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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2003.tde-06032024-082259
Document
Author
Full name
Juan Pablo Julca Avila
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2003
Supervisor
Committee
Adamowski, Julio Cezar (President)
Maruyama, Newton
Nishimoto, Kazuo
Title in Portuguese
Estimação de coeficientes hidrodinâmicos de um veículo submarino semi-autônomo
Keywords in Portuguese
Modelo de embarcações
Submarinos
Tanque de provas (Ensaios)
Abstract in Portuguese
Um veículo submarino semi-autônomo, tipo open-frame, está sendo desenvolvido na Escola Politécnica da USP para dar suportes as tarefas submarinas de instalação e transporte de equipamentos em poços petrolíferos localizados em águas profundas. A primeira missão concedida ao veículo é a recuperação de transponders utilizados no posicionamento dinâmico de navios. O veículo que executará esta missão inclui vasos de pressão para a instrumentação e módulos de controle e, um sistema de oito propulsores. Este trabalho apresenta uma abordagem experimental para estimar as características hidrodinâmicas do veículo submarino nos movimentos longitudinal, lateral e vertical. A abordagem é baseada em provas com modelos de escala reduzida (1:2) num tanque de provas. Dois grupos de provas foram executados. O primeiro grupo consiste de provas hidrodinâmicas estáticas para obter os coeficientes de arrasto através do movimento translacional do modelo à velocidade constante. Os resultados obtidos das provas mostraram que na faixa de velocidades de 0.2m/s até 0.8m/s não há dependência dos coeficientes de arrasto com o número de Reynolds. No segundo grupo, uma montagem com o modelo formando um sistema massa-mola foi usado para estimar os coeficientes de massa adicionada do veículo quando está em movimento acelerado. Esta técnica é baseada na medida da freqüência natural da vibração do modelo na água. Foram também executadas provas estáticas e dinâmicas dos propulsores em condições de bollard-pull (amarramento). O modelo de força dos propulsores foi identificado experimentalmente colocando-se o conjunto motor/hélice/duto no tanque de provas e medindo-se o empuxo produzido a partir de uma tensão elétrica aplicada ao motor.
Title in English
Untitle in english
Keywords in English
Model vessels
Submarines
Test tank (Tests)
Abstract in English
An open-frame semi-autonomous underwater vehicle is being developed at Escola Politécnica da USP to provide inspection and intervention capabilities for specific missions in deep water oil fields. The first devised mission is related to transponder recovery. The vehicle aimed to this mission is an open frame type that includes pressure vessels for instrumentation and control, and a set of eight undersea thrusters. This work presents an experimental approach to estimate the hydrodynamic characteristics of this underwater vehicle in surge, sway and heave motions. The approach is based on constrained tests of a 1:2 scale model in a towing tank. Two sets of tests were performed. The first set consist of static hydrodynamic tests to obtain drag coefficients through translation movement of the model at constant velocity. The tests showed that in the velocity range from 0.2 to 0.8 m/s there is no dependence of the hydrodynamic coefficients with Reynolds number. In the second set, a mass-spring assembly was used to estimate the added mass coefficients o the vehicle in accelerated underwater motion by measuring the natural frequency of vibration. It was also performed static and transient tests of the thrusters in bollard-pull conditions. The thruster model has been identified considering the whole system (motor, propeller, and nozzle), measuring the thrust force as a function of the applied input voltage in a test tank.
 
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Publishing Date
2024-03-06
 
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