Desenvolvimento de um sistema de variação de flutuabilidade eletromecânico para um AUV

Abstract

Com o crescente interesse na exploração e no monitoramento de ambientes subaquáticos, a autonomia energética dos veículos submarinos autônomos (AUVs) tornou-se um parâmetro de projeto cada vez mais crítico. Nesse contexto, a utilização de um sistema de flutuação variável (VBS), em conjunto com propulsores convencionais, surge como uma alternativa promissora para aumentar a eficiência energética desses veículos. Ao contrário dos propulsores, responsáveis pela geração de empuxo e consumo contínuo de energia, o VBS tem a função de controlar a profundidade, sendo acionado apenas durante as variações de flutuabilidade, o que reduz significativamente o consumo energético. Considerando esse cenário, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema VBS eletromecânico para integração no AUV MARES, desenvolvido pelo Ocean Systems Group da FEUP/INESC TEC. Para tanto, adotou-se a metodologia híbrida ágil stage-gate, que permitiu uma rápida evolução do projeto, incluindo a fabricação e os testes de protótipos. A partir dos ciclos de desenvolvimento, foi construído um protótipo funcional ao final do quinto ciclo de projeto. O protótipo foi inicialmente submetido a ensaios em laboratório e, posteriormente, a testes em tanque de águas estáticas. Além disso, condições reais de solicitação mecânica foram simuladas por meio da aplicação de molas de alta rigidez, representando as cargas atuantes durante a operação subaquática. Dessa forma, a funcionalidade do sistema foi validada pela implementação de códigos de controle e pela análise do desempenho obtido nos testes experimentais. Por fim, foi realizada uma estimativa do consumo energético do sistema a partir de um perfil de missão definido, considerando duas abordagens distintas: uma análise teórica e outra fundamentada nos parâmetros do motor utilizado.