Исследователи UTEP испытывают автономное исследовательское судно

• 27 июня 2023

Автономная лодка, созданная исследователями из Техасского университета в Эль-Пасо, плывет по озеру Аскарате, расположенному в Эль-Пасо, штат Техас. Предоставлено: Техасский университет в Эль-Пасо.

Слева направо: выпускник UTEP Фернандо Сотело, докторант Джаянга Танука Самарасингхе и доцент Лаура Альварес несут лодку с берега в озеро Аскарате. Предоставлено: Техасский университет в Эль-Пасо.

Слева направо: докторант UTEP Джаянга Танука Самарасингхе, выпускник Фернандо Сотело и доцент Лаура Альварес наблюдают за лодкой с берега, когда она составляет карту подводного ландшафта озера Аскарате. Предоставлено: Техасский университет в Эль-Пасо.

Выпускник UTEP Фернандо Сотело готовит автономную лодку для картографирования подводного ландшафта озера Аскарате. Предоставлено: Техасский университет в Эль-Пасо.

Исследователи из Техасского университета в Эль-Пасо построили полностью автономную лодку , которая может проводить батиметрические исследования — исследования глубины и рельефа водоемов, таких как океаны, реки и озера. Команда надеется, что роботизированная лодка поможет упростить процесс исследования, для которого обычно требуется группа людей, а также поможет в разведывательных миссиях.

Лодка и ее возможности описаны в майском номере журнала Sensors .

«Существует множество причин, по которым ученые проводят батиметрические исследования, — говорит Лаура Альварес, доктор философии. , ведущий автор исследования. «Если вы хотите заниматься исследованиями, связанными с водой, вам нужно знать форму и ландшафт водоемов. Например, вы можете захотеть нанести на карту водохранилище, чтобы узнать о водоснабжении для нужд электричества, или реку, чтобы узнать об эволюции реки или характере течения».

Альварес, доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и ресурсах UTEP , специализируется на беспилотных системах для наук о Земле. Она начала разрабатывать лодку несколько лет назад, но ей нужна была помощь в настройке и совершенствовании системы. Именно тогда она наняла Фернандо Сотело, студента магистра естественных наук и электротехники 22 года.

Доктор Лаура Альварес. Фото: Техасский университет в Эль-Пасо.

«Первый раз мы испытали лодку в бассейне UTEP — просто чтобы убедиться, что она может плавать», — смеется Фернандо Сотело , соавтор исследования, а ныне выпускник UTEP. В течение года компания Sotelo совершенствовала алюминиевый гидроцикл размером 3 фута на 3 фута, который
опирается на толстую черную внутреннюю трубу, тестируя ее в различных условиях, таких как озера Точильный камень в Нью-Мексико и озера Элефант-Бьютт.

В его цели входило увеличение срока службы и надежности лодки; и делая его полностью автономным и реагирующим на потенциальные экологические проблемы, такие как скорость ветра и температурный поток. Теперь отказоустойчивость может определить, когда батареи разряжены или порывы ветра слишком сильны, и запускает функцию возврата на базу. Гидроцикл без руля работает с четырьмя подруливающими устройствами, что позволяет ему двигаться со скоростью до 5 футов в секунду и
легко вращается на 360 градусов. Солнечная панель и литиевая батарея позволяют лодке находиться в море до четырех часов, занимая площадь до 472 400 квадратных футов.

Все это время многолучевой эхолот — гидроакустическая система — излучает звуковые волны со дна лодки. Глубину воды можно рассчитать по времени, которое требуется звуковой волне от воды, чтобы достичь морского дна и вернуться в систему сонара. Сам звук, который возвращается в устройство, может помочь определить тип материала на морском дне.

Чтобы продемонстрировать концепцию, команда успешно создала 2D- и 3D-карты участков озера Аскарате в Эль-Пасо, штат Техас, и озера Гриндстоун в Руидозо, штат Нью-Мексико. «Моя цель состояла в том, чтобы сделать лодку современной, и я думаю, что мне это удалось. Конечно, всегда есть, что улучшить», — сказал Сотело, который работал на лодке над своей магистерской диссертацией. «Но система работает, и на данный момент я надеюсь, что таким ученым, как доктор Альварес, будет легче проводить свои исследования».

Этим летом Альварес впервые задействует лодку для изучения течения и глубины реки Рио-Гранде. Она добавляет, что инструкции по воспроизведению лодки есть в их последней публикации Sensors .

«Причина, по которой мы написали статью, заключалась в том, чтобы каждый мог воспроизвести ее самостоятельно», — сказал Альварес. «Это служит эффективным руководством для их начала».

Слева направо: выпускник UTEP Фернандо Сотело, доцент Лаура.
Альварес и докторант Джаянга Танука Самарасингхе наблюдают за автономной лодкой на озере Аскарате.
расположен в Эль-Пасо, штат Техас. Предоставлено: Техасский университет в Эль-Пасо.