Design och konstruktion av en autonom undervattensglidare

Abstract

Undervattensfarkoster utgör en betydande del av den aktuella forskningen, vilken har fått ökad betydelse under de senaste åren. Särskilt märkbar är den accelererande takten och den växande förmågan att automatisera deras styrsystem. Bland flertalet av olika typer av dessa undervattensfarkoster återfinns glidare. Basisen som en undervattensglidaren följer, likt en traditionell ubåt, är i sig enbart Arkimedes princip. Flytförmågan modifieras genom en ändring av volymen alternativt massan av glidaren vilket med hjälp av vingar och förmågan att flytta sin tyngdpunkt kan generera framdrift. Denna metod att generera framdrift kan anses som mycket energieffektiv och skapar förutsättningen för en glidare att utforska havet under långa tidsperioder och över stora avstånd med minimal tillsyn, där den framförallt genomför diverse datainsamlingar. Denna rapport utforskar möjligheterna att analysera, designa och tillverka en glidare som fungerar på ett säkert och framgångsrikt sätt i utmanande miljöer. Projektet är specifikt fokuserat på att ha en god manövrerbarhet, bra modulariserbarhet, en låg vikt och ett överkomligt pris. Dessa aspekter har utvärderats med hjälp av informationssamling, beräkningar och olika typer av tester. Beräkningar har gjorts på skrovet för att bedöma dess hållfastighet, läckagetest har genomförts för att bedöma om glidaren är tät samt noggranna beräkningar och simulationer av vingar samt kåpor för att bestämma optimal utformning och geometri. Det har genomförts tester på samtliga elektroniska komponenter. En flytkraftsmotor är designad utifrån Arkimedes princip där volymförändringen styr storleken på kraften genererad av den undantryckta vätskan och på så sätt styr huruvida glidaren flyter eller sjunker. Projektet har haft full tillgång till Chalmers prototyplabb som har assisterat med tillverkningsprocesser av metalldelar. Utöver detta har även 3D-printing spelat en vital roll i tillverkningsprocessen. För att realisera en fungerande glidare gäller det att alla delsystem och komponenter svarar mot varandra i en symbios och det är därför av stor vikt att tillverkningen är väl planerad men framförallt väl exekverad. Projektets avslutande konstaterar att uppdraget har framgångsrikt genomförts med ett tillfredsställande resultat. En glidare har designats och konstruerats i enlighet med de fastställda kraven och målsättningar som projektet upprättat. Dessutom lämnar projektet öppningar för fortsatt utveckling och eventuell uppföljning, där möjligheten till ytterligare bestyckning och översyn av de befintliga systemen och komponenterna som konstruerats i detta projekt beaktas. Avslutningsvis presenteras rekommendationer för utökad testning av glidaren för att noggrant kartlägga dess prestanda och eventuella brister.