Estudo da dinâmica de um glider subaquático restrito a se movimentar no plano vertical.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Pesce, Brunno Aviles
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Autonomous vehicle; Dinâmica; Dynamics; Equações de Lagrange; Hidrodinâmica; Hydrodynamics; Lagrange's equations; Modelo de ordem reduzida; Reduced order model; Underwater glider; Veículo autônomo; Veículo subaquático
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-22052023-091107/

Este trabalho aborda a dinâmica e a hidrodinâmica de um glider subaquático, mais especificamente do modelo Slocum G2 com capacidade de mergulho de 1000 . O glider é um equipamento pertencente à classe dos Autonomous Underwater Vehicles (AUV) e é usualmente composto por um corpo no formato de um torpedo, equipado com asas e fólio. Esse tipo de veículo foi concebido para o monitoramento do ambiente oceânico com o intuito de fazer a coleta de dados de propriedades físico-químicas da água. O seu movimento, quando observado no plano vertical, é realizado através de dois mecanismos, que se utilizam essencialmente do campo gravitacional. O primeiro está relacionado com a redistribuição interna de massa promovida pela movimentação longitudinal de um conjunto de baterias móvel, chamadas de contrapeso, que permite a mudança da posição do centro de gravidade. O segundo é devido a um atuador hidráulico responsável também pela variação do centro de gravidade do veículo e pela variação do peso imerso. Além desses dois mecanismos, a contribuição das asas, do fólio e do leme, permite o surgimento de forças viscosas de arrasto e de sustentação que auxiliam o movimento do glider. Dessa forma, o veículo consegue efetuar a sua trajetória em fases quase senoidais, percorrendo grandes distâncias de maneira autônoma e com baixo consumo de energia através da coluna dágua. As equações de movimento no plano vertical são derivadas a partir das Equações de Lagrange, considerando quatro graus de liberdade: três para descrever a dinâmica do corpo rígido e o quarto relacionado ao deslocamento do contrapeso. Duas leis de controle em malha aberta são propostas, para estabelecer o deslocamento do contrapeso e a variação do peso imerso, de modo que uma trajetória prescrita possa ser seguida. As forças hidrodinâmicas são determinadas a partir de modelagem CFD, com o uso do software ANSYS®, considerando pequenos a moderados ângulos de ataque. As equações de movimento são resolvidas no domínio do tempo, através de um código especificamente programado em ambiente Matlab®, de forma que uma trajetória projetada possa ser simulada. Um estudo de caso é escolhido para ilustrar as simulações.