Радиобақылаудағы суасты қайығы модельдері

Кіріспе

Радиоарнамен басқарылатын суасты кемесінің моделі. Радиоарнамен басқарылатын суасты кемесі – суасты кемесінің радиоарнамен басқарылатын масштабты үлгісі. Көбінесе осы модельдерді хобби арнайындары пайдаланады. Олардың бағасы арзан ойыншықтардан бастап, күрделі электрониканы қамтитын жобаларға дейін жетеді. Океанографтар мен әскери бөлімдер де радиоарнамен басқарылатын суасты кемелерін қолданады.

Су арқылы радио хабар тарату

Ауаның өткізгіштігі артқан сайын, онымен өтетін радиосигналдың әлсіреуі күшейеді. Жоғары жиіліктер төмен жиіліктерге қарағанда күштірек әлсірейді және су бетінен көбірек шағылысады. Осы себепті әскери су асты қайықтарымен байланыс үшін өте төмен жиілікті электромагниттік сәулелер қолданылады. Әскери жиіліктер хоббилік радиобақылау жолақтарынан әлдеқайда төмен, бірақ ең төменгі хоббилік жолақтар, әдетте 27 МГц/40 МГц шамасында, қысқа қашықтықта – әдетте 45 метрден кем – бірнеше метр суға енуі мүмкін. Бұл жиіліктерде тұщы суда ену оңай, ал теңіз суында ену қиын немесе мүмкін емес. Қазіргі заманғы 2,4 ГГц жолағын пайдаланатын радиобақылау жиынтықтары суға өте нашар енеді, сондықтан оларды кәсіби дайверлер қолданбайды. Су асты радио байланысының жұмыс істеуі үшін, тіпті осы жиіліктерде де, қабылдағыш антенна қоршаған судан толығымен оқшауланған болуы керек. Пластик қаптамасы бар сым жеткілікті оқшаулауды қамтамасыз етеді – антеннаны герметикалық контейнерге салудың қажеті жоқ, бірақ сымның кесілген ұшы судың енуіне қарсы жабылуы керек. Су жағдайына байланысты, шамамен 3 метр тереңдікте сенімді басқаруды сақтауға болады. Модельдік су асты қайықтарының басқарылуы әрдайым сенімді болмайтындықтан, мұндай модельдерде көбінесе модельдің жоғалуын болдырмауға арналған түрлі құрылғылар болады. Сигналдың жоғалуын анықтап, су асты қайығын су бетіне көтеруге бұйрық беретін қауіпсіздік жүйелері немесе тереңдікті шектейтін қысым датчиктері қолданылуы мүмкін. Мұндай арнайы күрделілік модельдік су асты қайықты су бетіндегі модельге қарағанда қымбатқа айналдырады. Кәсіби немесе әскери қашықтан басқарылатын суасты жабдықтары тізгіш арқылы немесе дыбыстық сигналдарды пайдалану арқылы басқарылуы мүмкін. Көбінесе мұндай жабдықтарда алдын ала белгіленген жол бойынша автономды жұмыс істеуге мүмкіндік беретін бортындағы компьютерлер болады, сондықтан басқару базасымен үздіксіз байланыс қажет емес. Raspberry Pi немесе Arduino сияқты кішкентай, арзан компьютерлердің пайда болуы модельдік су асты қайықтарына кәсіби әріптестеріндей дербес басқаруды қамтамасыз етуге және радио байланысының жеткіліксіз немесе көріну нашар болған жағдайларда автономды жұмыс істеуге мүмкіндік берді.

As the conductivity of a medium increases, the more a radio signal passing through it is attenuated. High frequencies are also attenuated more than low frequencies, and tend to reflect off the surface of the water more. As is well known communication with military submarines uses very low frequency electromagnetic radiation for this reason. Military frequencies are well below allocated hobby radio control bands, but the lowest hobby bands typically around 27MHz/40MHz can penetrate several feet of water at short distances, typically less than 45 meters. Penetration at these frequencies is easier in fresh water, but difficult to impossible in sea water. Modern radio control sets using the 2.4GHz band penetrate water very poorly, and are thus not used by serious divers. For underwater radio to work, even at these frequencies, the receiving aerial needs to be completely insulated from the surrounding water. Plastic covered wire provides adequate insulation the aerial need not be held in an airtight container but the cut end of such wire must be sealed against water ingress. Depending on water conditions, positive control can be maintained at perhaps 3 meters depth. Since control of model submarines may not be reliable at all times, such models usually carry a variety of apparatus intended to prevent model loss. Fail safe systems which detect loss of signal and command the submarine to surface, or pressure sensors which limit the depth attained, may be used. Such specialist complexity usually makes a model submarine an expensive item compared to a model surface boat. Professional or military remote controlled diving equipment may be controlled via a tether, or by using sound signals. Quite commonly, such equipment has onboard computers which allow autonomous operation following a set path, so continuous communication with the controlling base is not necessary. The advent of small cheap computers such as the Raspberry Pi or Arduino has allowed model submariners to emulate their professional brethren and provide autonomous control in situations where radio transmission or adequate visibility is lacking.

Динамикалық суға түсу

Динамикалық суға батуға қабілетті модельдер оңтайлы жүзуге ие және оларды су астына түсіру үшін басқару беттерінде жеткілікті күш пайда болғанға дейін су бетінде қалады. Динамикалық суға бату модельдері – ең арзан және ең қарапайым конструкцияланған модельдер, себебі күрделі жүзуді басқару жүйелері суға бату жапқыларымен немесе итергіштермен алмастырылады. Динамикалық суға бату модельдерінің артықшылығы – олардың оң көтергіштігіне байланысты, радиобайланыс үзілген жағдайда су бетіне қайта орала алады. Дегенмен, олар оңтайлы жүзетін болғандықтан, мұндай модельдер су астында болғанда жеткілікті жылдамдықты сақтап тұруы керек және су бетіне көтерілмей тоқтай алмайды. Кейбір модельдер мұндай модельдерді суға батыру үшін қажетті жылдамдық нақты масштабта емес екенін және олар тым жылдам суға батуы мүмкін екенін айтады.

Статикалық суға түсу

Статикалық суға түсуге қабілетті модельдер суды ішке алу немесе сыртқа сору арқылы өздерінің сусымасын өзгерте алады. Бұл поршень, қабылдағыш немесе балласттық резервуарды пайдалану арқылы жүзеге асырылады. Балласттық резервуарды пайдаланатын қайықтар әдетте резервуардың үстіңгі жағындағы тежегішті ашу арқылы толтырады және қысылған газды пайдалану арқылы суды сыртқа шығарады. Екі процеске де су сорғыларын қолданатын нұсқалар да бар. Суды сыртқа шығару үшін балласт резервуарына сұйық газ құйылады. "Газды жұту сұйық газы" төтенше жағдайларда қайықты су бетіне көтеру үшін қолданылады, әйтпесе балласт резервуары шнорхель түтігі арқылы перископ тереңдігінде үрленіп, қайық толық балласт резервуарымен перископ тереңдігіне дейін су бетіне көтеріледі. Қайта айналымды қысылған ауа балласты жүйесі алғаш рет 1950 жылдары Ұлыбританиядан Дарнелл жасаған, және бұл жүйе балласт резервуары ретінде резеңке қабылдағышты пайдаланады. Ол кішкентай компрессормен берілетін қысылған ауамен толтырылады, ал ауа артқы су өткізбейтін бөлімдегі құрғақ кеңістіктен алынып, қабылдағышты үрлейді. Танымал бола бастаған тағы бір жүйе – «снуртингтік жүйе». Балласт резервуары цилиндрдің үстіңгі жағындағы тежегіш клапанды босату арқылы судың кіруіне мүмкіндік береді, бұл қайықтың суға батуына мүмкіндік береді. Су бетіне көтерілу үшін кішкентай сорғы контурдағы (желкендегі) шнорхель түтігінен ауаны балласт резервуарына «сорып» алады, суды сыртқа шығарады. Бұл жүйе сондай-ақ қысылған газдың кішкентай резервуарымен жабдықталған, ол қауіпсіздік жүйесі жұмыс істеген кезде, әдетте радиосигналдың жоғалтылуына байланысты, газ балласт резервуарына шығарылып, қайықты су бетіне көтереді. Еуропада поршеньдік резервуар балласт жүйесі ретінде таңдалады. Бұл модельдерді құрастыру олардың балласт жүйелерінің күрделілігіне байланысты өте қымбатқа түсуі мүмкін. Су астында радиобайланыс жоғалған жағдайда, қайық ең көп жағдайда түбіне батып, қолмен құтқару қажет болады, егер ол қауіпсіздік жүйесімен жабдықталмаса. Дегенмен, тұрақтап тұрғанда суға түсудің өз артықшылықтары бар, себебі ол динамикалық жүйелерге қарағанда дәлірек және масштабтырақ болуы мүмкін.

Models with static diving have the ability to alter their displacement by taking on or pumping out water. This can be accomplished through the use of a piston, inflatable bladder, or through a ballast tank. Boats that use a ballast tank generally fill the tank by opening a vent at the top, and force the water out by using compressed gas. There are variants that use water pumps for both processes. A liquid gas is dosed into the ballast tank to push water out. "Gas snort liquid gas" is used to surface the boat in an emergency, otherwise the ballast tank is blown by the use of a snorkel tube at periscope depth and the boat is trimmed to surface to periscope depth with a full ballast tank. Recirculated compressed air ballast system was originally developed by Darnell from the UK in the 1950s, and this system uses a rubber bladder as the ballast tank. This is filled with compressed air supplied by a small compressor, with the air taken from the water tight container aft dry space to inflate the bladder. Another system gaining popularity is the 'snort system'. A ballast tank allows water to enter by releasing a vent valve on the top of the cylinder, allowing the boat to submerge. To surface, a small pump 'snorts' air from the snorkel tube in the conning tower (sail) into the ballast tank, expelling the water. This system is also equipped with a small tank of compressed gas, which in the event of a fail safe system operating, usually due to loss of radio signal, the gas is released into the ballast tank, surfacing the boat. In Europe, the piston tank is the ballast system of choice. These models can become very expensive to build due to the complexity of their ballast systems. In the event of a loss of radio contact while submerged, the boat will most likely sink to the bottom and require manual retrieval, unless equipped with a fail safe system. However, the ability to dive while at a standstill has its advantages, as it can be more precise and scale like than dynamic systems.