sie können in funktionale Kategorien eingeteilt werden: Akustisch, Timer, magnetisch, elektrolytisch, galvanisch, Schmelzsicherung, Druck, schmelzbar und auflösbar.

Entbehrliche elektrische Auslöseelemente können ein Brenndraht (auch bekannt als korrosive Verbindung, galvanische Verbindung) und eine Schmelzverbindung oder ein „Blitzdraht“ sein.

Eine Veröffentlichung kann in eine Handvoll Elemente unterteilt werden.

Akustische Veröffentlichungen

Heutzutage sind viele kommerzielle Akustikveröffentlichungen erhältlich.

Die meisten im Handel erhältlichen Versionen werden als vollständig integriertes Paket geliefert, beispielsweise der EdgeTech 8242XS. Das Design ermöglicht die direkte Aufnahme der Inline-Last durch das Auslösegehäuse. Die Leitungsspannung wird durch einen schweren Metallkäfig an der Oberseite um das Hydrophon herum geleitet. Der Käfig dient auch dazu, den Keramikwandler vor Stößen zu schützen. Der Wandler wird oben platziert, um eine klare Sicht auf die Oberfläche für die akustische Kommunikation zu ermöglichen. Abbildung 2. Der akustische Auslöser EdgeTech 8242XS. (Foto von Edgetech)

Die Entriegelung kann mit einer zweiten Entriegelung verdoppelt werden, um kritische Funktionen zu unterstützen, oder mit einer starken Rückseite kombiniert werden, um die Tragfähigkeit von 12.000 Pfund auf ein Vielfaches höher zu erhöhen. Typische Ankergewichte für Lander liegen jedoch unter 100 Pfund, sodass Größe, Kosten und Gewicht etwas übertrieben sind. Manche halten rotierende Wellendichtungen für eine Schwachstelle, obwohl ich bei den zahlreichen Seereisen, an denen ich teilgenommen habe, noch nie erlebt habe, dass diese versagen. Der Auslöser fungiert auch als Transponder und bietet eine Entfernungsmessungsfunktion. Jeder, der schon einmal auf See war, wird zustimmen, dass das ein weiterer Vorteil ist: Ein Ping bedeutet viel, wenn er vom Grund des Ozeans kommt. Akustische Auslöser verfügen über einen riesigen Satz einzigartiger Sende-/Empfangsfrequenzen, Befehlscodes und mehrere Frequenzen, um Umgebungsgeräuschfelder zu unterdrücken, sodass sie innerhalb der akustischen Reichweite voneinander sicher verwendet werden können. Es ist ratsam, eine Tabelle mit Herstellern, Freigabecodes und Häufigkeiten zu erstellen und diese dann zu vergleichen, insbesondere wenn mehrere Gruppen an einer gemeinsamen Operation beteiligt sind.

Akustische Auslöser werden für Langzeiteinsätze bevorzugt, bei denen der Lander bis zur Rückkehr des Schiffes sicher am Boden bleibt. Dies ermöglicht Änderungen der Schiffsfahrpläne, schlechtes Wetter, unerwartete Schiffsprobleme, die Gesundheit der Besatzung sowie Murphy und seine Scherzfreunde. Der obere Teil einer akustischen Auslösung ist eine passende Deckkommunikationsbox mit Überbord-Hydrophon. Abbildung 3. Teledyne Benthos UTS- 9500 Universal Topside, eine akustische Auslöse-Deck-Befehlseinheit und ein Überbord-Hydrophon. (Foto Teledyne Benthos)Zu den Herstellern des integrierten akustischen Release-Designs gehören::

Zu den Nachteilen gehört, dass diese Art der Auslösung mit einem Wassergewicht von bis zu -62 Pfund schwer sein kann, auf 6 km begrenzt ist (Benthos hat eine 12-km-Version) und nur eine einzige Auslösefunktion hat. Das Luftgewicht beträgt 79 Pfund, plus das Gewicht einer 17-Zoll-Glaskugel zum Anheben (+57 Pfund Auftrieb, 51 Pfund Luftgewicht), dann fügen Sie zusätzlichen Auftrieb, Gegengewichte, wissenschaftliche Nutzlast und den Rahmen hinzu, um alles zu befestigen Zusammengenommen ist das Gesamtgewicht des Landers an Deck etwas größer, als er von Hand eingesetzt werden kann, was darauf hindeutet, dass die größeren Auslösekonstruktionen besser für Ankerplätze geeignet sind als kleine Lander.

Bei Langzeiteinsätzen in flachem Wasser kann Biofouling des Auslösemechanismus eine saubere Freisetzung beeinträchtigen. EdgeTech hat alternative Freigabetechniken entwickelt, darunter einen „Push-off“-Mechanismus, bei dem ein Gewindeschaft eine Gewindeverbindung (PORT-LF) abschraubt, die das Ankergewicht hält, und eine doppelte Brenndrahtfreigabe (BRT-6000).

SubSeaSonics bietet ein leichtes, kostengünstiges Modell AR-60 mit akustischer Reichweite von 300 m. Die Ankerfreigabe erfolgt durch elektrolytische Erosion eines Brenndrahtes mit einer maximalen Lastfreigabe von 200 lb (91 kg). Abbildung 4. Die akustische Freigabe des SubSeaSonics AR-60 mit Deck-Befehlseinheit und Überbord-Hydrophon. (Foto von SubSeaSonics)

Die Grundelemente einer akustischen Auslösung können an ihren optimalen Standorten verteilt werden: tragendes Element unten, Wandler oben, Elektronik und Batterien in der Körpermitte, alle durch elektrische Unterwasserkabel verbunden. Eine meiner Lieblingslösungen ist die Unterbringung eine runde EdgeTech-BART-Platine (Burnwire Acoustic Release Transponder) mit doppelter Brenndrahtauslösung in einer Vitrovex-Glaskugel von Nautilus Marine Service. Es passt problemlos in eine 10-Zoll-Kugel, die für 10 km ausgelegt ist. Eine dickwandige 13-Zoll- oder 17-Zoll-Kugel bietet volle Meeresgrabentauglichkeit und mehr Auftrieb. Die LF-Wandler (Niederfrequenz) sorgen für eine stabile Kommunikation bis in die tiefsten Meerestiefen Diese Anpassung bietet Zugriff auf vier zusätzliche BART-Befehle, darunter zwei zusätzliche Brenndrähte sowie zwei Steuerleitungen zum Ein- und Ausschalten in einem schwimmfähigen Gehäuse. Abbildung 5. Eine runde EdgeTech-BART-Platine passt gut in ein 10-Zoll-Vitrovex-Glas Kugel. Die Adaption von Global Ocean Design wurde von mehreren Institutionen bis zu einer Tiefe von 11 km genutzt. (Foto von Kevin Hardy)Timer-Freigabe

Ein Countdown-Timer ist für eine vorgegebene Zeit bis zur Freigabe (TUR) programmiert. Die Stunden und Minuten werden ab einem bestimmten Startzeitpunkt bis zum Beginn der Freigabefunktion berechnet. Berechnen Sie sorgfältig die verstrichene Zeit und machen Sie gute Protokolleinträge zur erwarteten Freigabezeit, der programmierten verstrichenen Zeit und der tatsächlichen Startzeit. Smartphone-Bilder helfen. Fügen Sie 10 Minuten für die Korrosion des Brenndrahtes hinzu, plus 1 m/Sek. Anstiegszeit für eine ungefähre Zeit, in der der Lander die Oberfläche durchbricht. Der SubSeaSonics TR-45 ist der einzige kommerziell erhältliche Unterwasser-Timerauslöser, der mir bekannt ist. Die Auslöseeinheit enthält einen Mikrocomputer und Batterien. Es verfügt über eine austauschbare Brenndrahtverbindung mit einer aufschraubbaren Haltekappe. Abbildung 6. Der SubSeaSonics TR-45 Timer Release mit On-Deck-Programmierer. (Foto von SubSeaSonics)Zu den Systemvorteilen gehören niedrige Kosten, eine Einsatzzeit von bis zu 170 Tagen und die Möglichkeit, den Timer zu programmieren, ohne das Gehäuse öffnen zu müssen. Das System ist auf eine Tiefe von 180 m begrenzt und seine einsträngigen Brenndrähte scheinen empfindlich auf seitliche Belastung und Drehmoment zu reagieren. Global Ocean Design hat den SSS-Timer angepasst, um die besten Funktionen beizubehalten, indem er die Möglichkeit zum Laden durch die Endkappe hinzugefügt hat, die Leistung für schwerere Brenndrähte erhöht hat und kugelförmige oder zylindrische Gehäuse bis zur vollen Meerestiefe verwendet hat. Ein einzelner Hochleistungs-TR-45 ist in einem 7075 Al-Gehäuse erhältlich, das für 11 km ausgelegt ist. Abbildung 7. Die modifizierten zwei SubSeaSonics TR-45-Timer-Boards bieten in dieser Adaption von Global Ocean Design einen doppelten Hochleistungsauslöser. (Foto von Kevin Hardy)Abbildung 8. Ein wissenschaftlicher 100-Stunden-Countdown-Timer ist für eine Zeitfreigabe angepasst. Das 1,5-V-Gleichstromsignal, das den Piepser mit Strom versorgt, wird als Gate-Eingang für einen Thyristor verwendet. Der 9,6-V-Gleichstrom-NiMH-Akku versorgt einen Brenndraht mit Strom. Ähnliche Timer in 7075-Aluminiumgehäusen wurden am Boden der Kermadec- und Tonga-Gräben eingesetzt. (Foto von Kevin Hardy)Magnetische Freigabe Ein cleverer magnetischer Auslöser verwendet zwei Scheiben mit eingebetteten Sätzen von Neodym-Magneten, die NSNS angeordnet sind. Die konzentrischen Platten ziehen sich in einer Position an, dann dreht sich eine um 90°, um die andere abzustoßen. Der Entwurf wurde von Victor Villagrán, Universität Concepción, Chile, erfolgreich umgesetzt. Erinnern Sie sich, dass die Trieste Eisenschrot und einen Elektromagneten zum Abfeuern verwendete. Dieses Design benötigt kontinuierlich Strom, aber vielleicht zieht der Eisenkern des Elektromagneten einen Neodym-Magneten an, bis er mit Strom versorgt wird. Es macht Spaß, es auszuprobieren. Ein elektromechanischer Magnet ist eine Form der magnetischen Auslösung, die seit den 1960er Jahren von Frank Snodgrass bei Scripps erfolgreich in der Tiefsee eingesetzt wird. Sie können in geringer Tiefe anfällig für Biofouling sein, sollten aber bis in große Tiefen funktionieren, da die Spule vergossen oder mit Öl gefüllt ist und der Eisenschaft frei mit der Spule schwimmt.

Elektrolytisch freisetzende Brenndrähte

Ein „Brenndraht“ brennt nicht wirklich, sondern ist ein Galvanisierungsprozess. Metall wird aus der Anode (Brenndraht) extrahiert und auf die Kathode plattiert. In der Praxis fließt ein Wasserfall aus Rost aus dem Brenndraht und fällt nach unten. Ein Brenndraht bietet einen enormen mechanischen Vorteil, da er Hunderte von Pfund aushält, korrodiert aber bereits bei 5 VDC. Systeme mit höherer Leistung werden mit 10–21 VDC betrieben. Ein Inline-Brenndraht hat keine beweglichen Teile und ist von Natur aus zuverlässig. Abbildung 9. Ein REL-238-Brenndraht von Global Ocean Design. Die Delrin-Spule hält den minimalen Biegeradius des Drahtseils ein. Das freiliegende Drahtseil befindet sich direkt hinter dem Schäkel. (Foto von Kevin Hardy) Abbildung 10. Die Brenndrahthalterung von Global Ocean Design mit Brenndraht. Der Brenndraht wird am Drehen gehindert und ist vor seitlicher Belastung geschützt. Beim Loslassen wird der Schäkel unten gerade herausgezogen. Die Brenndrahthalterung passt auch auf den EdgeTech-Brenndraht, sowohl Einzel- als auch Doppelstrang. (Foto von Kevin Hardy) Der einfachste Brenndrahtauslöser, den ich je hergestellt habe, bestand aus drei Teilen: einer 9,6-V-NiMH-Batterie, deren Pluspol mit dem Brenndraht verbunden war (denken Sie an „Opferanode“) und deren Minuspol an eine Kathode gebunden war (denken Sie an „kathodischen Schutz“) "). Der Schalter war der Luftspalt. Ich musste das aufgehängte Ankergewicht zum Ausfahren in das Innere eines Landers ziehen, es dann herausfallen lassen und unter dem Lander hängen lassen, bevor es den Boden erreichte. Sobald der Lander das Wasser berührte, begann dieser Branddraht. Das Schema funktionierte.

Brenndrähte können teuer sein, mangelnde Übung oder Schulung kann jedoch noch teurer sein. Erfahrung schafft Vertrauen und Kompetenz. Eine einfache Lösung besteht darin, „Trainingsbrenndrähte“ herzustellen. Hierbei handelt es sich um ein 12 Zoll langes, ummanteltes Edelstahldrahtseil (JWR), dessen eines Ende etwa 3/8 Zoll für den elektrischen Anschluss abisoliert ist, das andere Ende mit einer Schicht aus Schrumpfschlauch in Marinequalität versiegelt ist, übersteht und am Ende flach zusammengedrückt wird, um es abzudichten Es. Die Mitte einer schweren Sechskantmutter aus Stahl ist, wie bei einem ¾-16-Gewinde, mit 5-Minuten-Epoxidharz gefüllt. Nachdem das Epoxidharz ausgehärtet ist, bohren Sie ein Mittelloch durch das Epoxidharz, das größer als der JWR-Außendurchmesser, aber kleiner als der Außendurchmesser des Schrumpfschlauchs ist. Schieben Sie dann die Mutter vom abisolierten Ende auf den JWR. Es sollte auf dem Schrumpfschlauch in Marinequalität aufliegen. Fügen Sie bei Bedarf eine weitere Schicht Schrumpfschlauch hinzu. Markieren Sie eine Stelle auf dem JWR etwa ½ Zoll über der Sechskantmutter. Entfernen Sie die Sechskantmutter und entfernen Sie einen schmalen Spalt von 1/8 Zoll Breite um den JWR herum, sodass der darunter liegende SS-Draht freigelegt wird. Ersetzen Sie das Sechskantmuttergewicht. Der Trainings-Brenndraht kann in einen Eimer mit Meerwasser gehängt werden, bis der 1/8-Zoll-Spalt vollständig eingetaucht ist. Der JWR kann dann an einer Querstange, die den Eimer überspannt, mit Klebeband oder Clip befestigt werden. Das abisolierte Ende wird mit dem Brenndrahtanschluss des Auslösers verbunden . Ein Schweißdraht aus rostfreiem Stahl, der als Kathode im Eimer platziert wird, wird an den Kathodenanschluss des Auslösers angeschlossen.

Einlitzige Brenndrähte sind anfälliger für Kaltverfestigung durch seitliche Belastung und Drehmoment als mehrlitzige Drahtseile. Dies kann dazu führen, dass der Draht bricht und der Anker zu einem unvorhergesehenen Zeitpunkt herunterfällt. Daher ist es wichtig, diese Elemente mit einer Halterung festzuhalten. Ein Brenndraht muss mechanisch mit der Stahlabwurfkette verbunden, aber elektrisch von dieser isoliert sein.

Abbildung 11. Ein SubSeaSonics LK-80-Auslöseglied, das mit einem Kunststoffglied elektrisch von der Stahlkette isoliert ist. (Foto von Kevin Hardy)

Wenn ein Brenndraht elektrisch mit einer Stahlfallkette verbunden ist, wird der für den Brenndraht vorgesehene Strom verschwendet, da dieser versucht, die Länge der Kette zu korrodieren. Unabhängig davon, ob es kommerziell oder intern hergestellt wird, empfiehlt es sich, einen einfachen Belastungstest durchzuführen, um sicherzustellen, dass keine Herstellungsfehler vorliegen, die die Leistung beeinträchtigen würden.

An einer freistehenden Leiter hängend können mehrere aneinander gefesselt und mit einem Eimer Sand als Beladung gleichzeitig getestet werden. Einige Hersteller tun dies vor dem Versand. Eine weitere praktische Designregel ist, dass es keine praktische Begrenzung für den Abstand zwischen Anode und Kathode gibt. Ich habe Brenndrähte problemlos 15 Fuß von der Kathode entfernt platziert.Galvanische zeitgesteuerte Freigabe

• International Fishing Devices USA • Ocean Appliances AU

Galvanische Zeitfreisetzungen (GTR) werden durch den Potenzialunterschied zwischen unterschiedlichen Materialien im Meerwasser, in diesem Fall Zink in Anodenqualität und Edelstahl, angetrieben. Abbildung 12. Galvanische Zeitfreisetzungen (Foto Ocean Appliances, Australien).

Die galvanische zeitgesteuerte Freisetzung besteht nur aus drei Komponenten: zwei Kathoden und einer Anode. Wenn das GTR in einen Elektrolyten wie Meerwasser gegeben wird, bewirken die Kathoden, ein edleres Metall, den elektrochemischen Zerfall des Zylinders aus weniger edlem Metall. Aufgrund der Einfachheit des Designs sind sie sehr preiswert: etwa 3 US-Dollar pro Stück.

International Fishing Devices gibt eine Standardgenauigkeit von +/- 2,5 % der geplanten Veröffentlichungsdauer an, kann die Genauigkeit des GTR jedoch auf +/- 1 % erhöhen. Der Standard-GTR ist für den Einsatz unter Zuglasten von etwa 10 Pfund für 1–7 Tage ausgelegt. Unter Ausnutzung der mechanischen Vorteile hält der Standard-GTR Lasten von bis zu 1.500 Pfund. Dauern von 17 bis 100 Tagen und Lasten von bis zu 1.000 Pfund sind ebenfalls möglich.Schmelzsicherung (Blitzdraht)

Von DesertStar für den ARC-1-Akustikauslöser entwickelt, wird ein großer Kondensator vollständig aufgeladen und dann durch einen hochohmigen Nichrom-Draht mit Strom versorgt, wodurch er augenblicklich verdampft. Der ARC-1 wird manchmal auch als „Blitzdraht“ bezeichnet und löst nur 10 Sekunden nach dem Auslösebefehl aus, und der Auslösevorgang selbst dauert nur 0,03 Sekunden. Der ARC-1 verfügt nur über ein einziges bewegliches Teil, was ihn sehr zuverlässig macht. Biofouling wäre für den Blitzdraht kein Problem, obwohl es den Hebelarm verkleben könnte. Es funktioniert auch in Süßwasser. Seit seiner Einführung hat das System Zehntausende Auslösezyklen durchlaufen. Abbildung 13. Mit dem schnellsten Auslösesystem aller Auslösesysteme öffnet sich das ACR-1 von DesertStar in weniger als 1/10 Sekunde. (Foto Wüstensternsysteme)

Man kann sich die Kombination aus einem Blitzdrahtauslöser, einem Drucksensor und einer programmierbaren Steuerung für den Flaschenverschluss vorstellen, die die Sammlung von Wasserproben in präzisen Tiefen durch ein frei aufsteigendes Landegerät, heute ein Profilierungsfahrzeug, ermöglichen würde. Eine Reihe von CTD-Würfen könnte mit einer kleinen Anzahl ungebundener Rosetten mit freiem Aufstieg schnell erfolgen.

Druck

Der Auslöser ist Druck. Hierbei handelt es sich um einen Sensor, der in einer vorgegebenen Tiefe einen Schaltkreis aktiviert, oder um ein mechanisches Element, das auf steigenden Umgebungsdruck so reagiert, dass eine Freisetzung eingeleitet wird.

Heißer Draht schmelzen Mit einer Unkrautvernichter-Nylonschnur oder einer schweren Monofilament-Nylon-Angelschnur kann ein Ankergewicht direkt an einem Landerrahmen befestigt werden. Das Monofilament wird wie ein Cellobogen von einem Stück Nichrome-Draht gekreuzt. Strom durch den Draht führt dazu, dass sich das Nichrom erwärmt und sich seinen Weg durch das Nylon bahnt. Die Leistung kann durch Wärmedämmung gegenüber der Umgebung verbessert werden.Eis Eis hat eine sehr hohe Druckfestigkeit, wie der Frontalzusammenstoß der Titanic mit diesem Eisberg oder die Landung eines Frachtflugzeugs der USAF C-130 auf einem antarktischen Eisschild beweist. Abbildung 14. Ein standardmäßiges 1-Zoll-Sch-40-PVC-Rohr löst Eis ab und hält 300 Pfund bis zu einer Stunde lang. Eine Ringschraube verläuft durch die obere Kappe, ist innen mit einer Unterlegscheibe und einer Mutter versehen und mit RTV abgedichtet. Ein Schlitz an der Unterseite ermöglicht das Einführen einer Schnurschlaufe. Anschließend wird der Auslöser mit dem Schlitz nach oben gedreht, mit Leitungswasser gefüllt und dann in den Gefrierschrank gestellt. (Foto von Kevin Hardy)

Daher ist Eis eine einfache, kostengünstige und starke Lösung, die bis zu 300 Pfund tragen kann. Eingeschlossen in das wärmeisolierende PVC, kann die Freisetzung bis zu einer Stunde dauern. Das Eis wird auf jeden Fall schmelzen, so dass eine Freisetzung gewährleistet ist, allerdings kann die Zeit je nach Wassertemperatur variieren.

Auflösbarer Lebensretter

Ich erinnere mich, dass ich einen firmeninternen technischen Brief gelesen habe, den mir der Scripps-Maschinist Mert Ingraham gegeben hat und der von einem Scripps-Studenten in den 1960er Jahren verfasst wurde und in dem er den Einsatz von Lebensrettern als Befreiung beschrieb. Dieser Student nutzte einen Hebelarm, um die Kraft zu vervielfachen, um einen größeren Anker zu halten. Abbildung 15. Die Studenten der Cal Poly-San Luis Obispo, Mason Gariepy und Kyle Walsh, testen eine Lifesaver-Auslösung, mit der ein Köderarm auf ihrem Lander DOV SEASTANG eingesetzt wird. (Foto von Nikki Arm und Brianna Roberts.)

Ich habe diese Idee in den letzten Jahren mit zwei Scripps-Doktoranden und einem Studententeam an der Cal Poly-San Luis Obispo geteilt, um einen mit einem Köder versehenen Abwurfarm während des Starts und Abstiegs des Landers in einer eingefahrenen Position zu halten und den Arm dann loszulassen, um ihn nach unten zu drehen zum Meeresboden. Sie alle übernahmen die Idee und fanden, dass sie gut funktionierte. In einer sorgfältigen Studie fanden die Cal Poly-Studenten heraus, dass Lebensretter aller Farben bis zu 10 Pfund halten können (alle gingen bei etwa 20 Pfund kaputt) und sich in fließendem Wasser je nach getragenem Gewicht zwischen 17 und 25 Minuten freisetzen würden.3D-Druck-Filament

Beim 3D-Druck werden zwei Arten von Filamenten verwendet. Eine für die mechanische Festigkeit des endgültigen Teils und eine weitere, um bei Bedarf eine Stützstruktur während der Herstellung des Teils zu schaffen. Das Stützmaterial muss vor der Verwendung vom fertigen Teil entfernt werden. Das Trägermaterial Polyvinylalkohol (PVA) wird durch Eintauchen in Wasser entfernt. Dr. Bart Chadwick, damals Wissenschaftler am USN SPAWAR-Labor auf Point Loma, schlug vor, dass PVA-Filament als auflösbare Trennverbindung verwendet werden könnte. Soweit ich weiß, wurde es von einigen versucht, obwohl ich nicht gehört habe, wie es funktioniert.

Sobald das Auslöseelement ausgewählt ist, bietet die Anpassung an einen Lander weitere Möglichkeiten.

Ein Kraftvervielfachungshebel kann verwendet werden, um die von einem bestimmten Brenndraht oder Auslöseelement getragene Last zu erhöhen. Ein Pelikanhaken zum Beispiel ist eigentlich ein Hebel der Klasse 2, bei dem sich die Last und die Rückhaltekraft auf derselben Seite des Drehpunkts befinden.

Abbildung 16. Ein EdgeTech-Brenndraht mit einer Nennlast von 100 Pfund kann eine Last von 500 Pfund unter Nutzung der mechanischen Vorteile eines Pelican Release zurückhalten. (Foto von Kevin Hardy) Zur Aufnahme eines einzelnen Ankergewichts können zwei Auslöser verwendet werden, die eine Reserveauslösemöglichkeit bieten.

Die Enden einer „Release-Kette“ verbinden die beiden Releases und bilden ein „V“. Mit einem losen Ende wird ein großes Stahlringglied auf die Auslösekette gesteckt. Das Ringglied ist erheblich größer als jedes Glied oder jeder Schäkel, der für die Auslösung erforderlich ist, die sich möglicherweise am Ende der Kette befindet. Abbildung 17. Ein Beispiel für eine Anordnung mit zwei Auslösern, die die Last des Ankers aufteilt und eine Reserveauslösung für kritische Momente bietet Anwendungen. Lander können auf beiden Seiten Brenndrahthalterungen (Abbildung 10) haben, was bei einem kleinen Lander die gleiche Funktionalität bietet. (Abbildung: ORE/EdgeTech)

Das Ringglied ist über eine zweite Kette mit dem Ankergewicht verbunden.

Wenn eines der Enden der Auslösekette abgeworfen wird, steigt der Lander aufgrund des Auftriebs an, während das negative Gewicht der Ankerkette ihn absinken lässt. Die Auslösekette zieht weiter durch das an der Ankerkette befestigte Ringglied, bis sie frei ist.Die Eleganz der Einfachheit

Während Entropie einen allmählichen Verfall in die Unordnung beschreibt, definiert Murphys Gesetz ein „scheinbar boshaftes Verhalten, das sich durch unbelebte Objekte manifestiert“, hervorgerufen durch „die Bösartigkeit der Materie, die völlige Verdorbenheit unbelebter Dinge, unabhängig davon, ob die erregende Ursache Eile, Sorge oder was auch immer ist“. „Auf einer Gesellschaftsversammlung zum Thema Dampfschiffe im Jahr 1877 berichtete der Ingenieur Alfred Holt: „Es hat sich herausgestellt, dass alles, was auf See schief gehen kann, früher oder später im Allgemeinen schief geht, daher ist es nicht verwunderlich, dass Eigner den Safe dem vorziehen.“ wissenschaftlich … Die Vorteile der Einfachheit können kaum ausreichend betont werden. Der menschliche Faktor kann bei der Planung von Maschinen nicht getrost vernachlässigt werden.“

Welches Entriegelungsdesign Sie auch wählen, halten Sie die Anzahl der Teile auf ein Minimum und achten Sie darauf, dass der Weg zum Bewegen und Entriegeln der Teile so sauber wie möglich ist. Einfachheit des Designs verkörpert Zuverlässigkeit. KISS: „Keep it Simple, Sailor.“Fachgespräch:

In der Kategorie „Ich habe das noch nicht ausprobiert, aber es sollte funktionieren…“

Wir wissen, wann ein Timer-Auslöser funktioniert, der Anker fällt und der Lander an die Oberfläche steigt. Es gibt kein Signal vom Lander, dass die Freisetzung im Gange ist. Oben gibt es nur das Wissen, dass der Timer richtig eingestellt war und beim Auslösen herunterzählte. Am Tag der Genesung hängen wir zur vorgeschriebenen Zeit und am vorgeschriebenen Ort ab und warten. Unter Berücksichtigung der Brenn- und Aufstiegszeit scannen wir die Umgebung des Bootes und warten auf das Erscheinen des Landers. Der erste, der die Flagge entdeckt, darf prahlen. Da es sich nicht um eine genaue Zeit handelt, lernen wir Geduld, wenn es etwas spät ist. Stellen Sie sich in ähnlicher Weise eine akustische Veröffentlichung vor, bei der nur Empfang/keine Antwort erfolgt, und zwar mithilfe eines Smartphones mit einer Wiedergabeliste namens „Releases“. Jeder Freigabebefehl wird als MP3 heruntergeladen. An der vorgeschriebenen Stelle wird der Ausgang des Smartphones in einen Signalverstärker und dann in ein über Bord befindliches Hydrophon eingespeist. Wir senden den Befehl, hängen ab und warten, wobei wir die Brenn- und Aufstiegszeit einkalkulieren. Dies ist nur XMT, kein RCV. Es gibt kein Signal vom Lander, dass die Freisetzung im Gange ist. Wir scannen die Umgebung des Bootes und warten darauf, dass der Lander erscheint. Derjenige, der als erster die Flagge entdeckt, hat das Recht, damit zu prahlen. Ein solches System würde die Kosten für die Deckeinheit senken und gleichzeitig den Vorteil bieten, dass die Auslösung auf Befehl und nicht zu einer voreingestellten Zeit erfolgen kann, was der wissenschaftlichen Besatzung eine gewisse Flexibilität in Bezug auf Wetter, Schiff und Personal verschafft.

Weitere Informationen zu akustischen Veröffentlichungen und ihrer Funktionsweise finden Sie unter „Discovery of Sound in the Sea“ (DOSIT).

Früher waren Meeresforscher für die Freisetzungsmechanismen auf clevere Hacks von Alltagsgegenständen angewiesen. Diese können immer noch nützlich sein, aber es sind neue Optionen aufgetaucht.Cut18_Pliers releaseAbbildung 18. Ein Mechanismus zum Lösen einer Drahtzange. Der Magnesiumdraht hat einen Durchmesser von 1,5 mm. Die Zange hat ein einziges Gelenk. Die Verzahnungen im Inneren des runden Rohrgriffs der Backen wurden ausgebohrt. Wenn sich der Magnesiumdraht durch galvanische Wirkung im Meerwasser auflöst, zieht die Feder die Zange auf, um das Gewicht freizugeben. (Illustration, Phleger et al., 1970)

Danksagungen

Der Autor dankt Greg MacEachern und Rob Morris, EdgeTech, Gary Burnhardt, früher bei Benthos, John Kemp, WHOI, Frank Snodgrass und Bob Truesdale, früher von Scripps, Le Olsen, früher von UW-APL, und Bart Chadwick, SubSeaSystems für ihren Rat mit Einsatzmöglichkeiten, der Bereitschaft, Neues auszuprobieren und stets von ihrem Erfahrungs- und Wissensschatz zu teilen.

Leser-Feedback

Ihre Kommentare und geteilten Erfahrungen sind jederzeit willkommen. Bitte senden Sie Ihre Gedanken, Geschichten und Fotos an: Kevin Hardy [email protected] … möglicherweise finden Sie sich in gedruckter Form wieder.