تصور کنید که فرماندهی یک اکتشاف در اعماق دریا را بر عهده دارید یا بر عملیات حیاتی زیر آب نظارت می‌کنید. تیم شما سرمایه‌گذاری زیادی در توسعه یک وسیله نقلیه از راه دور (ROV) پیشرفته انجام داده است که مجهز به حسگرهای دقیق، دستکاری‌کننده‌های قدرتمند و مهم‌تر از همه - سیستم پیشرانه‌ای است که در اعماق اقیانوس‌ها حرکت می‌کند. با این حال، یک سوال همچنان باقی است: آیا می‌توانید به قابلیت اطمینان قلب تپنده ROV خود - موتور بدون برس زیر آب آن - اعتماد کنید؟

گزارش‌های صنعت واقعیت‌های تلخی را نشان می‌دهند: ماموریت‌های حیاتی در اعماق دریا زمانی که ROVها در اعماق زیاد قدرت خود را از دست می‌دهند، رها می‌شوند، تعمیرات اضطراری خطوط لوله به دلیل خرابی موتور به تاخیر می‌افتد که منجر به خطرات زیست‌محیطی و خسارات اقتصادی می‌شود. اینها سناریوهای فرضی نیستند، بلکه چالش‌های مستندی هستند که سیستم‌های پیشرانه زیر آب با آن مواجه هستند.

ترکیب کلرید غنی آب دریا به عنوان یک کاتالیزور برای تخریب فلز عمل می‌کند. غوطه‌وری طولانی مدت منجر به موارد زیر می‌شود:

• سطوح یاتاقان‌ها زبری ساینده ایجاد می‌کنند
• هسته‌های استاتور راندمان مغناطیسی خود را از دست می‌دهند
• یکپارچگی محفظه توسط زنگ‌زدگی ساختاری به خطر می‌افتد

هدایت الکتریکی آب زمانی که عایق از کار می‌افتد، مرگبار می‌شود:

• پوشش‌های سیم قدیمی اجازه نفوذ آب دریا را می‌دهند
• شکاف‌های محفظه خورده شده، اجزای زنده را در معرض دید قرار می‌دهند
• فرار حرارتی ناشی از نشت جریان، سیم‌پیچ‌ها را از بین می‌برد

ذرات معلق به عنوان عوامل آسیاب میکروسکوپی عمل می‌کنند:

• مسیرهای یاتاقان‌ها گودال‌های زودرس ایجاد می‌کنند
• عدم تعادل روتور ناشی از از دست رفتن مواد نامنظم
• تخریب مهر و موم، آلودگی را تسریع می‌کند

کپسوله کردن اپوکسی: فرمولاسیون‌های بیسفنول-A معیارهای عملکرد بهینه را نشان می‌دهند:

• مقاومت دی الکتریک بیش از 18 کیلو ولت بر میلی‌متر
• نرخ جذب آب کمتر از 0.1٪ پس از 24 ساعت غوطه‌وری
• پایداری پخت در محدوده دمایی 5-40 درجه سانتی‌گراد

تقویت حرارتی انقباضی: آستین‌های پلی‌اولفین دو لایه با هسته‌های چسب ذوب داغ نشان می‌دهند:

• نسبت انقباض 2:1 که انطباق محکم را تضمین می‌کند
• مقاومت در برابر آب شور بیش از 5000 ساعت در آزمایش ASTM D1141

مواد محفظه:

• فولاد ضد زنگ 316L نرخ خوردگی 0.002 میلی‌متر در سال را در محلول 3.5٪ NaCl نشان می‌دهد
• آلومینیوم آنودایز شده نوع III مقاومت در برابر اسپری نمک 5000+ ساعت را نشان می‌دهد
• تیتانیوم درجه 5 یکپارچگی خود را بیش از 10000 ساعت در محیط‌های دریایی حفظ می‌کند

راه‌حل‌های یاتاقان:

• یاتاقان‌های سرامیکی نیترید سیلیکون تقریباً هیچ خوردگی ندارند و ضریب اصطکاک 50٪ کمتری دارند
• یاتاقان‌های پلیمری PEEK بارهای 10 مگاپاسکال را در سرعت‌های زیر 500 دور در دقیقه تحمل می‌کنند

فناوری‌های آب‌بندی:

• مهر و موم‌های فلوروکربن چند لب، یکپارچگی را در فشار دیفرانسیل 20 بار حفظ می‌کنند
• مهر و موم‌های سیال مغناطیسی 99.9٪ حذف ذرات را در آزمایش‌های آلاینده 100 میکرومتر نشان می‌دهند

یک تیم تحقیقات دریایی از طریق موارد زیر به 5 برابر بهبود طول عمر عملیاتی دست یافت:

• استفاده از یاتاقان‌های سرامیکی (از 200 تا 1000+ ساعت عملیاتی)
• سیم‌پیچ‌های کپسوله شده با اپوکسی (صفر خطای الکتریکی در استقرار 18 ماهه)
• محفظه آلومینیومی آنودایز شده سخت (سختی سطح به 60 راکول C افزایش یافت)

فناوری‌های نوظهور نوید پیشرفت‌های بیشتری را می‌دهند:

• مواد کامپوزیت تقویت‌شده با گرافن که 90٪ کاهش خوردگی را نشان می‌دهند
• پلیمرهای عایق خود ترمیم‌شونده با تعمیر خودکار آسیب
• حسگرهای فیبر نوری تعبیه‌شده برای نظارت بر شرایط در زمان واقعی

از طریق تجزیه و تحلیل مداوم داده‌ها و نوآوری در مواد، صنعت دریایی به دستیابی به سیستم‌های پیشرانه زیر آب واقعاً قابل اعتماد که قادر به مقاومت در برابر سخت‌ترین محیط‌های اقیانوسی هستند، نزدیک‌تر می‌شود.