Abstract:
A modelagem dinâmica de veículos subaquáticos não tripulados do tipo ROV (Remotely
Operated Vehicle) incluindo a dinâmica do cabo umbilical consiste em um desafio de grande
complexidade, sendo esta a razão da maioria dos autores negligenciar a dinâmica do cabo. Esta
dissertação propõe um formalismo matemático que torne possível simular as duas dinâmicas,
do cabo e do ROV, simultaneamente. Inicialmente, apresenta-se a modelagem cinemática do
veículo, utilizando o método de Ângulos de Euler para transformações entre referenciais. O
modelo dinâmico do veículo é desenvolvido considerando a interação entre o veículo e o meio
aquático e a ação dos propulsores. A perturbação provocada pelo cabo é modelada a partir de
um formalismo que trata a flexibilidade contínua do cabo aproximada de forma discreta. Elos
rígidos são conectados por articulações fictícias que permitem movimentos elásticos de
azimute, elevação e torção. O ROV passa a ser a carga terminal do cabo, fixo à sua extremidade
livre, mas possuindo dinâmica própria, principalmente influenciada pelos seus atuadores. As
simulações mostraram resultados fisicamente esperados. Dessa forma, conclui-se que o
formalismo que acopla as dinâmicas do cabo e do ROV consiste em uma interessante
ferramenta para o desenvolvimento de projetos de veículos subaquáticos remotamente
operados.
The dynamic modeling of unmanned underwater vehicles type ROV (Remotely
Operated Vehicle) including the dynamics of the umbilical cable is still an open problem of
great complexity, which is why most authors neglect the dynamics of the cable. This
dissertation proposes a formalism to couple the dynamics of cable and ROV. Initially, it is
presented the kinematic modeling of the vehicle, described by the method of Euler angles
transformations between reference frames. The dynamic modeling of the vehicle is developed
considering the interaction between the vehicle and the aquatic environment and the action of
the thrusters. Disturbances caused by the cable are modeled using a method based on a
formalism that treats continuing flexibility of the cable as approximate discreetly. Rigid links
are connected by joints that allow fictitious elastic movements of azimuth, elevation and twist.
The ROV becomes the terminal load of the cable, attached to its free end, but having its own
dynamics, mainly influenced by its actuators. The simulations showed physically expected
results. Therefore, we conclude that the formalism that couples the dynamics of the cable and
the ROV is presented as an interesting tool for the projects development of remotely operated
underwater vehicles.
