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.

This work adresses the dynamics and hydrodynamics of an underwater glider more specifically the Slocum G2 model with a diving capacity of 1000 . The glider is na scientific equipament belonging to the Autonomous Underwater Vehicles (AUV) class and is usually composed of a torpedo-shaped body, equipped with wings and foils. This type of vehicle was designed for monitoring the ocean environment in order to collect data on the physical-chemical properties of water. Its movement, when observed in the vertical plane, is carried out through two mechanisms, which essentially use the gravitational field. The first is related to the internal redistribution of mass promoted by the longitudinal movement of a set of mobile batteries, called counterweights, which allow the change of position of the center of gravity. The second is due to a hydraulic actuator also responsible for the variation of the vehicles center of gravity and for the variation of the immersed weight. In addition to these two mechanisms, the contribution of wings, the folio and the rudder, allows the appearance of viscous forces of drag and lift that help the movement of the glider. In this way, the vehicle can carry out its trajectory in almost sinusoidal phases, covering large distances autonomously and with low energy consumption through the water column. The equations of motion in the vertical plane are derived from the Lagrange equations, considering four degrees of freedom: three to describe the dynamics of the rigid body and the fourth related to the displacement of the counterweight. Two open-loop control laws are proposed to establish the displacement of the counterweight and the variation of the immersed weight, so that a prescribed trajectory can be followed. The hydrodynamic forces are determined from CFD modeling, using ANSYS® software, considering small to moderate angles of attack. The equations are solved in the time domain, through a code specifically programmed in Matlab®, so that a designed trajectory can be simulated. A case study is chosen to illustrate the simulations.