बढ़ती उम्मीदें: पानी के भीतर चलने वाले वाहनों का गहन विश्लेषण

बॉक्सफिश एयूवी। क्रेडिट: बॉक्सफिश रोबोटिक्स

पानी के भीतर चलने वाले वाहनों ने अपनी स्थिति मजबूत कर ली है, और स्वायत्त और दूरस्थ रूप से संचालित प्लेटफॉर्म अपतटीय, रक्षा, निरीक्षण और रखरखाव, अन्वेषण और समुद्री विज्ञान अनुप्रयोगों में प्रमुख परिचालन उपकरण बन गए हैं। जैसे-जैसे पनडुब्बी उद्योग वैश्विक रुझानों के साथ तालमेल बिठाने के लिए तेजी से विकसित हो रहा है, अग्रणी वाहन कंपनियों के बीच कई महत्वपूर्ण विषय उभर रहे हैं - बहुउपयोग, उपयोगिता, दृश्यता, स्थायित्व और, स्वाभाविक रूप से, स्वायत्तता।

बहुउपयोग

जैसे-जैसे पानी के भीतर चलने वाले वाहन अधिक जिम्मेदारी संभालते हैं, वैसे-वैसे अकेले चलने वाले, एकल-क्षेत्रीय वाहनों से हटकर स्वायत्त प्लेटफार्मों के बेड़े की ओर एक उल्लेखनीय बदलाव देखा जा रहा है, जिन्हें सतह पर, हवा में और लहरों के नीचे तैनात किया जा सकता है।

प्लैनेट ओशन और इकोसब रोबोटिक्स के संस्थापक, मालिक और प्रबंध निदेशक टेरी स्लोएन ने कहा, "सबसे आम बात जो हम देखते हैं, वह है अन्य प्लेटफार्मों के साथ बहु-वाहन स्वायत्त टीमों में काम करने की क्षमता।" इकोसब ने अपने 2021-2023 सोएआर (स्क्वाड ऑफ एडेप्टिव रोबोट्स) प्रोजेक्ट में एक बहु-उपयोगी बेड़े का प्रदर्शन किया, जिसने एक बुद्धिमान "ऑटोनॉमी इंजन" द्वारा वास्तविक समय में डिजाइन, निगरानी और अनुकूलित किए गए एक बड़े पैमाने पर सर्वेक्षण और अन्वेषण मिशन का समन्वय किया। सोएआर बेड़े में इकोसब के स्वायत्त अंडरवाटर वाहन (एयूवी), राष्ट्रीय समुद्र विज्ञान केंद्र का ऑटो-होवर 1 होवर-सक्षम प्लेटफॉर्म और सोनारडाइन का आरईएवी-60 मानवरहित सतह वाहन (यूएसवी) "डेसिबल" शामिल थे।

ecoSUB AUV. क्रेडिट: ecoSUB

HII के मिशन टेक्नोलॉजीज डिवीजन में मानवरहित सिस्टम समूह के अध्यक्ष डुआने फोदरिंगम ने बताया कि पानी के भीतर चलने वाले वाहनों का पैमाना बढ़ रहा है। “ग्राहक अब प्रयोग के लिए एक या दो वाहन खरीदने के बजाय बड़े पैमाने पर बेड़े के लिए वाहन खरीदने की ओर बढ़ रहे हैं। यह बदलाव इस बात का संकेत है कि मानवरहित पनडुब्बी सिस्टम परीक्षणों से आगे बढ़कर वास्तविक प्रशिक्षण, रसद और जीवनचक्र संबंधी अपेक्षाओं के साथ निरंतर परिचालन उपयोग की ओर अग्रसर हो रहे हैं।”

प्रयोज्य

पानी के भीतर चलने वाले वाहन खरीदने वाले ग्राहकों के लिए उपयोगकर्ता अनुभव अत्यंत महत्वपूर्ण होता है। सिस्टम कुशल, अनुकूलन योग्य और अंततः इच्छित कार्य के लिए उपयोगी होने चाहिए।

“ग्राहक ऐसे सिस्टम चाहते हैं जो अनिश्चितता को संभाल सकें, सीमित संचार के साथ काम कर सकें और चालक दल वाले जहाजों, विमानों और अन्य मानवरहित प्लेटफार्मों सहित व्यापक समुद्री बलों में आसानी से एकीकृत हो सकें,” फोदरिंगम ने कहा। “वे ऑपरेटरों पर बोझ कम करने की भी तलाश में हैं।”

बॉक्सफिश रोबोटिक्स की बिक्री और विपणन निदेशक वेरा ब्रोंज़ा ने कहा, "हमें छोटे, अधिक पोर्टेबल प्लेटफॉर्म की भी मजबूत मांग देखने को मिल रही है, जिन्हें तैनात करने के लिए बड़े जहाजों या जटिल लॉजिस्टिक्स की आवश्यकता नहीं होती है।" उन्होंने आगे कहा कि सटीक डेटा सिंक्रोनाइज़ेशन भी बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि कंपनी के एयूवी सभी सेंसर, नेविगेशन और इमेजिंग से डेटा सिंक्रोनाइज़ कर सकते हैं।

इसके अलावा, ग्राहक दक्षता और उपयोगिता को बहुत महत्व देते हैं: सिस्टम को कितनी जल्दी स्थापित किया जा सकता है, इसे संचालित करने के लिए कितने लोगों की आवश्यकता होती है, और एक ही बार में कितना उपयोगी डेटा एकत्र किया जा सकता है। लचीलापन भी महत्वपूर्ण है, ताकि परियोजना की आवश्यकताओं में बदलाव के साथ सिस्टम विकसित हो सके।

वीडियोरे के लिए लचीलापन एक सर्वमान्य विशेषता है, जो मॉड्यूलर वाहनों को प्राथमिकता देता है। वीडियोरे के मुख्य प्रौद्योगिकी अधिकारी मार्कस कोल्ब ने कहा, "ग्राहक सब कुछ चाहते हैं। वे चाहते हैं कि वाहन छोटे और पोर्टेबल हों, लेकिन साथ ही बेहद शक्तिशाली हों और भारी भार ले जा सकें। मॉड्यूलर तकनीक यहीं पर कमाल की है, क्योंकि हम इसे काफी हद तक पूरा कर सकते हैं।" उनका नवीनतम यान, मिशन स्पेशलिस्ट रैथ, अपने पूर्ववर्ती मिशन स्पेशलिस्ट एली पर आधारित है, जो बेहतर चपलता और अधिक थ्रस्टर का वादा करता है।

मिशन स्पेशलिस्ट रैथ। क्रेडिट: एयरोविरोनमेंट इंक/वीडियोरे

दृश्यता

पानी के भीतर चलने वाले वाहनों का कुशल और संचालन में आसान होना तो जरूरी है ही, साथ ही उन्हें अपने मुख्य कार्य में भी माहिर होना चाहिए—यानी उन चीजों को देखना जो इंसान नहीं देख सकते। ब्रोंज़ा ने जोर देते हुए कहा कि उच्च गुणवत्ता वाली इमेजिंग हमेशा ग्राहकों की प्राथमिकता सूची में सबसे ऊपर होती है। “विश्वसनीय नेविगेशन और पोजिशनिंग भी बेहद महत्वपूर्ण हैं, खासकर उन सर्वेक्षणों के लिए जिन्हें समय-समय पर दोहराने की आवश्यकता होती है।”

बेहतर इमेजिंग से यह भी पता चलता है कि दृश्यता और डेटा विज़ुअलाइज़ेशन के लिए उपकरणों और सेंसरों की संख्या बढ़ रही है। डीप ट्रेकर के अकाउंट एग्जीक्यूटिव जोसेफ सेगाटो ने कहा, "हम फोटोग्रामेट्री में भी रुचि देख रहे हैं, जहां ग्राहक दीर्घकालिक निगरानी के लिए पानी के नीचे के बुनियादी ढांचे के उच्च-रिज़ॉल्यूशन 3डी पॉइंट क्लाउड और/या 'डिजिटल ट्विन' बनाना चाहते हैं।" "अंत में, कम दृश्यता वाले वातावरण में, दृश्यता की सीमाओं के कारण मल्टीबीम सोनार एक अनिवार्य आवश्यकता बन गया है।"

धैर्य

पानी के भीतर चलने वाले वाहन का प्रदर्शन और कार्यक्षमता उसकी सहनशक्ति पर निर्भर करती है, और ग्राहक लगातार लंबी अवधि तक चलने वाले कार्यों की तलाश में रहते हैं। हालांकि यह केवल बैटरी क्षमता पर आधारित नहीं है—ऊर्जा प्रबंधन और मिशन कॉन्फ़िगरेशन भी महत्वपूर्ण कारक हैं—लेकिन पानी के भीतर चलने वाली बैटरियां ऊर्जा घनत्व, सुरक्षा, मॉड्यूलरिटी और नियामक अनुपालन को संतुलित करते हुए एक तेजी से विकसित हो रहे उद्योग का हिस्सा हैं।

सबसीटेक के मुख्य परिचालन अधिकारी और विपणन प्रमुख सोरेन जोहानसेन ने बताया कि कई सबसी बैटरियां लिथियम-आयन (Li-ION) होती हैं, जो ऊर्जा घनत्व, वजन, आयतन और जीवनकाल प्रदर्शन के बीच एक आदर्श संतुलन प्रदान करती हैं। “पानी के भीतर चलने वाले वाहनों के लिए, उच्च ऊर्जा घनत्व सीधे तौर पर लंबे मिशन की अवधि या बढ़ी हुई पेलोड क्षमता में तब्दील हो जाता है। Li-ION बैटरियां उच्च दक्षता, स्थिर डिस्चार्ज विशेषताएँ और विभिन्न सिस्टम आकारों में अच्छी स्केलेबिलिटी भी प्रदान करती हैं।” डीप ट्रेकर का REVOLUTION रिमोटली ऑपरेटेड व्हीकल (ROV) और बॉक्सफिश के AUV और ROV सभी Li-ION से संचालित होते हैं।

सबसीटेक के स्मार्टपावरब्लॉक्स भी लिथियम-आयन बैटरी पर आधारित हैं, जो मॉड्यूलर मैकेनिकल डिज़ाइन को एकीकृत बैटरी प्रबंधन, निगरानी और सुरक्षा कार्यों के साथ जोड़ते हैं, जो समुद्री अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। जोहानसेन ने कहा, "इनकी मॉड्यूलरिटी ग्राहकों को पूरे पावर सिस्टम को फिर से डिज़ाइन किए बिना क्षमता और वोल्टेज को बढ़ाने की सुविधा देती है।" स्मार्टपावरब्लॉक्स अनुकूलन योग्य भी हैं, जो बैटरी की ज्यामिति, क्षमता, वोल्टेज स्तर और इंटरफेस को विशिष्ट वाहन बाधाओं और मिशन आवश्यकताओं के अनुरूप ढालते हैं। "इसमें तंग हल स्पेस के लिए फॉर्म-फैक्टर ऑप्टिमाइजेशन, सुरक्षा-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए रिडंडेंसी अवधारणाएं, अनुकूलित डिस्चार्ज प्रोफाइल या वाहन-विशिष्ट संचार और निगरानी प्रणालियों के साथ एकीकरण शामिल हो सकता है। हम विभिन्न नियामक वातावरणों के लिए भी समाधान अनुकूलित करते हैं, चाहे वह रक्षा प्लेटफॉर्म हों, वैज्ञानिक वाहन हों, या तेल और गैस के सभी इलेक्ट्रिक सिस्टम हों, जबकि एक सामान्य, योग्य प्रौद्योगिकी आधार को बनाए रखते हैं।"

तेल और गैस ग्राहक के लिए बैटरी स्किड की तैनाती। क्रेडिट: सबसीटेक

डीप ट्रेकर की क्रांति आरओवी। श्रेय: डीप ट्रेकर

क्रैकन रोबोटिक्स का सीपावर बैटरी प्लेटफॉर्म भी ली-आयन तकनीक पर आधारित है, जिसमें सिलिकॉन पॉलीमर मैट्रिक्स में पाउच सेल और इलेक्ट्रॉनिक्स लगे होते हैं और यह 6,000 मीटर तक की गहराई में काम कर सकता है। इसमें दबाव सहने की क्षमता वाला पॉटेड आर्किटेक्चर है, जिससे कठोर प्रेशर हाउसिंग या ऑयल कंपनसेशन की आवश्यकता नहीं होती है। इसका मॉड्यूलर डिज़ाइन वोल्टेज, आकार और ऊर्जा को परियोजना की आवश्यकताओं के अनुसार अनुकूलित करने की सुविधा देता है। बैटरी सिस्टम के उपाध्यक्ष पैट्रिक पारान्होस ने कहा, "हम सीपावर बैटरियों की मांग में भारी वृद्धि देख रहे हैं, विशेष रूप से रक्षा अनुप्रयोगों और अतिरिक्त-बड़े मानवरहित पानी के भीतर के वाहनों (XLUUVs) के लिए, जहां सहनशक्ति, विश्वसनीयता और सुरक्षा मिशन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।" "यह वृद्धि तेजी से जटिल होते वातावरण में काम करने वाले लंबी दूरी और उच्च शक्ति वाले सबसी प्लेटफॉर्म की ओर व्यापक बदलाव को दर्शाती है।"

क्रैकन रोबोटिक्स की सीपावर बैटरी। क्रेडिट: क्रैकन रोबोटिक्स।

REMUS UUV. क्रेडिट: HII. HII में, REMUS मानवरहित जलमार्ग वाहन (UUV) एक मॉड्यूलर ऊर्जा संरचना भी प्रदान करता है, जिससे वाहन एक, दो या तीन बैटरी पैक ले जा सकता है और गति, पेलोड और परिचालन प्रोफ़ाइल के आधार पर इसकी सहनशक्ति को बढ़ाया जा सकता है। Li-ION बैटरियां सबसे आम हैं, लेकिन कुछ विशेष मिशनों के लिए अल्कलाइन बैटरियां भी एक विकल्प हैं। ecoSUB के AUVs में रिचार्जेबल Li-ION बैटरियां मानक रूप से लगी होती हैं, लेकिन अल्कलाइन सेल भी लगाई जा सकती हैं।

वीडियोरे ने बैटरी संबंधी जरूरतों को खुद ही संभाल लिया। कोल्ब ने बताया, “हम निकल-मेटल हाइड्राइड बैटरी और लिथियम-आयन बैटरी के बीच दुविधा में थे। निकल-आयन बैटरी की शिपिंग आसान होती है, जबकि लिथियम-आयन बैटरी की शिपिंग बेहद मुश्किल होती है। हमने अपनी खुद की बैटरी इसलिए विकसित की क्योंकि हमें कोई और कंपनी ऐसी बैटरी बनाने वाली नहीं मिली।” उन्होंने आगे कहा, “हमारे सभी मॉड्यूल की तरह, हमारी बैटरियों में भी एक एकीकृत प्रणाली है। इनमें एक नोड है जो जानकारी प्राप्त करने के लिए संचार कर सकता है। लेकिन इससे भी बढ़कर, ये बैटरियां 48 वोल्ट के सामान्य वोल्टेज पर नियंत्रित पावर आउटपुट देती हैं, और फिर लिथियम बैटरी के कटऑफ वोल्टेज तक पहुंच जाती हैं।”

स्वायत्तता

समुद्री उद्योग और उससे परे, स्वायत्तता एक बढ़ती हुई मांग है, बल्कि एक आवश्यकता ही है, ताकि मानव द्वारा संचालित कार्यों की तुलना में कार्य को अधिक तेज़ी से और लंबे समय तक पूरा किया जा सके। सरल शब्दों में कहें तो, अधिक डेटा एकत्र, संसाधित और दृश्यित किया जा सकता है। अपतटीय, अन्वेषण और रक्षा अनुप्रयोगों में, स्वायत्त प्रणालियाँ खतरनाक या चरम स्थितियों को कम करके जोखिम के स्तर को कम करती हैं। फोदरिंगम ने इस बात पर ज़ोर दिया कि महत्वपूर्ण यह है कि पानी के भीतर चलने वाले वाहन समुद्री परीक्षणों से परे स्वायत्तता में सक्षम हों। “स्वायत्तता से वास्तविक दुनिया की स्थितियों में कार्य करने की अपेक्षा की जाती है, न कि केवल नियंत्रित परिदृश्यों में।”

पानी के भीतर चलने वाले वाहन अब विशिष्ट उपकरणों से विकसित होकर परियोजना की आवश्यकताओं और ग्राहकों की मांगों के अनुरूप नियमित, नेटवर्कयुक्त संसाधन बन रहे हैं। बहुउपयोग, सुगमता, दृश्यता, स्थायित्व और स्वायत्तता अगली पीढ़ी के वाहनों के लिए सामान्य रुझान हैं, साथ ही ये भविष्य में आने वाली असीम संभावनाओं के सूचक भी हैं।