Глубоководный фонарь с рабочей глубиной 2500 метров
Разработка светодиодного фонаря для подводных аппаратов, способного работать на глубине до 2500 метров под давлением 250 атмосфер.
О проекте
К нам обратилась компания, занимающаяся разработкой телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов (ТНПА). Им требовался мощный светодиодный фонарь для освещения дна и объектов на больших глубинах при проведении инспекционных и исследовательских работ.
Существующие на рынке зарубежные аналоги были недоступны из-за санкций, а отечественные образцы либо имели недостаточную глубину применения, либо обладали низким световым потоком и малым ресурсом. Стояла задача разработать конкурентоспособный продукт под российские условия.
⚠️ С чем пришёл клиент
Нужен светодиодный фонарь для установки на ТНПА с рабочей глубиной 2500 метров. Требования: выдерживать давление 250 атмосфер, абсолютная герметичность, световой поток от 15 000 люмен, устойчивость к коррозии в морской воде, питание от бортовой сети аппарата, ресурс не менее 30 000 часов.
Решение
Главная сложность проекта — создание корпуса, способного выдержать колоссальное давление воды на глубине 2500 метров. Мы провели прочностные расчёты, выбрали оптимальные материалы и спроектировали уникальную систему герметизации. Параллельно решалась задача эффективного отвода тепла от мощных светодиодов через корпус прямо в воду.
Основные технические решения
• Корпус из титанового сплава с расчётным запасом прочности по давлению
• Иллюминатор из боросиликатного стекла высокой прочности с куполообразной формой
• Двухконтурная система герметизации с резервными уплотнениями
• Прямой теплоотвод от светодиодов через массив корпуса в забортную воду
• Светодиодная матрица мощностью 200 Вт со световым потоком 18 000 лм
• Электронный драйвер с глубоководной компенсацией параметров
• Кабельный ввод с многоступенчатой герметизацией
• Защита от электрохимической коррозии и обрастания
• Возможность плавной регулировки яркости
✅ Что мы сделали
Полный цикл разработки: ТЗ и анализ существующих решений → прочностные расчёты корпуса в ANSYS → проектирование оптической системы с учётом преломления света в воде → разработка системы герметизации → подбор материалов с учётом морской среды → тепловой расчёт с водяным охлаждением → разработка электроники → изготовление прототипа → гидростатические испытания под давлением → доработка и подготовка КД по ЕСКД.
Этапы реализации
Этап 1 (3 недели): Анализ ТЗ, изучение особенностей применения на ТНПА, патентный поиск аналогов, выбор компонентной базы и материалов.
Этап 2 (1 месяц): Прочностные расчёты корпуса на давление 250 атмосфер, моделирование иллюминатора, выбор титанового сплава.
Этап 3 (1,5 месяца): Конструирование корпуса, разработка системы герметизации с двойным контуром уплотнений, проектирование кабельного ввода.
Этап 4 (1 месяц): Оптические расчёты с учётом преломления света на границе «стекло–вода», выбор светодиодов и вторичной оптики.
Этап 5 (1 месяц): Разработка электронного драйвера с учётом глубоководных условий, плата управления яркостью.
Этап 6 (1,5 месяца): Изготовление прототипа, гидростатические испытания в барокамере, проверка герметичности на максимальной глубине, доработка и подготовка КД по ЕСКД.
🎯 Результат
Заказчик получил полностью отечественный глубоководный фонарь, успешно прошедший все гидростатические испытания на глубине 2500 метров. По характеристикам разработка не уступает зарубежным аналогам, а по ремонтопригодности и стоимости обслуживания превосходит их. Передан полный комплект КД по ЕСКД для серийного производства.
Использованные технологии
SolidWorks (конструкция корпуса), ANSYS Mechanical (расчёты на давление и прочность), ANSYS Fluent (тепловой анализ с водяным охлаждением), Altium Designer (электроника), TracePro (оптические расчёты с учётом водной среды), Компас-3D (КД по ЕСКД).
Нужна разработка подводной техники?
Имеем опыт работы со сложной герметизированной аппаратурой для экстремальных условий.