Le planeur sous-marin agile pouvait voir les océans calmement


Le planeur sous-marin agile pouvait voir les océans calmement

Nina Mahmoudian (au centre) et ses élèves ont développé un planeur sous-marin qui peut être utilisé en silence et dans des espaces confinés et est idéal pour mener des études de biologie ou de climat sans déranger la faune. Crédit photo: Purdue University / Jared Pike

Les véhicules sous-marins autonomes sont devenus des outils polyvalents pour explorer les mers. Cependant, ils peuvent perturber l’environnement ou avoir des problèmes pour se déplacer dans des espaces restreints.

Les chercheurs de l’Université Purdue explorent 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 une variété de spécifications de mission.

«Notre objectif est l’exploitation à long de 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 limitée et doivent revenir après quelques heures. Avec une à long terme, un planeur sous-marin peut voyager des semaines ou des mois entre les charges, mais pourrait bénéficier d’une utilisation accrue dans les zones à haut risque.

Un planeur sous-marin diffère des autres robots marins en ce qu’il ne possède ni hélice ni système de propulsion active. Il change sa propre flottabilité pour couler et monter et avancer. Bien que cette approche ascendante et descendante permette des véhicules très économes en énergie, elle présente plusieurs problèmes: Les véhicules sont chers, lents et ingérables, en particulier dans les eaux peu profondes.

Mahmoudian a développé un véhicule agile appelé ROUGHIE (Research Oriented Underwater Glider for Hands on Investigative Engineering). ROUGHIE a la forme d’une torpille, d’environ trois pieds de long, et n’a pas de gouverne ou de gouverne orienté vers l’extérieur autre 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 la flottabilité et fournir un de descente initial. Pour contrôler l’inclinaison, la batterie du véhicule déplace subtilement son poids d’avant en arrière et agit comme son propre mécanisme de commande. Pour la direction, toute la rangée de composants internes est montée sur un rail rotatif qui contrôle précisément l’angle de roulis du véhicule. La conception est modulaire et adaptable à une variété d’applications.

« C’est une approche tout à fait unique », a déclaré Mahmoudian. « La plupart des planeurs sous-marins ne peuvent opérer que dans des océans profonds et ne sont pas manoeuvrables dans des espaces restreints. ROUGHIE a un rayon de braquage d’environ 10 pieds seulement comparé à un rayon de braquage d’environ 33 pieds pour les autres planeurs. »







Les véhicules sous-marins autonomes sont devenus des outils polyvalents pour explorer les mers. Cependant, ils peuvent perturber l’environnement ou avoir des problèmes pour se déplacer dans des espaces restreints. Les chercheurs de l’Université Purdue explorent une alternative: des planeurs sous-marins très maniables et peu coûteux qui fonctionnent en silence. Crédit photo: Purdue University / Jared Pike

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

« Nous programmons ROUGHIE avec des modèles de vol à l’avance et il exécute ces modèles de manière autonome », a déclaré Mahmoudian. « Il peut effectuer des mouvements standard de haut en bas en dents de scie 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 en milieu confiné espace d’une piscine, il est incroyablement impressionnant de n’avoir qu’une seule opération interne. « 

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

« Il peut être utilisé 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 parce que c’est totalement calme, cela ne perturbe pas la faune ou les courants d’eau comme les véhicules motorisés. »

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

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

« Mes étudiants l’ont conçu et construit à partir de zéro et 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 pendant des mois et surveiller les conditions. Nous pensons que ce véhicule est d’une grande valeur pour toute communauté locale. »


Les robots sous-marins accostent de manière autonome pendant la mission afin de charger et transférer des données


Plus d’information:
Brian R. Page et al., Compact Quantum Magnetometer System on an Agile Underwater Glider, Capteurs (2021). DOI: 10,3390 / s21041092

Fourni par Purdue University

Citation: Le planeur sous-marin agile a pu surveiller calmement les mers (23 février 2021), consulté le 23 février 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-02-agile-underwater-glider-quietly-survey.html

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