Un planeur sous-marin agile pourrait surveiller tranquillement les mers – Technoguide

Les véhicules sous-marins autonomes sont devenus des outils polyvalents pour explorer les mers. Mais ils peuvent perturber l’environnement ou avoir du mal à se déplacer dans des espaces confinés.

Les chercheurs de l’Université Purdue étudient une alternative: des planeurs sous-marins très maniables et peu coûteux qui fonctionnent en silence. Les composants et capteurs du planeur peuvent également être facilement remplacés ou ajoutés selon un large éventail de spécifications de mission.

«Notre objectif est le fonctionnement continu des robots mobiles dans des environnements difficiles», a déclaré Nina Mahmoudian, professeur agrégé de génie mécanique. «La plupart des robots sous-marins ont une durée de vie de batterie limitée et doivent revenir après quelques heures. Pour les opérations de longue durée, un planeur sous-marin peut voyager pendant des semaines ou des mois entre les charges, mais pourrait bénéficier d’opportunités de déploiement accrues dans les zones à haut risque.

Un planeur sous-marin diffère des autres robots marins car il n’a pas d’hélice ou de système de propulsion active. Il change sa propre flottabilité pour s’enfoncer et se relever et pour se propulser vers l’avant. Bien que cette approche ascendante permette des véhicules très économes en énergie, elle présente plusieurs problèmes: Les véhicules sont chers, lents et non manœuvrables, surtout en eau peu profonde.

Mahmoudian a développé un véhicule agile appelé ROUGHIE (Research Oriented Underwater Glider for Hands on Investigative Engineering). En forme de torpille, ROUGHIE mesure environ quatre pieds de long et ne comporte aucune propulsion vers l’extérieur ou des gouvernes autres qu’une aile arrière statique.

Lorsqu’il est déployé depuis le rivage ou depuis un bateau, ROUGHIE pompe de l’eau dans ses ballasts pour modifier sa flottabilité et fournir l’angle initial de la trajectoire de descente. Pour contrôler sa hauteur, la batterie du véhicule déplace subtilement son poids vers l’avant et vers l’arrière, agissant comme son propre mécanisme de commande. Pour diriger, l’ensemble des composants internes sont montés sur un rail qui tourne, contrôlant avec précision le roulis du véhicule. La conception est modulaire et adaptable à une variété d’applications.

“C’est une approche totalement unique”, a déclaré Mahmoudian. “La plupart des planeurs sous-marins ne peuvent opérer que dans les océans profonds et ne sont pas agiles pour les espaces confinés. ROUGHIE a un rayon de braquage d’environ 10 pieds seulement, comparé à un rayon de virage d’environ 33 pieds des autres planeurs.”

ROUGHIE est si maniable que l’équipe de Mahmoudian l’a testé dans le puits de plongée du Morgan J. Burke Aquatic Center de Purdue. En installant un système de capture de mouvement de caméras infrarouges sous l’eau, elles peuvent suivre les mouvements du véhicule et caractériser son comportement de manœuvre en trois dimensions avec une précision millimétrique.

“Nous programmons ROUGHIE avec des schémas de vol à l’avance, et il exécute ces schémas de manière autonome”, a déclaré Mahmoudian. «Il peut effectuer des mouvements de haut en bas en dents de scie standard pour se déplacer en ligne droite, mais il peut également se déplacer selon des motifs circulaires ou en forme de S, qu’il utiliserait lors de patrouilles en mer. Le fait qu’il puisse effectuer ces tâches dans l’environnement confiné d’une piscine n’utilisant rien d’autre que l’actionnement interne est incroyablement impressionnant. “

Cette maniabilité signifie que ROUGHIE est capable de suivre des chemins complexes et peut explorer des zones du monde réel que les autres planeurs sous-marins ne peuvent pas.

“Il peut fonctionner dans les mers peu profondes et les zones côtières, ce qui est si important pour les études de biologie ou de climat”, a déclaré Mahmoudian. “Et comme il est totalement silencieux, il ne dérangera pas la faune et ne perturbera pas les courants d’eau comme le font les véhicules motorisés.”

ROUGHIE peut être équipé d’une variété de capteurs, collectant des données de température, de pression et de conductivité vitales pour les océanographes. L’équipe de Mahmoudian a envoyé ROUGHIE dans de petits étangs et lacs avec un fluorimètre pour mesurer la prolifération d’algues. L’équipe a également équipé le véhicule de magnétomètres compacts, capables de détecter des anomalies telles que des épaves et des munitions sous-marines. Cette recherche a été publiée récemment dans la revue Sensors.

Mahmoudian et ses étudiants développent ROUGHIE depuis 2012 lorsqu’elle a commencé le projet à la Michigan Technological University.

“Mes étudiants l’ont conçu et construit à partir de rien, et ils ont développé les algorithmes de contrôle et de navigation en parallèle”, a déclaré Mahmoudian. «Pour le prix d’un véhicule utilitaire actuel, nous pouvons en mettre 10 à l’eau, en surveillant les conditions pendant des mois à la fois. Nous pensons que ce véhicule a une grande valeur pour toute communauté locale.

Vidéo: https://www.youtube.com/watch?v=_4wuvMjIsrI&feature=emb_logo

Ce travail est soutenu par la National Science Foundation (subvention 1921060), l’Office of Naval Research (subvention N00014-20-1-2085) et le programme de transfert de technologie des petites entreprises du Naval Sea Systems Command N68335-19-C-0086.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université Purdue. Original écrit par Jared Pike. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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