SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 2 CUPRINS STUDIU TEHNIC-Faza II 1.STADIU TEHNIC ACTUAL...4 2.CONDIII DE MEDIU...15 2.1.Condiii meteo-climatice pentru Marea Neagr...15 2.1.1.Temperatura...15 2.1.2.Salinitatea...15 2.1.3.Densitatea...15 2.1.4.Vizibilitate...15 2.1.5.Cureni...16 2.1.6.Valuri...16 2.1.7.Gradul de agitaie al mrii...16 2.2Lumina n mediul acvatic 16 2.3Absorbia radiaiei infraroii..17 3.VARIANTE ALE MODULULUI SUBMERSIBIL...17 4.CALCULUL REZISTENEI LA PRESIUNE...26 4.1.Varianta 1 a modulului submersibil...26 4.2.Varianta 2 a modulului submersibil...29 5.CALCULUL COORDONATELOR CENTRULUI DE MAS I ALE CENTRULUI DE PRESIUNE - CALCULUL FLOTABILITII - ...34 5.1.Calculul coordonatelor centrului de mas...34 5.1.1Varianta 1...35 5.1.2.Varianta 2...36 5.2.Calculul coordonatelor centrului de presiune (centrul de caren) ...38 5.2.1.Varianta 1...39 5.2.2.Varianta 2...40 5.3Funcia de autosalvare ...42 6.REZISTENA LA NAINTARE ...43 6.1.Fore...43 6.2.Calculul rezistenei la naintare...47 6.2.1Varianta 1 ...47 6.2.2Varianta 2 ...49 7.PROPULSIA...52 7.1.Introducere...52 7.2.Generaliti...52 7.3.Alegerea propulsoarelor...54 8.SISTEMUL DE SUPRAVEGHERE TV...58 8.1.Camerele TV...62 8.1.1.Minicamera UWC 300...62 8.1.2.Minicamera UWC 325...63 8.1.3.Camera UWC 180/v...63 8.1.4.Camera UWC 184...64 8.2.Proiectoarele...66 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 3 9.CALCULULPUTERIIABSORBITEIAL ALIMENTRII CU ENERGIE ...69 10.SENZORI...71 10.1.Senzori de direcie...71 10.2.Senzori de adncime...73 10.3.Senzori de proximitate...74 11.SISTEMUL DE COMAND I CONTROL...75 11.1.Generaliti...75 11.2.Controlul deplasrii...76 11.3.Pupitrul de comand i control...81 12.STOCAREA DATELOR...83 13.EVALUAREA ECONOMICO-FINANCIAR...85 14CONDIII SPECIFICE ALE MISIUNILOR EXECUTATE DE BENEFICIAR 86 15.SOLUIA CONSTRUCTIV...87 15.1.Modulul submersibil...87 15.1.1.Propulsoarele...87 15.1.2.Camere video i proiectoare...90 15.1.3.Microsonda ultrason i ali senzori...90 15.2.Echipamentul de suprafa...90 16.CONCLUZII...91 17.BIBLIOGRAFIE...92 ANEXA 1...94 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 4 1. STADIU TEHNIC ACTUAL Pe plan naional, nu sunt realizri n acest domeniu, pn n prezent. Pe plan mondial, miniroboii subacvatici sunt numeroi, realizai n diverse scheme constructive, de foarte multe firme particulare, institute de cercetri marine sau universiti. Dindiversitateaacestorminiroboi,suntprezentaimaideparteceicareau caracteristiciasemntoarecucerinelepecaretrebuieslendeplinescminirobotul MRS-01, aa cum este specificat n termenii de referin. Datele tehnice caracteristice sunt prezentate n tabelul comparativ de la pag. 13,14. -AC-ROV SP50 (firma AC-CESS, Marea Britanie) [23]; SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 5 - ALBATROS ( firma ALBATROS, Spania)[24]; - GNOM Micro (INDEL, RUSIA) [25]; SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 6 - GNOM Standard (INDEL, RUSIA) [25];

-GNOM Super (INDEL, RUSIA) [25]; SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 7

- GUARDIAN 2.0 (SUBSEA, Frana) [42]; - SENTINEL 2.1 (SUBSEA, Frana) [42]; SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 8 - OBSERVER 3.1 (SUBSEA, Frana) [42]; - LBV 150 (firma SEABOTIX, S.U.A.) [20]; SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 9

- Model 1000 (firma OUTLAND TECHNOLOGY Inc.) [35]; - SCALLOP (INUKTUN, CANADA) [26]; SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 10 -SM 1000 ( SUB-FIND, S.U.A.) [28]; -SCOUT (VIDEORAY) [34]; - EXPLORER (VIDEORAY) [09]; -EXPLORER (VIDEORAY) [34] SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 11 -PRO (VIDEORAY) [34];

- DEEP BLUE (VIDEORAY) [34]. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 12 Dacfacemoanalizacaracteristiciloriperformaneloracestorminiroboi, constatm urmtoarele: -Masa: este cuprins ntre 3kg i 6kg la 70% din roboi; -Viteza pe orizontal: este de 2 3 Nd la 73% din roboi; -Adncimea maxim: peste 150m la 69% din roboi; -Tensiunea de alimentare: n curent alternativ la peste 89% din roboi; -Camere video: toi roboii au camere color, la unii sunt dublate de camere alb/negru.Doar35%aucamereorientabilepevertical-TILT-iniciunul nu ara posibilitatea de panoramare PAN. -Iluminarea: cu proiectoare cu LED sau halogeni, cu intensitate variabil; -Senzori:mareamajoritatesuntechipaicusenzoridedirecie(88%)ide adncime(100%),doarunularesenzordeproximitate(sondDoppler) pentru sesizarea apropierii de fundul apei sau de un obstacol; -Tambur pentru cablu: peste 76% sunt echipai cu tambur. nplus,majoritateaminiroboiloraucapacitateademeninereautomatadireciei i adncimii de deplasare funcia de pilot automat. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 13 CERINTEMINIROBOTSTADIU TEHNIC ACTUAL Parametrii ValoriAC-ROVALBATROSS GNOMGNOM SUBSEA MICROSTANDARDSUPERGUARDIAN 2.0 SENTINEL 2.1 Dimensiuni de gabarit [mm] max. 600x400x400203x152x146310x240x195210x185x150310x180x150300x180x150450x270x210450x270x210 Masa neta in aer20kg3kg4,5kg1,5kg3kg4kg4,5kg6kg Adancimea maximamin. 40m75m50m50m120m(150m)150m(300m)150m150m Viteza pe orizontalamin. 2 Nd 0,4-0,5 m/s2Nd2Nd3Nd5Nd3,5Nd Viteza de imersie0-8m/min 0,3 m/s Alimentare Tensiunecurent continuu100-240Vcc 220Vca/12Vcc 220Vca / 12Vcc 220Vca / 12Vcc 110-220Vca110-220Vca Putere300W/36Vcc100W80W200W200W Propulsie cu actionare electrica4H2H + 1V(2+1)H + 1V2H + 2V2H + 2V4H + 1V2H + 1V Camera TV CaracteristiciIP 68, 5barcolor 520 liniicolor 460 liniicolor 480 liniicolor 480 liniicolor 480 liniicolor 530 linii color 530 linii 2 buc. Pan/Tiltdanutilt 180Sensibilitate0,3 lux0,1 lux 0,3 lux0,3 lux; zoom 0,002 lux0,002 lux Iluminare variabila, 2-3 nivelurivariabilavariabilavariabila Dist de obs.3mProiectoare cu LED-uri, min.50WLEDLED 2x3WLED LEDLEDLED 4X900 lm LED 2X900 lm SenzoriProximitate Adancime, temperatura, umidiate Adancime, directie Adancime Adancime, directie Adancime, directie,sonar Directie, adancime, temperatura Directie, adancime, temperatura Pilot automatda Adancime,directie Adancime Adancime, directie Adancime, directie Directie, adancime, viteza, sus/jos

Cablu de legatura Lungimemin.100m80m (120m)45m75m200m200m100m(50,150,200) 100m(50, 150, 200) Diametru 9,3mm10,4mm3mm3mm3mm5,2mm5,2mm Tamburda dadadadadada SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 14 SUBSEASEABOTIX OUTLAND 1000 SCALLOP SEAMORSM 1000 VIDEORAY OBSERVER 3.1LBV 150 300FSCOUTEXPLORERPRO 3DEEP BLUE 450x270x210530x245x254650x370x260350x230x216472x355x355476x270x243305x225x210305x225x210305x225x210305x279x210 6,5kg12kg17,7kg3,6kg16kg16kg3,6kg4,1kg4,45kg4,8kg 150m150m150m 300m300m76m76m152m305m 3,5Nd3Nd 1,5Nd3Nd3Nd1,9Nd1,9Nd2,6Nd4,1Nd 110-220Vca 100130Vca/200240Vca 120Vca sau 165Vcc/24Vcc 110/220Vca 100W750W750W 2H + 1V(2+1)H + 1V(2+1)H + 1V2H + 1V2H + 2V2H + 2V2H + 1V2H + 1V2H + 1V2H + 1V color 530 linii 2 buc. color 570 linii color 480 linii A/N 570 linii color 480 liniicolor 460 liniicolor 470 liniicolor 420 liniicolor 570 linii color 570 linii;A/N 430 linii color 570 linii;A/N 430 linii tilt 180tilt 360tilttilttilt 0,002 lux 0,2 lux;zoom manual 0,1 lux0,003 lux focus variabil, iris variabil 0,2 lux; zoom 10X, focus manual, iris auto 3 lux; focus variabil, zoom variabil 0,3 lux0,3 lux; focus variabil 0,3 lux; focus variabil 0,3 lux; focus variabil variabilavariabilavariabilavariabilavariabilavariabilavariabilavariabilavariabilavariabila LED 2X900 lmhalogen, 50W2x75Whalogen2x50W2x50W halogen 2x20Whalogen 2x20W halogen 2x20W/LED halogen 2x20W/LED Directie, adancime, temperatura Directie, adancime, temperatura,tilt Directie, adancime Directie, adancime Directie, adancime Directie, adancime Directie, adancime Directie, adancime Directie, adancime Directie, adancime Directie, adancime, viteza, sus/jos Adancime,directie Directie, plutire100m (50, 150, 200) 100m (175m)150m38m150m(450m)150m(300m)40m40m(76m)40m(76m)40m(305m) 5,2mm7,6mm13mm10mm9mm9mm dadada dadadada SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 15 2. CONDIII DE MEDIU 2.1. CONDIII METEO-CLIMATICE PENTRU MAREA NEAGR Pentru definirea i caractarizarea condiiilor meteo-climatice pentru zona litoral a Mrii NegreamutilizatdatelefurnizatedeAdministraiaNaionaldeMeteorologie[45],Institutul NaionaldeCercetare-DezvoltareMarinGrigoreAntipaConstana.nurmacoroborrii datelor accesate au rezultat urmtoarele caracteristici: 2.1.1 TEMPERATURA: Temperatura apei mrii nregistreaz oscilaii sezoniere foarte mari. La suprafa, lng rm, n anii cu ierni grele apa se rcete pn la temperatura de nghe(-1,4C), iar n verile clduroase se nclzete pnla27C.Suntrarianiincareamplitudineaoscilaiilorde temperatur este mai mic de 25C. 2.1.2 SALINITATEA:Salinitatea medie a Mrii Negre variaz ntre 15 i 19, datorit aportuluinsemnatdeapedulcialefluviilor,fiindimaisczutla Gurile Dunrii. 2.1.3DENSITATEA:Densitateaapeidemarevariazinversproporionalcu temperaturaiesteinfluenatidepulberilemineraleaflaten suspensie. Densitatea apei Mrii Negre este de 1020 kg/m. 2.1.4VIZIBILITATE:Apaareotransparensatisfctoare,asigurndovizibilitate buniposibilitideorientaresatisfctoare.Vizibilitatease micoreaz atunci cnd curentul nord-sud antreneaz mase de ape dulci din aportul Dunrii i atunci cnd furtunile din sectorul estic agit zona riveran cu valuri acror influen se face simit pna la adncimi de 8-10 m. Particulele de ml i nisip ridicate de valuri n masa apei reduc mult vizibilitatea n timpul furtunilor n zona cuprins ntre rm i zona cu adncimi pn la 10 m. Vizibilitatea se mbuntete treptat dup ncetarea valurilor, o dat cu decantarea suspensiilor, n timp de 1-3 zile. Aparcderibrutealevizibilitiinregiuneadinimediataapropierea fundului,laadncimicuprinsentre7i20m,nspecialpefunduri marineaccidentatesaustncoase,atuncicnduncurentputernic deplaseaz masele de ap, ridicnd de pe fund, ca o cea, nisipul fin i mluldecantat.Caracteristicacestuifenomenestefaptulc,deasupra zoneifoartetulburi,apacontinusfietransparent,iarvizibilitatea foarte bun.Pentindereaplatouluicontinentaldindreptullitoraluluiromnesc transparenaapeimarine,maximnregistrat,afostde20m.n aceastzontransparenaestemicoratdeaportulapelordulci dunrene. n zonele cu salinitate sczut transparena este redus. Pn laodistande30Mmderm,valorileobinuitealetransparaneisunt sub 10 m. n general transparena crete de la coast spre larg i de SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 16 lanordlasud,datoritinfluenelorapelordunrene.ngeneral, transparena apei este mai ridicat vara i toamna. nbazinuluiportuar,vizibilitateaesteredusdatoritagitaieiapei produsedecurentulelicilornaveloriadiferitelorsubstaneaflaten suspensie sau dizolvate (resturi menajere, produse petroliere etc.). 2.1.5CURENI:Cureniimarinisuntfoartevariabili,datoritinconstaneiregimului vnturilor.Totui,datoritfaptuluicvnturiledeNiNEsuntmai frecventeimaiputernice,rezultantadeplasriiapelorsuperficialeeste aproximativ de la Nord la Sud. Viteza curenilor, cu unele excepii, este n general redus i scade pe msura creterii adncimii, datorit frecventelor schimbri ale direciei valurilor. nbazinulportuar,cureniisuntvariabilicavitezidirecie,fiind determinaide traficul navelor i configuraia danelor i digurilor. 2.1.6 VALURI:n Marea Neagr au fos nregistrate valuri cu nlimea maxim de 10 m. 2.1.7 GRADUL DE AGITAIE AL MRII Gradul 2 de agitaie al mrii se caracterizeaz prin: - valuri mici, scurte, linitite, creste cu aparen sticloas i nu se sparg (mare ncreit); - valuri de 0,1m 0,5m nlime;- perioada valurilor 1,5 5 secunde; - lungimea medie a valurilor 6m 7,8m; - vnt foarte uor (fora 2-3)cu vitaza de 3,5m/s 5m/s. 2.2 LUMINA N MEDIUL ACVATIC Ptrunderea luminii n ap depinde de intensitatea ei i de transparena apei. Transparena apeidepindendeosebidelimpezimeaei,determinatdecantitateainaturamateriilorn suspensie.Acestemateriisedepunmairepedenapelecaldedectnapelereci.Transparena apei crete i n raport cu salinitatea. Orict de mare ar fi limpezimea apei, luminaeste absorbit proporionalcudistanaparcurs.naplimpede,laadncimeade5m,energialuminoasse reduce la un sfert din valoarea ei la suprafa; la 15 m la o optime; la 40 m la a treizecea parte. n condiii deosebit de favorabile, lumina ptrunde dincolo de 120 m [04]. La trecerea luminii albe prin ap, razele roii din spectru sunt absorbite deosebit de intens de straturile de ap astfel c la adncimeade20-30mnumairmndectradiaiilealbastreiverzi.Latrecereasaprinap, luminasuferifenomenuldedifuziedatoratmoleculelordeapiparticulelornsuspensie (pulberi minerale i plancton). Fenomenul difuziei este mai intens n cazul radiaiilor albastre i violete. Absorbia i difuzia ating aadar maximum de intensitate la extremitile opuse ale spectrului (absorbia la rou, iar difuzia la violet). SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 17 2.3 ABSOBIA RADIAIEI INFRAROII Conform recomandrilor Comisiei Internaionale de Iluminat (CEI) radiaia infraroie se mparte n trei benzi (n funcie de lungimea de und): -IR-A: 700 nm 1400 nm-IR-B: 1400 nm 3000 nm-IR-C: 3000 nm 1 mmApaabsoarbenspecialradiaiainfraroiedinbenzileIR-AiIR-B.nacestebenzide frecven,radiaiainfraroieesteatenuatcu98%laparcurgereauneidistanede2m. Banda IR-C mai este numit i regiunea de imagine termal unde senzorii pot obine o imagine complet pasiv a obiectelor nconjurtoare bazat doar pe emisia termal, fr a necesita iluminare exterioar sau surs de cldur cum ar fi soarele, luna sau iluminare n infrarou. 3. VARIANTE ALE MODULULUI SUBMERSIBIL Din prezentarea stadiului tehnic pe plan mondial al mini-roboilor subacvatici (cap. 1) rezult c variantele constructive agreate de fabricanii cu tradiie n domeniu sunt dou: -componenteleelectroniceadpostitentr-ocarcasetan,iarflotabilitateaasigurat de un flotor confecionat din spum sintactic mbrcat ntr-o carcasdinfibre de sticl; -componenteleelectroniceadpostitentr-oincintetan(cuprofilhidrodinamic) care are n acelai timp i funcia de flotor. Pentrustudiulcomponenteisubacvaticealminirobotului(modululsubmersibil),am considerat soluia cu corp etan care are ca funcie asigurarea att a flotabilitii modulului ct i a adpostirii n interior a componentelor electrice i electronice. Din punct de vedere constructiv, am luat n studiu dou variante a acestei soluii: varianta cudoucorpurietaneivariantacuuncorpetan.nvarianta1,corpurileetaneauform cilindriccucapeteleemisferice.nvarianta2,corpuletanestecilindriccucaptuldinprova plat i cu captul din pupa emisferic. Din punct de vedere alechipamentului modulului submersibil, am considerat o echipare identic pentru cele dou variante: -Camer video color echipat cu mecanism pan/tilt; -Patru motoare de propulsie: - Dou motoare pentru deplasare nainte/napoi; - Un motor pentru deplasarea sus/jos (pentru varianta 1), dou motoare (pentru varianta 2); - Un motor pentru deplasarea lateral pentru varianta 1; -Dou proiectoare cu LED-uri; -Un cadru de protecie.SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 18 Schiele celor dou variante ale modulului submersibil sunt prezentate n fig.3.1 i fig.3.3 n fig. 3.2.1, 3.2.2, 3.4.1, 3.4.2 sunt prezentate vederile 3D ale celor dou variante. Corespunztorcomponeneiiechipriiprezentatemaisus,rezultoschembloca minirobotului (fig. 3.5). Componentele electronice ce vor trebui montate n incint etan sunt: -sursa de alimentare (convertorul c.a./c.c.); -microprocesor de comandi control a ntregului sistem; -placa de senzori - citirea i prelucrarea semnalelor de adncime, direcie, altitudine; -controlul nivelullui de iluminare a proiectoarelor; -driverele pentru propulsoare. nexteriorulmodululuivorfiamplasatepropulsoarele,cameravideo,proiectoarele, senzorul de altitudine (anticoliziune). La suprafa se vor afla echipamentele de comand i control necesare: -pupitrul de comand; -monitorul; -echipamentul de nregistrare date; -sursa de energie (grup electrogen). Legaturadintreechipamentuldesuprafaimodululsubmersibilvafiasiguratdeun cabludelegtur(cordonombilical)delungimecorespunztoare(minim100m)montatpe tambur.SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 19 Fig. 3.1SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 20 Fig. 3.2.1 Modul submersibil varianta 1 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 21 Fig. 3.2.2 Modul submersibil varianta 1 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 22 Fig. 3.3 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 23 Fig. 3.4.1 Modul submersibil varianta 2 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 24 Fig 3.4.2 Modul submersibil varianta 2 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 25 Fig. 3.5 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 26 4. CALCULUL REZISTENEI LA PRESIUNE Calculul rezistenei la presiune ajut la dimensionarea corpurilor etane care asigur flotabilitatea i adpostesc i componentele electronice ale sistemului. Pentrucalcululrezisteneilapresiune,amfolositprogramulUNDERPRESSURE4.5al firmei DeepSea Power & Light, Inc. [31] din San Diego-California, S.U.A. 4.1 VARIANTA 1 A MODULULUI SUBMERSIBIL Amconsideratuntubdinaluminiu(AL2024-dural)avndlacapeteemisferedinacelai material, cu lungimea total de 500 mm. Diametrul exterior este de 134 mm, iar grosimea pereilor este de 2 mm. TUBE plus ENDCAP values Tube Inner Diameter:13.0000 cm Tube Outer Diameter: 13.4000 cm Tube Wall Thickness:0.2000 cm Tube Length : 36.6000 cm ( Endcap Hemispherical) Free Diameter: 13.0000 cm Outer Diameter: 13.4000 cm Endcap Thickness : 0.2000 cm Combined Weight In Air : 1.14 kg ; In Water :-5.44 kg Initial failure caused byTube thin wall collapse at 0.0167 Kbar (164.6 m underwater) aluminum 2024Yield Stress :75.8424 MPascal Poisson's ratio :0.3300 Density :2.7708 gm/cc Elastic Modulus:73.0845 Gpascal SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 27 TUBE CONFIGURATION(External Pressure) Inner Diameter: 13.0000 cm Outer Diameter: 13.4000 cm Wall Thickness: 0.2000 cm Tube Length : 36.6000 cm Weight in air:0.84 kg Weight in water : -4.45 kg Failure mode: Thin wall collapse Collapse pressure0.0167 Kbar (164.6m underwater) Thick wall crush at 0.0223 Kbar (219.5 m underwater) Thin wall collapse mode :3 nodes aluminum 2024Yield Stress :75.8424 MPascal Poisson's ratio :0.3300 Density :2.7708 gm/cc Elastic Modulus:73.0845 Gpascal Tube distortion values Pressure Depth Stress delta IDdelta OD delta length (Kbar) (m)(Kbar)(cm) (cm)(cm) 0.0010 9.8 0.03300.00050.0005 0.00030.002019.70.06600.00100.0010 0.00060.003029.50.09900.00150.0015 0.00080.004039.40.13200.00200.0020 0.00110.005049.20.16500.00250.0025 0.00140.006059.00.19800.00300.0030 0.00170.007068.90.23100.00350.0035 0.00200.008078.70.26400.00400.0040 0.00220.009088.60.29700.00450.0045 0.00250.010098.40.33000.00500.0050 0.00280.0110 108.2 0.36300.00550.0055 0.00310.0120 118.1 0.39600.00600.0060 0.00340.0130 127.9 0.42900.00650.0065 0.00370.0140 137.8 0.46200.00700.0070 0.00390.0150 147.6 0.49500.00750.0075 0.00420.0160 157.4 0.52800.00800.0080 0.00450.0170* 167.3 0.56100.00850.0085 0.00480.0180* 177.1 0.59400.00900.0090 0.00510.0190* 187.0 0.62700.00950.0095 0.00530.0200* 196.8 0.66000.01000.0100 0.0056 * = after housing failure SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 28 ENDCAP CONFIGURATION- Endcap Hemispherical Free Diameter:13.0000 cm Outer Diameter:13.4000 cm Endcap Thickness:0.2000 cm Weight in air : 0.15 kgWeight in water :-0.49 kg Endcap failure at 0.0439 Kbar(432.4 m underwater) aluminum 2024Yield Stress :75.8424 MPascal Poisson's ratio :0.3300 Density :2.7708 gm/cc Elastic Modulus:73.0845 Gpascal Endcap distortion values(* = after failure) PressureDepthStress delta ID delta ODseat (Kbar) (m)(Kbar)(cm)(cm) (Kbar) 0.00109.8 0.01650.00020.0002 0.01700.002019.7 0.03300.00040.0004 0.03400.003029.5 0.04950.00060.0006 0.05100.004039.4 0.06600.00080.0008 0.06800.005049.2 0.08250.00100.0010 0.08500.006059.0 0.09900.00120.0012 0.10200.007068.9 0.11550.00140.0014 0.11900.008078.7 0.13200.00160.0016 0.13600.009088.6 0.14850.00180.0018 0.15300.010098.4 0.16500.00200.0020 0.17000.0110108.2 0.18150.00220.0022 0.18700.0120118.1 0.19800.00240.0024 0.20400.0130127.9 0.21450.00260.0026 0.22100.0140137.8 0.23100.00280.0028 0.23810.0150147.6 0.24750.00300.0030 0.25510.0160157.4 0.26400.00320.0032 0.27210.0170167.3 0.28050.00340.0034 0.28910.0180177.1 0.29700.00360.0036 0.30610.0190187.0 0.31350.00380.0038 0.32310.0200196.8 0.33000.00400.0040 0.3401 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 29 Corpul etan rezist la o presiune a coloanei de ap de peste 164 m(0,0167 Kbar==16,48atm),rezistenaminimfiinddatdeparteacilindricacorpuluietancareesteceamai puin rezistent. Corpul etan are o greutate total (n aer) de 1,14 kg i o greutate n ap de -5,44kg (rezerv de flotabilitate de 5,44kg) . 4.2 VARIANTA 2 A MODULULUI SUBMERSIBIL Am considerat un tub din aluminiu (AL 2024 dural)) cu lungimea total de 380 mm, avnd la un capt (n pupa) oemisfer din aluminiu cu diametrul exterior de 210 mm, iar n cellalt capt (n prova) sudat o flan din acelai material.Lungimea total a tubului este de 380 mm. Diametrul exterior este de 210 mm, iar grosimea pereilor este de 2 mm. TUBE CONFIGURATION(External Pressure) Inner Diameter : 20.6000 cm Outer Diameter: 21.0000 cm Wall Thickness:0.2000 cm Tube Length : 27.5000 cm Weight in air:1.00 kg Weight in water : -8.77 kg Failure mode: Thin wall collapse Collapse pressure0.0115 Kbar (113.0m underwater) Thick wall crush at 0.0143 Kbar (140.8 m underwater) Thin wall collapse mode :4 nodes aluminum 2024Yield Stress :75.8424 MPascal Poisson's ratio :0.3300 Density :2.7708 gm/cc Elastic Modulus:73.0845 Gpascal SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 30 Tube distortion values PressureDepthStress delta IDdelta OD delta length (Kbar) (m)(Kbar)(cm) (cm) (cm) 0.00109.8 0.05200.00120.0012 0.00030.0020 19.7 0.10400.00250.0025 0.00070.003029.5 0.15600.00370.00370.00100.004039.4 0.20800.00490.0049 0.00130.005049.2 0.26000.00620.00620.00170.006059.0 0.31200.00740.00740.00200.007068.9 0.36400.00870.0087 0.00230.0080 78.7 0.41600.00990.0099 0.00270.0090 88.6 0.46800.01110.0111 0.00300.0100 98.4 0.52000.01240.0124 0.00330.0110108.2 0.57200.01360.01360.00370.0120*118.1 0.62400.01480.01480.00400.0130*127.9 0.67600.01610.0161 0.00430.0140*137.8 0.72800.01730.0173 0.00470.0150*147.6 0.78000.01850.01850.00500.0160*157.4 0.83200.01980.01980.00530.0170*167.3 0.88400.02100.0210 0.00570.0180*177.1 0.93600.02220.0222 0.00600.0190*187.0 0.98800.02350.0235 0.00630.0200*196.8 1.04000.02470.02470.0067

* = after housing failure SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 31 HEMISPHERE CONFIGURATION(External Pressure) Inner Diameter:20.6000 cm Outer Diameter:21.0000 cm Wall Thickness:0.2000 cm Weight in air: 0.38 kg Weight in water :-2.11 kg Hemisphere collapse at : 0.0283 Kbar (278.9 m underwater) Thin wall collapse at : 0.0987 Kbar Thick wall collapse at: 0.0283 Kbar Seat collapse at: 0.0286 Kbar aluminum 2024Yield Stress :75.8424 MPascal Poisson's ratio :0.3300 Density :2.7708 gm/cc Elastic Modulus:73.0845 Gpascal Hemisphere distortion values PressureDepthStress delta IDdelta OD seat (Kbar) (m)(Kbar)(cm)(cm) (Kbar) 0.0010 9.80.0260 0.00050.00050.02650.0020 19.70.0520 0.00100.00100.05300.0030 29.50.0780 0.00150.00150.07950.004039.40.1040 0.00200.00200.10600.005049.20.1300 0.00250.00250.13250.006059.00.1560 0.00300.00300.15900.007068.90.1820 0.00350.00350.18550.008078.70.2080 0.00400.00400.21200.009088.60.2340 0.00450.00450.23850.010098.40.2600 0.00500.00500.26500.0110 108.20.2860 0.00550.00550.29150.0120 118.10.3120 0.00590.00590.31800.0130 127.90.3380 0.00640.00640.34450.0140 137.80.3640 0.00690.00690.37100.0150 147.60.3900 0.00740.00740.39750.0160 157.40.4160 0.00790.00790.42400.0170 167.30.4420 0.00840.00840.45050.0180 177.10.4680 0.00890.00890.47700.0190 187.00.4940 0.00940.00940.50350.0200 196.80.5200 0.00990.00990.5300 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 32 ENDCAP CONFIGURATION- Endcap Circular, Fixed Free Diameter:20.6000 cm Outer Diameter:21.0000 cm Endcap Thickness : 0.9000 cm Weight in air : 0.86 kgWeight in water : 0.54 kg Endcap failure at 0.0116 Kbar(114.2 m underwater) aluminum 2024Yield Stress :75.8424 MPascal Poisson's ratio: 0.3300 Density: 2.7708 gm/cc Elastic Modulus:73.0845 Gpascal Endcap distortion values(* = after failure) Pressure DepthMax.Stress Max.ShearMax.Seat C.defln (Kbar)(m) (Kbar) (Kbar) (Kbar)(cm) 0.00109.8 0.0653 0.0057 0.0265-0.00350.002019.7 0.1306 0.0114 0.0530-0.00710.003029.5 0.1960 0.0172 0.0795-0.01060.004039.4 0.2613 0.0229 0.1060-0.01410.005049.2 0.3266 0.0286 0.1325-0.01760.006059.0 0.3919 0.0343 0.1590-0.02120.007068.9 0.4573 0.0401 0.1855-0.02470.008078.7 0.5226 0.0458 0.2120-0.02820.009088.6 0.5879 0.0515 0.2385-0.03180.010098.4 0.6532 0.0572 0.2650-0.03530.0110108.20.7186 0.0629 0.2915-0.03880.0120*118.10.7839 0.0687 0.3180-0.04240.0130*127.90.8492 0.0744 0.3445-0.04590.0140*137.8 0.9145 0.0801 0.3710-0.04940.0150*147.6 0.9799 0.0858 0.3975-0.05290.0160*157.4 1.0452 0.0916 0.4240-0.05650.0170*167.3 1.1105 0.0973 0.4505-0.06000.0180*177.1 1.1758 0.1030 0.4770-0.06350.0190*187.0 1.2412 0.1087 0.5035-0.06710.0200*196.8 1.3065 0.1144 0.5300-0.0706

* = after housing failure SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 33 Corpul etan rezist la o presiune a coloanei de ap de peste 113 m (0,0127 Kbar ==11,35atm),rezistenaminimfiinddatdeparteacilindricacorpuluietancareesteceamai puin rezistent. Corpul etan are o greutate total (n aer) de 2,24 kg i o greutate n ap de -10.34kg (rezerv de flotabilitate de 10,34kg) . CONCLUZII nambelevarianteadncimeateoreticmaximdescufundaredepete100m,iar rezervadeflotabilitate,10,88kgpentruvarianta1(suntdoucorpurietane)i10,34kg pentru varianta 2, asigur o echipare standard a modulului submersibil, montarea unui cadru deprotecieiunlestvariabilnecesarechilibrriistaticeidinamice.Varianta1,datorit faptului c are n compunere dou corpuri etane, prezint o flexibilitate mai mare n privina posibilitilordeechipare,deasemeneapoatefimodificatnlimitemailarginceeace privetecretereaflotabilitiisauaadncimiimaximedelucruceledoucorpuripotfi modificate mai mult att n diametru i grosime a pereilor, ct i n lungime. Varianta 2 poate fi modificat n limite foarte strnse datorit constrngerilor impuse de dimensiunile maxime degabarit.Seimpunverificripentrurezistenalapresiuneprinncercri(deexemplun camera hiperbar) la instituii acreditate. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 34 5. CALCULUL COORDONATELOR CENTRULUI DE MAS I ALECENTRULUI DE PRESIUNE - CALCULUL FLOTABILITII - 5.1 Calculul coordonatelor centrului de mas Pentrucalculareacoordonatelorcentruluidemasalprodusuluis-autilizatunsistemde coordonate ataat produsului, cu originea n punctul extrem spate al corpului etan dreapta (privind nsensulnormaldedeplasareorizontal)alprodusului.S-aconsiderataxaOxde-alungulaxeide simetrieorizontaleacorpuluietandreapta,cusensulpozitivnsensulnormaldedeplasare orizontal a produsului, axa Oy n plan orizontal, perpendicular pe axa Ox, cu sensul pozitiv ctre stngaprodusuluifadesensulnormaldedeplasareorizontalaprodusuluiiaxaOznplan vertical,cusensulpozitivnsus.Pentrucalculareacoordonatelorcentruluidemasalprodusuluis-au utilizat relaiile: ===n1 iin1 ii iCMmx mX ,===n1 iin1 ii iCMmy mY ,===n1 iin1 ii iCMmz mZ , undeimreprezint masele celor n pri componente ale produsului, iarix ,iy i iz reprezint coordonatelecentrelordemasaleprilorcomponentealeprodusului.Dinmotivelegatede necunoatereavalorilorrealealeacestorcoordonate,s-aconsideratnaceastfazacalcululuic poziiacentruluidemascoincidecupoziiacentruluidesimetriealfiecreipricomponente (determinat n baza valorilor dimensionale de catalog sau prospect) , urmnd ca valorile reale s fie determinate experimental n faza achiziionrii componentelor produsului. n aceste condiii, valorile calculate mai jos au doar o valoare orientativ.Valorilemaseloricoordonatelorcentrelordemasaleprilorcomponente,utilizaten calcule, au fost sistematizate n tabelele de mai jos. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 35 5.1.1 VARIANTA 1 Sumele maselor prilor componente, care apar ca numitor comun n relaiile de mai sus reprezint, evident, masa M a produsului, pentru care s-a considerat valoareaM = 12,68 kg. Nr. crt. [ i ] Denumireparte component Masa prii componente Coordonatele centrului de mas im[ kg ] ix[ mm ] iy[ mm ] iz[ mm ] 012 345 1Corpul etan stnga2,142502500 2Corpul etan dreapta2,1425000 3Motorul propulsie vertical0,90200125 -50 4Motorul propulsie transversal 0,90250125 -150 5Motorul stnga propulsie longitudinal 0,90112250 -150 6Motorul dreapta propulsie longitudinal 0,901120 -150 7Camera video1,80395125 -75 8Proiectorul stnga0,50415250 -150 9Proiectorul dreapta0,504150 -150 10Cadrul metalic pentru protecie-suport 2,00250125 -60 n aceste condiii, determinarea coordonatelor centrului de mas al produsului a furnizat valorile: CMX=260 mm; CMY=125 mm; CMZ= - 67,4 mm. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 36 5.1.2 VARIANTA 2 Pentrucalculareacoordonatelorcentruluidemasalprodusuluis-autilizatunsistemde coordonate ataat produsului, cu originea n punctul extrem spate al corpului etan (privind n sensul normaldedeplasareorizontal)alprodusului.S-aconsiderataxaOxde-alungulaxeidesimetrie orizontale a corpului etan, cu sensul pozitiv n sensul normal de deplasare orizontal a produsului, axa Oy n plan orizontal, perpendicular pe axa Ox, cu sensul pozitiv ctre stnga produsului fa de sensulnormaldedeplasareorizontalaprodusuluiiaxaOznplanvertical,cusensulpozitivn sus. Nr. crt. [ i ] DenumirePartecomponent Masa prii componente Coordonatele centrului de mas im[ kg ] ix[ mm ] iy[ mm ] iz[ mm ] 012 345 1Corpul etan 4,1921000 2Motorul propulsie vertical stnga 0,902101350 3Motorul propulsie vertical dreapta 0,90210-1350 4Motorul stnga propulsie longitudinal 0,90901350 5Motorul dreapta propulsie longitudinal 0,9090-1350 6Camera video1,8048000 7Proiectorul stnga0,5048090-70 8Proiectorul dreapta0,50480-90-70 9Cadrul metalic pentru protecie-suport 2,002100-80 Masa total = 12,59 kg. Coordonatele centrului de mas sunt:

CMX= 252,9 mm; CMY=0 mm; CMZ=-18,3 mm. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 37 Coordonatele centrelor de mas se mai pot calcula utiliznd ecuaia matricial: | | z y xCM CM CM = M1| | m ... m m10 2 1(((((

10 10 102 2 21 1 1z y x... ... ...z y xz y x Pentru varianta 1, ecuaia devine: 112.682.14 2.14 0.9 0.9 0.9 0.9 1.8 0.5 0.5 2.0 ( ) 2502502002501121123954154152502500125125250012525001250050 150 150 150 75 150 150 60 |

\|||||||||||||. 260.457 125 67.429 ( ) = Pentru varianta 2, ecuaia devine: 112.594.19 0.9 0.9 0.9 0.9 1.8 0.5 0.5 2 ( ) 21021021090904804804802100135135 135135 09090 000000070 70 80 |

\||||||||||||. 252.891 0 18.268 ( ) = SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 38 5.2. CALCULUL COORDONATELOR CENTRULUI DE PRESIUNE (CENTRUL DECAREN) Pentrucalcululcoordonatelorcentruluidepresiunealprodusuluis-autilizatacelaisistem de coordonate utilizat i la determinarea coordonatelor centrului de mas. De asemeni, n faza actual a calculelor, s-a considerat produsul complet imersat n ap de mare (s-a consideratdensitateamedieaapeiMriiNegre3mkg1020 = ).nacestecondiii,ncalcululforei arhimedice pentru fiecare component se poate considera volumul prii scufundate ca fiind volumul total al componentei, calculabil geometric. Pentru determinarea coordonatelor centrului de presiune al produsului (punctul de aplicaie al forei arhimedice totale care acioneaz asupra produsului) s-au utilizat formulele:

===n1 iin1 ii iCPVx VX ,===n1 iin1 ii iCPVy VY , ===n1 iin1 ii iCPVz VZ , undeiV reprezintvolumelecelornpricomponentealeprodusului,iarix ,iy i iz reprezint coordonatele centrelor de mas ale prilor componente ale produsului. S-au determinatcoordonatelecentrelordepresiuneivolumeleprilorcomponentenbazavalorilordimensionale decatalog,sauprospect,urmndcavalorilerealesfiedeterminateexperimentalnfaza achiziionriicomponentelorprodusului.nacestecondiii,valorilecalculatemaijosaudoaro valoare orientativ. Datele utilizate n calcul au fost sistematizate n tabelele de mai jos. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 39 5.2.1 VARANTA 1 Nr. Crt. [ I ] DenumirePartecomponent Volumulprii componente Coordonatele centrului de presiune | | cm V3i ix[ mm ] iy[ mm ] iz[ mm ] 012 345 1Corpul etan stnga52872502500 2Corpul etan dreapta528725000 3Motorul propulsie vertical 194200125 -50 4Motorulpropulsie transversal 194250125 -150 5Motorulstngapropulsie longitudinal 194112250 -150 6Motoruldreaptapropulsie longitudinal 1941120 -150 7Camera video 1487395125 -75 8Proiectorul stnga 262415250 -150 9Proiectorul dreapta 2624150 -150 10Cadrul metalic pentru protecie-suport 729250125 -60 Volumultotalalprodusului,calculatcasumavolumelorprilorcomponenteesteV= 146183cm . Fora arhimedic total g V Farhimedica = , unde g = 9,82sm, are valoarea = Farhimedica146 N. Greutatea produsului G = mg = 134 N. Rezult o rezerv de flotabilitate de 12 N, care ar permite ca n stare de plutire s avem o parte scufundat decca. 92 % din volulmul total al corpului. Coordonatelecentruluidepresiunealprodusului,calculatenbazadatelordemaisus,au valorile:

CPX= 267 mm; CPY= 125 mm; CPZ= - 23,5 mm. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 40 5.2.2 VARIANTA 2 Nr. crt. [ i ] DenumirePartecomponent Volumul prii componente Coordonatele centrului de mas | | cm V3i ix[ mm ] iy[ mm ] iz[ mm ] 012 345 1Corpul etan964021000 2Motorul propulsie vertical stnga 1942101350 3Motorul propulsie vertical dreapta 194210-1350 4Motorul stnga propulsie longitudinal 194901350 5Motorul dreapta propulsie longitudinal 19490-1350 6Camera video 148748000 7Proiectorul stnga 26248090-70 8Proiectorul dreapta 262480-90-70 9Cadrul metalic pentru protecie-suport 7292100-80 Volumultotalalprodusului,calculatcasumavolumelorprilorcomponenteesteV= 13.1563cm . Fora arhimedic total g V Farhimedica = , unde g = 9,82sm, are valoarea = Farhimedica132 N. Greutatea produsului G = mg = 123 N. Rezult o rezerv de flotabilitate de 9 N, care ar permite ca n stare de plutire s avem o parte scufundat decca. 93 % din volulmul total al corpului. Coordonatelecentruluidepresiunealprodusului,calculatenbazadatelordemaisus,au valorile: CPX=247.7 mm; CPY= 0 mm;

CPZ=- 7,2 mm. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 41 Coordonatele centrelor de presiune se pot calculai utiliznd ecuaia matricial: | | z y xCP CP CP = V1| | V ... V V10 2 1(((((

10 10 102 2 21 1 1z y x... ... ...z y xz y x Pentru varianta 1, ecuaia devine: 1140905287 5287 194 194 194 194 1487 262 262 729 ( ) 2502502002501121123954154152502500125125250012525001250050 150 150 150 75 150 150 60 |

\|||||||||||||. 266.95 125 23.482 ( ) = Pentru varianta 2, ecuaia devine: 1131569640 194 194 194 194 1487 262 262 729 ( ) 21021021090904804804802100135135 135135 09090 000000070 70 80 |

\||||||||||||. 247.733 0 7.221 ( ) = SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 42 CONCLUZII n ambele variante modulul subacvatic este n echilibru static (centrul de mas este sub centrul de caren), rezerva de flotabilitate permind adugarea de lest astfel nct modulul s evoluezenaplaasietzero(pechildreapt).Asietazerosepoateobineiprin poziionareaadecvatacomponentelorminirobotuluiattceledinexteriorcticeledin interiorulcorpurilordepresiune.Rezervadeflotabilitateestesuficientpentruaasigura funciadeautosalvarencazulntreruperiialimentriicuenergie(rupereacabluluide legtur,defectareasurseideenergieetc.).Deasemenearezervadeflotabilitatepermite adugarea de mase pe minirobot (scule, camera video suplimentar etc.). 5.3 FUNCIA DE AUTOSALVARE Pentruasigurarearecuperriimodululuisubmersibil,ncazulncaresentrerupesemnalul decomandsaualimentareacuenergie,ntermeniidereferinesteprevzutdotareacuunlest detaabil a crui largare s permit urcarea rapid la suprafa (funcia de autosalvare). Aceast metod de recuperare presupune dotarea modulului submersibil cu: -un lest de o anumit greutate (0,5 kg 1 kg); -undispozitivdelargarealestuluicaresacionezeladispariiatensiuniide alimentare sau a semnalelor de comand un electromagnet; -acumulator care s asigure acionarea electromagnetului. Tot acest sistem va avea o mas de minim 1 kg care va trebui transportat mereu, reducnd din capacitatea modulului de a transporta ncrctur util: scule, aparatur de observare etc. Avnd n vedere c tot n termenii de referin se specific faptul c modulul submersibil trebuie s fieflotabil(nstarederepaosspluteasclasuprafa)funciadeautosalvaresepoate asiguracurezervadeflotabilitateamodululuiasiguratprinconstrucie.Rezervade flotabilitate poate fi reglat prin adugarea sau scoaterea de lest fix de pe modul. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 43 6. REZISTENA LA NAINTARE 6.1 FORE Asupra robotului deplasndu-se cu viteza v constant, n complet imersie acioneaz 7 fore principale a cror rezultant trebuie s fie nul:

0 R F F F F F G z x z x = + + + + + + tractiune tractiune rezistenta rezistenta arhimedica(6.1.1) unde s-a considerat un sistem de axe de coordinate legate de sistemul de referin pmnt n ipoteza fluiduluiaflatnrepausfadepmntiapoziieiiniialearobotuluinorigineasistemuluide coordonate.AxeleOxiOysuntorizontale,sensulluiOxcoincizndcu sensuldenicare,iaraxa Oz este vertical, cu sensul n sus. n aceste condiii : z G = g m este greutatea produsului [N]; m = masa produsului [kg]; g = acceleraia gravitaional [ ~ 9,8 m/2s ]; R arhimedicaF z Frezistenta tractiuneF= rezultanta forelor de traciune x Frezistentaz Ftractiune imprimate de elice pe direciile Ox, Oy sau xOz[N];

Gx FtractiunerezistentaF = rezultanta forelor de rezistenx Ftractiune ntmpinate lanaintarea n fluid pe direciiley z Frezistentaaxelor Ox, Oy respectiv Oz [N]; arhimedicaF = fora arhimedic [N]; R = fora de rezisten datorat cablului [N]. Ecuaia(6.1.1)estedepartedeadescrieexhaustivsituaiarealprivindforelecare acioneazasuprasubmersibilului,chiaricuvitezredus(maxim1m/s)iconstant,saun repaus fa de sistemul de referin ales. Singureleforeclaresuntgreutateaiforaarhimedic.Greutatea, G esteunvectorcu direciavertical(axaOz)cusensulnjos(sensopussensuluiaxeiOz)imrimeaegalcu produsuldintremasaprodusului,mivaloareaacceleraieigravitaionale,caresepoatelua,ntr-o bun aproximaie, egal cu 9,8. Dac se consider masa n kilograme i acceleraia gravitaional n metri pe secund la ptrat, se obine greutatea n newtoni.SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 44

G [N] = m [kg] g [m/2s ].(6.1.2) Fora arhimedic,arhimedicaF , este o for vertical, orientat n sus (direcia i sensul axei Oz) egalnumericcugreutateavolumuluidefluiddezlocuitdecorp.ncondiiacorpuluicomplet scufundat(imersiecomplet),volumuldezlocuitcoincidecuvolumulValcorpului.Considernd densitatea a fluidului (pentru apa Mrii Negre se poate considera o valoare medie = 1020 3mkg) fora arhimedic s-ar putea calcula cu relaia: | |((

((

=2 33arhimedicamkgm V [N] Fsmg (6.1.3) ncondiiauneiflotabilitipozitive,greutateaGareovaloarepuinmaimicdectfora arhimedic.Dinmotivedestabilitate,punctuldeaplicaiealgreutiiprodusului(centruldemas, saucentruldegreutate)trebuiesfiepeaceeaiverticalcupunctualdeaplicaiealforei arhimedice (centrul de presiune, centrul de simetrie al produsului), centrul de greutate fiind mai jos. n aceste condiii, dezechilibrarea produsului va duce la apariia unui cuplu de fore al crui moment va duce la reechilibrare. Cu celelalte fore, discuia se complic. Spre exemplu, fora de traciune dezvoltat de o elice s-ar putea calcula cu relaia 22 14tractiunennDva a D F |.|

\|+ = (6.1.4) undeeste densitatea fluidului , D este diametrul elicei, v este viteza corpului n raport cu fluidul (napdemare,lavitezesub1m/s,s-arputeaconsideravitezacorpuluifadeap,aproximativ egalcuvitezacorpuluifadepmnt),nesteturaiaelicei,iar 1a i2a suntconstantedatede proprietileelicei.Tocmaidatoritvaloriloracestorconstante,pecarefabricantulelicilor,de obicei,nulefurnizeaz,estenecesaroparteexperimentalcarespermitdeterminareaacestor constante i apoi o verificare practic a valorilor care ar putea fi obinute pentru fora de traciune la diferite turaii i viteze diferite. De remarcat c fora de traciune vertical trebuie s fie prezent continuu, pentru atingerea strii de flotabilitate nul (repaus n interiorul fluidului) n condiia n care greutatea produsului este uor inferioar forei arhimedice. Evident, turbulenele provocate de micarea elicelor nu sunt neglijabile, astfel c nu se poate utilizaipotezacurgeriilaminare,iarecuaiiledemicarecaptuncaracterputernicneliniar.n aceste condiii, ncercrile de calcul deterministic din lucrrile de specialitate recente abordate s-au SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 45 lovitdedificultimari,legatenprimulrnddenumrulmaredeconstante(careulteriorse dovedesc variabile, (deci parametric) care trebuiesc deduse experimental. n al doilea rnd, diferena marentrevalorilecalculateicelemsurateauimpusconsiderareaunorperturbaiideordin superior,utilizareaunorcalculeprobabilisticeutilizndmetodaMonteCarloiacriteriuluide stabilitate al lui Leapunov, pentru ca , n final, calculul fcut pentru un produs fr cablu de legtur, s furnizeze tot valori sensibil diferite de cele msurate, dar cu o motivare tiinific a erorilor i cu propunericostisitoaredereducerealor.nacestecondiiis-aconsideratcstudiulteoretictrebuie reduslaaspecteledemaximinteres,rezultateleexperimentalefiindconsideratepreferabilecelor deduse din calcule. RezultanteleforelorderezistenpedireciileOx,OyiOzincludforecare,nunele lucrrisuntabordateseparat.Spreexemplu,datoritdeplasriiprodusuluinraportcufluidul,pe suprafeeleparalelecudireciadedeplasareapar,conformlegiiluiBernoulliforedeapsare datoritpresiuniidinamice.Porninddelaideeafaptuluicforaderezistenestenullavitez relativ nul a corpului faa de fluid (repaus), s-a considerat pentru fora de rezisten (Dragg Force n literature de specialitate) forma: 22 1 rezistentav b v b F + =(6.1.5), unde v este viteza relativ a corpului fa de fluid, iar 1bi 2bsunt dou constante ale cror valori trebuie determinate experimental. Componentav b1a forei de rezisten este ntlnit n literatura de specialitate sub numele de forStokes,valabilpentrunumereReynoldsmici(curgerelaminar),constanta1b fiind dependentdecoeficientuldevscozitatealfluiduluiideformacorpuluicaresedeplaseazn fluid. Componenta22v b aforeiderezistenaparenliteraturadespecialitatesubnumelede Dragg Force pentru numere Reynolds mari i are forma explicit S v C21F2D dragg =(6.1.6), unde S este valoarea suprafeei corpului perpendicular pe direcia de deplasare,2v2este presiunea dinamic,iarDC esteaanumitulcoeficientdedragg,dependentdenumrulluiReynoldside forma corpului. n sfrit, rezistenei R a cablului la naintare s-a considerat c i se poate asocia o relaie de calcul de forma ) v c v c ( xR22 1 + =(6.1.7), SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 46 unde x( ) m 100 x0 s sreprezint lungimea de cablu desfurat la momentul considerat, iar 1ci 2csunt dou constante ale cror valori trebuie determinate experimental. Esteevidentceste vorba despre un sistem cu masa variabil i forade rezisten opus de cablu naintrii produsului nfluidcreteculungimeaxacabluluidesfurat.Dinacestmotiv,foradetraciunetrebuies creasc,deasemeni(eventual,prinmodificareaturaieielicelor)dacsedoreteodeplasarecu vitez constant. S-armaiputeaconsideraforelecuefectderotaieinverssensuluiderotaieaelicelor (conservareaimpulsuluicorpului)dars-astabilitcprinmontareaacte2elicidepropulsiepe fiecaredireciededeplasare,cuturaiiegaleidesensopusarcompensasuficientacestefore pentru a nu trebui s mai fie considerate. OaltcategoriedeforecarearputeafiluatendiscuiesuntforeleCoriolis.Dacse considerunsistemdereferinneinerial,sepotintroducepseudoforeledeinerie(pseudo deoarecenusuntforensensulnewtonianalcuvntului:nuaureaciuni,adicnuliseaplic principiultreialmecaniciinewtoniene).DinaceastcategoriefacparteiforeleCoriolis,acror prezensemanifest(caiforelecentrifuge)ncazulsistemeloraflatenmicarederotaie. Pmntul fiind un astfel de sistem care se rotete n jurul propriei axe cu o perioad de rotaieT=24h=86400s,aparforeCorioliscare,nemisferaborealproducdeviereacorpurilorn micarectredreapta,iarnemisferaaustralctrestnga.ForaCorioliss-arputeacalculacu relaia |.|

\| = v 2m - F e Coriolis (6.1.8), unde m este masa corpului , eeste vectorul vitez unghiular a Pmntului (innd cont de relaia T2 te = , se obine 5 -10 7 ~ e rad/s), m i v sunt masa i viteza n sistemul neinerial pentru corpulconsiderat.DatoritvaloriifoartemiciavitezeiunghiulareaPmntuluis-aconsiderat nesemnificativ contribuia acestei fore n ecuaia de bilan a forelor. n cele de mai sus nu s-au luat n consideraie o serie de factori perturbatori (neomogenitatea fluidului, variaia temperaturii cu adncimea de scufundare i de aici i variaia densitii fluidului i aforeiarhimedicecuadncimea,poziiavariabilacabluluinraportcuprodusul,curenii moderai care apar n momentul operrii n proximitatea unor structuri i altele) care vor introduce erorimergndpnlatransformareaconstantelornparametrii,saunecesitateareconsiderrii formulelor, sau chiar a listei forelor a cror aciune este considerat. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 47 6.2 CALCULUL REZISTENEI LA NAINTARE S-a utilizat pentru fora de rezisten la naintare n ap relaia S v C21F2D dragg = , (6.2.1) unde S este valoarea suprafeei corpului perpendicular pe direcia de deplasare,2v2este presiunea dinamic,iarDC esteaanumitulcoeficientdedragg,dependentdenumrulluiReynoldside forma corpului. S-a calculat fora de rezisten pe componente. Pentru apa de mare s-a considerat densitatea3mkg1020 = . 6.2.1 Varianta 1 Nr. crt. [ i ] Denumireparte component Coeficientde rezisten

DCAriaseciunii transversale S| | m2 Fora de rezisten F[ N ], la viteza v((

sm

0,5 m/s1,0 m/s1,5 m/s 01 2 34 5 6 1Corpul etan stnga0,70-0,900,01411,3-1,65,2-6,412-14 2Corpul etan dreapta0,70-0,900,01411,3-1,65,2-6,412-14 3Motorul propulsie vertical 0,80-1,000,00820,8-1,03,2-4,07-9 4Motorul propulsie transversal 0,80-1,000,00820,8-1,03,2-4,07-9 5Motorul stnga propulsie longitudinal 0,50-0,700,00500,3-0,41,2-1,63-4 6Motorul dreapta propulsie longitudinal 0,50-0,700,00500,3-0,41,2-1,63-4 7Camera video0,70-0,900,01411,3-1,65,2-6,45-6 8Proiectorul stnga1,05-1,150,00330,4-0,51,6-2,04-5 9Proiectorul dreapta1,05-1,150,00330,4-0,51,6-2,04-5 10Cadrul metalic pentru protecie-suport 0,95-1,150,00700,8-1,03,2-4,07-9 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 48 La viteza de 0,5 m/s , fora rezistent rezultant este de 7,4 9,6 N ( rezult o putere consumat de cca. 3,7 4,8 W ). La viteza de 1,0 m/s , fora rezistent rezultant este de 29,6 38,4 N ( rezult o putere consumat de cca. 29,6 38,4 W ). La viteza de 1,5 m/s , fora rezistent rezultant este de 64 79 N ( rezult o putere consumat de cca. 95 118,5 W ). Pentru calcularea coordonatelor punctului de aplicaie al forei de rezisten rezultantes-au considerat forele de rezisten ale prilor componente aplicate n centrele de mas ale lor. Nr. crt. [ i ] DenumireParte component Foa de rezisten la 1,0 m/s Coordonatele centrului de mas F [ N ] ix[ mm ] iy[ mm ] iz[ mm ] 012 345 1Corpul etan stnga5,2-6,42502500 2Corpul etan dreapta5,2-6,425000 3Motorul propulsie vertical3,2-4,0200125 -50 4Motorul propulsie transversal 3,2-4,0250125 -150 5Motorul stnga propulsie longitudinal 1,2-1,6112250 -150 6Motorul dreapta propulsie longitudinal 1,2-1,61120 -150 7Camera video5,2-6,4395125 -75 8Proiectorul stnga1,6-2,0415250 -150 9Proiectorul dreapta1,6-2,04150 -150 10Cadrul metalic pentru protecie-suport 3,2-4,0250125 -60 Pentru calcularea coordonatelor punctului de aplicaie al rezultantei forelor care acioneaz asupra produsului s-a utilizat un sistem de coordonate ataat produsului, cu originea n punctul extrem spate al corpului etan dreapta (privind n sensul normal de deplasare orizontal) al produsului. S-a considerat axa Ox de-a lungul axei de simetrie orizontale a corpului etan dreapta, cu sensul pozitiv n sensul normal de deplasare orizontal a produsului, axa Oy n plan orizontal, perpendicular pe axa Ox, cu sensul pozitiv ctre stnga produsului fa de sensul normal de deplasare orizontal a produsului i axa Oz n plan vertical, cu sensul pozitiv n sus. n condiia datelor din tabelul de mai sus rezult: rezistentaX=287 - 275 mm rezistentaY=144 - 125 mm rezistentaZ= - 70 - - 68 mm. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 49 6.2.2 Varianta 2 Nr. crt. [ i ] Denumireparte component Coeficient de rezisten

DCAria seciunii transversale S| | m2 Fora de rezisten F[ N ], la viteza v((

sm

0,5 m/s1,0 m/s1,5 m/s 01 2 34 5 6 1Corpul etan 0,70-0,900,03463,1-4,012-1627-36 2Motorul propulsie vertical stnga 0,80-1,000,00820,8-1,03,2-4,07,2-9,0 3Motorul propulsie vertical dreapta 0,50-0,700,00820,8-1,03,2-4,07,2-9,0 4Motorul stnga propulsie longitudinal 0,50-0,700,00500,3-0,41,2-1,62,7-3,6 5Motorul dreapta propulsie longitudinal 0,50-0,700,00500,3-0,41,2-1,62,7-3,6 6Camera video0,70-0,900,01411,3-1,65,2-5,612-14 7Proiectorul stnga1,05-1,150,00330,4-0,51,6-2,03,6-4,5 8Proiectorul dreapta1,05-1,150,00330,4-0,51,6-2,03,6-4,5 9Cadrul metalic pentru protecie-suport 0,95-1,150,01001,2-1,54,8-6,011-14 La viteza de 0,5 m/s , fora rezistent rezultant este de 8,6 10,9 N ( rezult o putere consumat de cca. 4,3 5,5 W ). La viteza de 1,0 m/s , fora rezistent rezultant este de 34,0 42,8 N ( rezult o putere consumat de cca. 34,0 42.8 W ). La viteza de 1,5 m/s , fora rezistent rezultant este de 77 98,2 N ( rezult o putere consumat de cca. 115-5 147,3 W ). Pentru calcularea coordonatelor punctului deaplicaie alrezultantei forelor careacioneaz asupraprodusuluis-autilizatunsistemdecoordonateataatprodusului,cuorigineanpunctul extrem spate corp etan. Ox: longitudinal, orizontal, sens avans;Oy: transversal, orizontal, sens ctre stnga; Oz: vertical, sens n sus. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 50 n condiia datelor din tabelul de mai jos rezult:

Nr. crt. [ i ] DenumirePartecomponent Foa de rezisten la 1,0 m/s Coordonatele centrului de mas F [ N ] ix[ mm ] iy[ mm ] iz[ mm ] 012 345 1Corpul etan 12-1621000 2Motorul propulsie vertical stnga 3,2-4,02101350 3Motorul propulsie vertical dreapta 3,2-4,0210-1350 4Motorul stnga propulsie longitudinal 1,2-1,6901350 6Motorul dreapta propulsie longitudinal 1,2-1,690-1350 7Camera video5,2-5,648000 8Proiectorul stnga1,6-2,048090-70 9Proiectorul dreapta1,6-2,0480-90-70 10Cadrul metalic pentru protecie-suport 4,8-6,02100-80 rezistentaX=268 - 262 mm rezistentaY= 0 mm rezistentaZ= - 11 mm. Rezistena datorat vehiculului este doar o parte a problemei deoarece n sistemul vehicul cablu de legtur o influen major o exercit cablul. S presupunem c vehiculul se deplaseaz n ap cu viteza de 2nd (3,7 km/h) la adncimea de 50mconformtermenilordereferin-ilaadncimeade100m(adncimeamaximpecareo poateatingeconformcalculelorderezisten),comandatdepeoalup.Spresupunemn continuare c poziia n ap a cordonului ombilical este perfect vertical, ntre un flotor aflat captul delasuprafaiunbalastaflatlacellaltcapt.Smaipresupunemcarezistanaopusde poriunile de cablu aflate ntre alup i flotor i ntre balast i vehicul este neglijabil. Dac : -diametrul cordonului ombilical = 1,25 cm; -aria seciunii frontale = 0,625 m (1,25 m); -Cd = 1,2 rezult rezistana la naintare datorat cablului:SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 51 R= x 1,2 x1020 x 1,029 x0,625 = 405 N(pentru 50m adncime) R = x 1,2 x1020 x 1,029 x 1,25= 810 N(pentru 100m adncime) La viteza de 1,029 m/s , fora rezistent rezultant este ntre 405 N i 810 N ( rezult o putere consumat de cca.395 W 787 W ). Pentruapropulsaminirobotulsubacvaticlaparametriistabiliiprintermeniidereferin, puterea necesar este de minim 440W. CONCLUZII Rezistena la naintare este dat, n cea mai mare parte de rezistena datorat cablului delegtur.Pentruaceeaivitez,putereanecesarcreterapidcuadncimeadeoperare. Acestexemplunearatctdeimportantesuntcaracteristicilecordonuluiombilicaln performaneleunuiminiroboti,totodat,faptulcmbuntirilengeometriavehiculului nu se regsesc n mbuntiri semnificative ale performanelor. Calcul rezistenei la naintare este destul de aproximativ, valori exacte pentru anumite configuraii ale minirobotului se pot afladoarprinncercridinamicenbazinuldencercrialuneiinstituiispecializate(ex. ICEPRONAV Galai, Univeritatea DUNAREA DE JOS - Galati). SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 52 7. PROPULSIA 7.1. INTRODUCERE Sistemuldepropulsieareoinfluentconsiderabilasupraproiectriirobotuluisubacvatic. Tipulpropulsoarelor,configuraiasistemuluiisursadeputerecarelealimenteazcapto importan mai mare ca celelalte componente. Sistemeledepropulsiesuntdetreitipuri:electric,hidraulic,cujeturiorientabile.Aceste tipuridepropulsieauaprutdinnevoiadeadaptareoptimattladimensiunilerobotuluictila tipul de misiuni pentru care acesta a fost proiectat. De exemplu, dac robotul lucreaz ntr-o locaie ncaresuntmaterialecepotfiabsorbitedeelicilepropulsoarelor,sistemulcujetestedepreferat. Dac robotul are scule i dispozitive care necesit putere instalat mare, sistemele hidraulice sunt de preferat, ele acionnd att sculele ct i propulsoarele. Obiectivulprincipalnproiectareasistemuluidepropulsiepentruunminirobotsubacvatic esteobinereaunuiraportputere/dimensiunisauputereinstalat/fordepropulsiectmaimare. Cercetrilendomeniulpropulsieiroboilorsubacvaticiaucascopmrireacontinua performaneloridiversificareadomeniuluideoperare:odatcucretereavitezdedeplasare, crete posibilitate de operare n cureni mai puternici, deci se mresc zonele n care poate fi folosit produsul. Unaltdomeniuncares-auadusmbuntirisubstanialeestefiabilitateasistemuluide propulsieialecomponentelorasociate.Laprimiiroboisubacvaticieranecesarnlocuireatotal sau a prilor componente ale motoarelor de propulsie la fiecare 50-100 de ore de funcionare. Acest lucruducealaunnumrmaredepiesederezervnecesareilaapariiafrecventagreelilorla reasamblareamotoarelor.Astfel,alegereauneisoluiicufiabilitateridicatpoateeconomisiatt timp ct i bani. Sistemuldepropulsietrebuiesfieuncompromisntrecerineledeperformani dimensiunile minirobotului. n mod normal, cu ct crete puterea instalat cu att crete i greutatea echipamentului aferent. Creterea necesarului de putere va duce la o cretere exponenial a greutii tuturorcomponentelorminirobotului.Deaceeaminiroboiisuntfolosiimaialeslamisiunide observareicercetareimaipuinlandeplinireaunoroperaiicarepresupunechipamentegrele, sarcini care sunt ndeplinite de roboi din clase superioare. 7.2 GENERALITI Sistemuldepropulsiealminirobotuluisubacvaticestecompusdinmaimultepropulsoare careasigurmicareavehicululuinmaniercontrolatctreloculvizat.Propulsoareletrebuies fiepoziionatepevehiculastfelnctmomentulforeidepropulsiefadecentruldemasal sistemului s permit un control i o manevrabilitate adecvate. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 53 Propulsiacontrolatestesingurametoddedeplasareaunuirobotsubacvatic.Suntmai multe scheme de amplasare a propulsoarelor care s permit o manevrabilitate optim. Manevrarea vehicululuisefaceprinpropulsareasimetric,obinutattprinschemadeamplasarea propulsoarelor ct i prin varierea forei de propulsie. a bc Fig.7.2.1 Scheme de aranjare a propulsoarelor. a varianta cu trei propulsoare; b varianta cu patru propulsoare; c varianta cu cinci propulsoare. Varianta cu trei propulsoare (Fig. 7.2.1 a) permite doar deplasarea nainte /napoi, sus/jos i rotirenjurulaxeiverticale,ntimpcevariantecupatrupropulsoare(Fig.7.2.1b)permitei deplasarea pe lateral stnga/dreapta. Varianta cu cinci propulsoare (Fig. 7.2.1 c) asigur celor patru propulsoare orizontale s acioneze toate n orice direcie, asigurnd o manevrabilitate sporit. Deasemenea,orientndconvergentaxelepropulsoarelor,seasigurostabilitate longitudinal mrit i un moment de virare mai bun (Fig 7.2.2). Fig.7.2.2 Propulsoare cu axele convergente. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 54 Oproblemcareaparelautilizareamaimultorpropulsoarecuaxeleparaleleesteceaa apariiei unui cuplu de rsturnare (Fig 7.2.3 a) atunci cnd elicile se rotesc n acelai sens.

a b Fig. 7.2.3 Efectul sensului de rotaie a elicilor asupra vehiculului Pentruanlturaacestfenomen,sefolosescelicicusensderotaiecontrar,ceeaceareca efect anularea cuplurilor generate de propulsoare (fig7.2.3 b). 7.3 ALEGEREA PROPULSOARELOR Deoarece nu avem fizic un model de referin i nici n literatura de specialitate nu sunt date metodedecalculaltraciuniinecesarefunciedeconfiguraiahidrodinamicamodulului submersibilsauagreutiicalcululelicilor,apropulsieiioptimizareatraciuniisuntdate confidenialealefiecruiproductor-vomplecadelamodulncarefirmespecializateicu experien n domeniu au rezolvat problema propulsiei pentru a obine caracteristicile tehnico-tactice cerute de termenii de referin. Urmrind datele din tabelul comparativ, observm c pentru produse similare ca dimensiuni i greutate ( Seabotix LBV 150, Outland 100, Seamor 300F, SM 1000) i la viteza maxim de 3Nd, sefolosescdoupropulsoarepentrudeplasareapeorizontaliunulsaudoupropulsoarepentru deplasarea pe vertical. Propulsoarele folosite i altele cu caracteristici apropiate sunt date ntabelul 7.3.1. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 55 Tabel7.3.1. CARACTERISTICI PROPULSOARE Tip propulsor L [mm] duz [mm] motor [mm] elice/ Nr.pale Greutatea [kg]U [V] I [A] P [W] Traciune [kgf] Adncime [m] n aer n ap INUKTUN 24812745102 / 41,13O,73903300 24812745102 / 41,150,871504,5300 SEAMOR24712645102 / 31,12490300 INTEGRATED THRUSTER 517272/30,60,4241001,2 95108108/31,61243004,2 ICPE100751103(1,8)?24 100-120 ?? SEABOTIX BTA 150 173954576 / 20,70,3519,14,251102,9150 CYVVECT HP23596501,361865,41500 TECNADYNE 2501909543/ 70,90,71501,93005,4750 TECNADYNE 30022611143/ 710,724260 4758,2850 CRUSTCRAWLER HIGHFLOW 300955086 / 42746256007,27600 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 56 n practic s-a constatat c pentru a propulsa modulul subacvatic cu viteza de 2 Nd (~1m/s), nconfiguraieasemntoarecuceaaleaspentruMRS-01(Fig.3.1),estenecesarcatraciuneala punc fix (bollard pull) aelectromotoarelor s fie de cel puin 40% din greutatea n aer a modulului. Rezultcpentruogreutatemaimarede12,5kgfestenecesarcapropulsoarelesdezvolteo traciune de minim 5 kgf.Deoarecefolosimschemacudoumotoaredepropulsiepeorizontal,estenecesarca fiecare s aib o traciune de minim 3 kgf. Propulsoarele trebuie s poat fi echipate cu elici cu sens de rotaie contrar.PropulsoarelecaresepotrivescminirobotuluiMRS-01suntceleprodusedeSEAMOR MARINE, ROPER RESOURCES LTD.( INUKTUN i CYVVECT), SEABOTIX i TECNADYNE (300). Varianta cu 5 propulsoare(Fig.7.2.1 c) Aceast variant de echipare cu propulsoare este eficient mai ales dac se folosesc motoare inelare(caceleprodusedefirmaTSLTECHNOLOGYLTD.IntegratedThruster).Se asigurofordetraciunemritiposibilitiexcelentedemanevrabilitatenainte/napoi, stnga/dreapta i rotaie stnga/dreapta, iar faptul c motorul nu mai afecteaz curentul elicei duce la o traciune simetric pentru ambele sensuri.

Fig.7.3.2 Propulsia nainte (Forward) i napoi (Reverse) SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 57 Considernddispunereamotoarelordepropulsielaununghi=30fadeaxa longitudinalamodululuisubmersibil(Fig.7.3.2)iaplicndregulaparalelogramului(legea cosinuilor)lacompunereaforelor,forarezultantattpentrumersulnaintectipentrumersul napoi este Ftot= Rtot = 3,46 F Ladeplasareapelateralstnga/dreapta,forarezultantesteegalcudublulforeide propulsie dezvoltate de un motor. F lat = 2 F Aceste ecuaii ne arat c pentru a aveaaceeaimanevrabilitate i performane ca pentru variantacu4motoare(Fig.7.2.1b),laofordetraciunedeminim5kgf,unmotortrebuies dezvolteoforademinim1,45kgf,ceeaceinseamnoputeremaimic,deciunnecesarde energie mai mic. InstitutuldeCercetriElectrotehniceICPE,prinDepartamentuldeMainiElectrice Speciale, studiaz posibilitatea producerii de motoare inelare pentru propulsia vehiculelor acvatice. Caracteristicile propulsorului propus pentru minirobotul MRS-01 sunt prezentate n tabelul7.3.1 i fig. 7.3.3 uiDatele l;;preliminare rrttttt Da Fig. 7.3.3 Propulsor inelar cercetare ICPE R2 = a2 + b2 + 2ab cos 2 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 58 8. SISTEMUL DE SUPRAVEGHERE TV Sarcinadebazaminirobotuluisubacvaticesteobservarea,cercetareaisupravegherea mediului subacvatic. Practic, n configuraia de baz, minirobotul subacvatic este o camer video cu mobilitate crescut, capabil s supravegheze un volum mare de al mediului acvatic. ntermeniidereferinaufoststipulateurmtoarelecaracteristicialesistemuluide supraveghere TV n circuit nchis: - Camera TV imersibila . . . . . . . . . . . . . . . grad de protectie IP 68 5 BAR - Senzor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . super HAD - Sensibilitate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,3 lux - Obiectiv. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,6 mm (92 ) - luminare. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-3 niveluri, cu LED-uri - distana minim de observare. . . . . . . . . . . 3 m. Camera TV trebuie s fie zi/noapte, cu iluminare IR n condiii de vizibilitate redus. Sistemul de iluminare trebuie s conin cel puin un proiector cu puterea minim de 50W. Performanelesistemuluidesupravegheredepinddecaracteristicileiperformanele componentelor(cameraTViproiectoare),depoziionarealorunelefadealtelei,nmod deosebit, de proprietaile i caracteristicile apei de mare. Proprietile optice ale apei de mare sunt date detransparen, refracie, polarizare, culoare i ptrunderii luminii solare n acest mediu, net diferit de aerul pe care lumina l strbate n drumul sudelaSoarespreadnculoceanului.Diferenelorsemnalatelisedatoreazrefracia(drumul luminii se modific odat cu trecerea din mediul aerian n ap, indicele de refracie fiind condiionat de temperatura apei i n special de compoziia chimic, care, la rndul sau, determin i densitatea) icorelatcuaceasta,polarizaia.Ladefinireaproprietiloropticealeapeicontribuiepelng salinitateisubstanaorganicsolvit.Ptrunderealuminii,transparenaiculoareadepindncea maimaremsurdeturbiditatedatdesuspensiile(mineraleiorganice)aflatenap; transparena depinde de cantitatea de suspensii, culoarea de diametrul mediu al particulelor. Astfel, moleculeledeapabsorbrazeleroiiidifuzeazpecelealbastre,apalimpedeavnd,ngeneral, culoarealbastr.Suspensiileabsorbluminaculungimedeundmaimicde420490nm,ica urmare,apacususpensiidedimensiunifoartemiciareoculoareverzuie.Pemsurcediametrul particulelor sporete, apa are o culoare ce variaz de la glbui la brun-rocat. Apa de mare are o transparen variabil n funcie de starea mrii, adncime, cureni, locul unde se face observarea (mare liber, zona de coast, sau bazin portuar). SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 59 ncercetareaactivamediuluiacvatic,sursadelumin(proiectorul)emiteradiaiicarese disperseazsausereflectlantoarcereadinspreintsprereceptor(cameraTV).Variaiiale geometriei sistemului influeneaz pierderile de transmisie pentru undele luminoase care cltoresc delasurslareceptor[09].Analizaacestorpierderinecesitutilizareatehnicilordepropagarea razelor.Ecuaia(8.1.1),mpreunacuschemafig.8.1.1descriupierderiledepropagarede-alungul drumului de la surs la receptor: ((

+ - - = )) ( ) ( exp(4) , (2 22r srjmsr sR R cRDDDp T I I o q (8.1.1)

unde : IS = iluminarea la surs Ir= iluminarea la receptor Ds = diametrul sursei Dm = diametrul spaiului observat Dj = diametrul minim al sferei circumscrise intei Rs = distana de la surs la int Rr = distana de la int la receptor T = funcia de mprtiere/reflexie a intei = unghiul dintre axele sursei i receptorului = unghiul dintre centrul sursei i centrul receptorului p= vectorul de orientare al intei c = coeficient de atenuare datorat mediului = randamentul conversiei de energie a sursei = lungimea de und

SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 60 Fig. 8.1.1 Doitermeniaiecuaieimodeleazcomponenasistemului.Randamentulconversieide energie, , ine cont de faptul c nu avem o surs perfect, randamentul ei fiind definit ca energie a undei emise pentru o putere absorbit dat . Irarat rezoluia receptorului, definit ca cea mai mic energie a semnalului detectat de receptor. Toi ceilali termeni se refer la pierderile care apar cnd undele parcurg drumul de la surs la int i de la int la receptor. Odatcuparcurgereadistaneidintresursiint,radiaiaseatenueazdatorit fenomenuluidedispersie.nspaiultridimensionalundeleluminoasesausonoresepropagfr dispersie, astfelc rspunsul la un impuls perturbator este o sfer care crete cu viteza lungimii de und. Pe msur ce sfera se mrete fa de centrul ei (punctul de perturbare), suparfaa ei se mrete cuptratulrazei.Conservareaenergieipesuprafaasfereiducelabinecunoscutalegeptratic: radiaia (energia pe unitatea de suprafa) variaz invers proporional cu ptratul razei. Surselesuferdepierderidedispersie,pierdericarepotficalculateutiliznddiametrul conuluideiluminarealsursei,carepoatefiuormsuratnpractic.Delaproiectorlaint pierderile prin dispersie duc la o atenuare de Ds/ Dm. Ecuaia (8.1.1) include o funcie de transfer adimensionalreferitoarelaint,T(,p)caredepindededirecialuminiireflectate.Funciade transferreprezintraportuldintrefluxurileluminoasedeplecareidesosire,undedireciilede plecareidesosirefacntreeleununghi(pentruointcuorientareaspecificp).Funciade transferesteadimensionalprindefinireaeipeosferderazDj,diametrulminimalsfereicare circumscrieinta.Funciadetransferpunelaolaltoseriedefenomenefizicegreudeevaluat SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 61 independent:absorbia,dispersiaireflexia.Complexitateaacestorfenomenesugereazca evaluarea funciei T( , p) s se fac prin experimente. n aceast evaluare considerm c T( , p) este un numr mic. Undele reflectate de int mai sunt dispersate i n drumul lor de la int spre receptor. n ecuaia(8.1.1), termenul Dj/4 Rr exprim pierderea prin dispersie ca un raport adimensionala ariilorsferelor.Absorbiamediuluiatenueazimaimultpropagareaundelor.Pierderileprin absorbie cresc exponenial cu distana de propagare. Coeficientul de atenuarec se msoar n m , iar distana parcurs R n m. Pentru undele de lumin coeficientul de atenuare variaz n funcie de lungimea de und, devenind destul de mare pentru lungimi de und mai mari sau mai mici de 480 nm (lungimea de und a luminii albastre). Coeficientul de atenuarec combin absorbia i dispersia datorate mediului. Prin absorbie energia undelor luminoase este transformat n cldur, ntimpcedispersiadatoratparticuleloraflatensuspensie n ap doar schimb traiectoriarazelor delumin.Datoritconcentraieivariabiledeparticulensuspensie,coeficientuldeatenuare depindedecaracteristicilemriilaunanumittimpinanumitloc.ncondiiinormale,lumina albastrcarestrbatedistanade1mspreintinapoipierde10%dinenergiasadatorit atenurii.Absorbia n mediul acvatic nu poate fi neglijat pentru toate lungimile de und. Dac pentru luminadinspectrulverde-albastru(=480nm)penetrareaestemaxim,odatcucreterea lungimii de und crete i atenuarea, aa cum este artat n tabelul de mai jos:

Acestlucruaratcocamerninfrarouunesteeficient,absorbiaradiaiei infraroiiesteaproapetotaldacdistanadintreintireceptordepete1m.Nici iluminareannfrarouunvaaducembuntirideoarecerazeleinfraroiivorsuferiiaceleai fenomenededispersie,atenuare,reflexiecairazeleluminoasedinspectrulvizibil..Pentru mbuntirevizibilitiincondiiidificilealemediuluiacvatic,estemaieficientfolosireaunei camereTVcuosensibilitatectmaimare.Deasemenea,prinalegereaoptimasistemuluide iluminatiaproiectoarelorcarelcompun,observareamediuluipoatefifcutcurezultatefoarte bune. Culoarea [nm] Atenuareapeo distana de 2m Albastru48010% Portocaliu 58033% Infrarou apropiat 82098% SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 62 8.1 CAMERELE TV CameraTVtrebuiesaibosensibilitatedecelpuin0,3lux.Aceastcerineste ndeplinit att de camerele alb/negru ct i de camerele color. Pe plan mondial, roboii similari sunt echipaicuocamercolorpentrunavigaieiocameralb/negrupentruobservareaprecisa detaliilor.Cameraalbnegrupoatefiprevzutcumecanismpan/tilt(saunumaitilt)saupoatefi fix,nfunciedemisiunilecaretrebuiescndepliniteidemobilitateaimanevrabilitatea modulului submersibil. Ele pot fi echipate cu ZOOM optic sau electronic, mrind astfel posibilitile deobservare.DinofertafoartediversdecamereTV,prezentmurmtoarelemodele,produsede firmaOutlandTechnologyInc.S.U.A.[35],attdatoritperformanelorcticaracteristicilor mecanice: 8.1.1. MINICAMERA UWC 300 Aceasta este o camer alb/negru. -Senzor . . . . . . . . . . . . . . .1/3" Exview CCD, 411.000 pixeli; -Sensibilitate. . . . . . . . . . . . . . . 0,0003 lux; -Rezoluie. . . . . . . . . . . . . . .600 linii (pe orizontal); -Obiectiv. . . . . . . . . . . . . . .E-Iris, 3,6 mm, F 1,4 -Cmp. . . . . . . . . . . . . . .70 -Alimentare . . . . . . . . . . . . . . .12V-24V, 110mA. Caracteristici mecanice: -Lungime . . . . . . . . . . . . . .125 mm (fr conector) -Diametru. . . . . . . . . . . . . 40 mm -Greutatea-n aer . . . . . . . . . . . . . . 0,2 kg -n ap . . . . . . . . . . . . . . 0,08 kg -Adncimea maxim . . . . . . . . . . . . . . 300 m -Carcas. . . . . . . . . . . . . . poliacetal (DELRIN) negru SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 63 8.1.2 MINICAMERA UWC 325 - este o camer color -Senzor . . . . . . . . . . . . . . .1/3" Exview CCD, 379.000 pixeli; -Sensibilitate. . . . . . . . . . . . . . . 0,01 lux; -Rezoluie. . . . . . . . . . . . . . .480 linii (pe orizontal); -Obiectiv. . . . . . . . . . . . . . .E-Iris, 3,6 mm, F 1,4 -Cmp. . . . . . . . . . . . . . .70 -Alimentare . . . . . . . . . . . . . . .12V-24V, 120mA. Caracteristici mecanice: -Lungime . . . . . . . . . . . . . .125 mm (fr conector) -Diametru. . . . . . . . . . . . . 40 mm -Greutatea-n aer . . . . . . . . . . . . . . 0,2 kg -n ap . . . . . . . . . . . . . . 0,08 kg -Adncimea maxim . . . . . . . . . . . . . . 300 m -Carcas. . . . . . . . . . . . . . poliacetal (DELRIN) negru 8.1.3 CAMERA UWC 180/V Aceasta este o camer alb/negru echipat cu mecanism pan/tilt -Senzor. . . . . . . . . . . . . 1/2" CCD, 768 H x 494 V pixeli; -Sensibilitate . . . . . . . . . . . . . 0,12 lux; -Rezoluie . . . . . . . . . . . . . 570 linii (pe orizontal); -Obiectiv . . . . . . . . . . . . .Auto-Iris, 6mm, F 1,4; -Viteza pan/tilt. . . . . . . . . . . . .aprox. 30/s; -Unghi pan/tilt. . . . . . . . . . . . . . 180-Alimentare . . . . . . . . . . . . .12V-24V, 280mA. Caracteristici mecanice: -Lungime . . . . . . . . . . . . . .150 mm (fr conector); -Diametru. . . . . . . . . . . . . .135 mm; -Greutatea-n aer . . . . . . . . . . . . . . .1,8 kg; -n ap . . . . . . . . . . . . . . .0,27 kg; -Adncime maxim . . . . . . . . . . . . . . .1000 m; -Carcas. . . . . . . . . . . . . . .Aluminiu 6061-T6 eloxat. AceastcamerTVpoartefiechipatcuunsenzorcolornloculceluialb/negru,cuo sensibilitate de 1 lux, rezoluie 470 linii i poate fi folosit drept camerpentru navigaie. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 64 8.1.4 CAMERA UWC 184 Este o camer color pan/tilt, prevzut cu zoom i focalizare. Caracteristicile mecanice sunt identicecu celeale camerei UWC 180, iar cele electrice i optice sunt urmtoarele: -Senzor . . . . . . . . . . . . . . . .1/4" CCD, 768 H x 494 V pixeli; -Sensibilitate . . . . . . . . . . . . . . . . 1 lux; -Rezoluie . . . . . . . . . . . . . . . . 470 linii (pe orizontal); -Obiectiv. . . . . . . . . . . .. . . .Auto-Iris, 4,2 42 mm, F 1,8; -Zoom optic . . . . . . . . . . . . . . . .X 10; -Viteza pan/tilt. . . . . . . . . . . . . . . . aprox. 35/s; -Alimentare . . . . . . . . . . . . . . . . 12V-24V, 280mA. Opional,camerapoatefiechipatcucontroldigitalRS-485icunclzirepentru funcionare la temperaturi mai mici de 4C (consum de 1,3A). Acest model de camer TV reprezint o posibil viitoare dezvoltare a sistemului video al minirobotului. Cmpul de vedere al camerelor fixe este de 70. Acest lucru poate s duc la concluzia c nu este ndeplinit cerina din termenii de referin ca unghiul cmpului de vedere s fie de 92. Trebuie avut n vedere c acest unghi de 92 este dat n aer. innd cont de legea refraciei (legea lui Snell), raza de lumin trece prin trei medii: aer, sticl, ap, iar n expresia legii n1 sin 1 = n2 sin 2 (8.1.2) , n1 indicele de refracie al aerului; sin 1 unghiul de inciden al razei n aer; n2 indicele de refracie al sticlei (vizorul camerei); sin 2- unghiul de refracie. Similar,pentrutrecerearazeidinsticlnapapareunghiulderefracienap3cuindicelede refraciealapein3.Simplificat,acestfenomenestereprezentatnschemeledinfigurile8.1.2i 8.1.3.

SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 65 2 1 raz incidentraz incident aersticl sticl ap raz refractat raz refractat

23

Fig. 8.1.2 Fig. 8.1.3 Indicii de refracie ale diferitelor medii sunt dai n tabelul urmtor

SUBSTANTE INDICE DE REFRACTIE vid1.0000 Aer1.0003 Gheata1.309 Apa1.33 Alcool etilic1.36 Sticla (fused quartz)1.46 Sticla (crown)1.52 Clorura de sodiu1.54 Zircon1.92 Diamant2.42

Aplicnd ecuaia (8.1.2) pentru trecerea din aer n sticl i din sticl n ap, pentru un cmp devederecuununghide92,observmclatrecereadinaer(prinsticl)napunghiulse micoreazla59,astfelcuncmpdevederecuununghide70(aacumestedatndatelede catalog pentru camerele alb/negru i color ale firmei Outland Technology Inc. ) respect i cerina din termenii de referin. n1 sin 1 = n3 sin 3 ; 3 = arcsin ( -31nn sin 1 ) = arcsin ( 46 , 1003 , 1 sin 46) = 2930'

SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 66 8.2 PROIECTOARELE Pentruaputeaobservamediulacvaticnoricecondiiideiluminarenatural,trebuies asigurm o iluminare adecvat a poriunii de spaiu cercetate. Proiectoarele disponibile n domeniul roboior subacvatici se pot clasifica dup sursa de lumin i dup caracteristicile fluxului luminos. Dinpunctdevederealsurseidelumin,proiectoarelepotficuarcelectric,cubeccu halogen sau cu LED-uri. Cele cu arc electric se folosesc pentru adncimi mari , n aplicaiile n care enevoiedeoiluminarectmainaturalpentruaputeaobservamediuliobiectelenculorilelor naturalesaupentruroboiidelucru.ProiectoarelecuhalogenisaucuLED-urisefolosescpentru cercetare i supraveghere, cele cu halogeni avnd consum mai mare. Din punct de vedere a fluxului luminos,proiectoarelepotficuintensitateveriabil(reglabil)saucuintensitatefix.Pentru miniroboiisubacvatici,proiectoarelefolositeau,nmareamajoritete,caracteristiciledintabelul urmtor : Tabel 8.1.2 ProiectorBecPutere (W)LumeniOre de funcionare Mini Sealite 20Halogen 12V/24V509502000 1002.2001000 1001.8002000 1505.00070 Multi SealiteHalogen 12V/24V50950200 1002.2001000 1505.00070 Rite LiteHalogen 12V/24V508502000 501.40050 1002.2001000 1002.80070 1001.8002000 1504.70070 WDL - 75Halogen 12V752001600 120 V751001200 MV - 4000Halogen 12V/24V 120V 2504.8002000 50010.0002000 2504.5002000 5009.5002000 509002000 751.6002000 1001.8002000 1504.200100 Led LiteLED3018050000 Smart LightLED31>40650000 UWL 400LED35174050000 Sea LEDLED40185050000 SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 67 Dinacesttabelrezultcpentruaceeaimrimeafluxuluiluminos(aprox.1.800lm), proiectorulcuLED-uriconsumaproapedetreiorimaipuinputeredectunproiectorcu halogeni, n plus, durata de via este considerabil mai mare (de 25 de ori). Proiectorul UWL-400 al firmei Outland Technology Inc. S.U.A. [35] are urmtoarele caracteristici: -Lungime . . . . . . . . . . . . . . . . 115 mm; -Diametru. . . . . . . . . . . . . . . .65 mm; -Greutatea-n aer . . . . . . . . . . . . . . .0,5 kg; -n ap . . . . . . . . . . . . . . .0,23 kg; -Adncime maxim . . . . . . . . . . . . . . .600 m; -Carcas. . . . . . . . . . . . . . .Aluminiu 6061-T6 eloxat; -Vizor. . . . . . . . . . . . . . .Acril; -Tensiune. . . . . . . . . . . . . . .24 V c.c.; -Putere. . . . . . . . . . . . . . . . 35 W (echivalent 250W halogen); -Unghiul fascicolului luminos . . . . . . .110; -Intensitatea fluxului luminos . . . . . . . 1030 lm la 1m (normal 1740 lm). Avndnvederetoateceleartatepnacum,caiconfiguraiilecelmaidesfolositela produsesimilare,amluatncalculrealizareaunuisistemcompusdindoucamereTV,una color pentru navigaie i una alb-negru cu sensibilitate mrit (care poate fi una cu mecanism pan/tilt),pentrucercetare/observarencondiiideiluminareredus,montatsubcamera color. n condiii acvatice, o camer TV cu sensibilitate mare este mai eficient dect ocamer cu observare n infrarou. Pentru asigurarea iluminrii mediului, am optat pentru proiectoare cuLED-uriUWL-400cureglareailuminrii,montatedeoparteidealtaacamerei alb/negru,nparteinferioaramodululuisubmersibil,nclinatelaununghioptimpentrua folosilamaximcaracteristicilecamerelorTV.Attunghiuldepoziionarealproiectoarelor ctiunghiulcamerelorvorfireglatenpractic.Zonacareintrncmpuldevedereal camereifixeestecompletiluminatdeceledouproiectoare,care,printr-oreglare corespunztoareapoziieilorvorasigurailuminareauneiprictmaimariacmpuluipe care l poate cuprinde camera video. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 68

Fig.8.2 Cmpul de vedere al camerei fixe i zona luminat de proiectoare (variant) Unghiuri:A = 110; B = 70; C = 60; D = E = 30. SC ICPSP SA Bucureti Cercetri privind realizarea unui minirobot subacvatic pentru supravegherea i inspectarea unor obiective de interes deosebit i a platformelor marine din apele teritoriale, mpotriva aciunilor teroriste MRS-01 69 9. CALCULUL PUTERII ABSORBITE I AL ALIMENTRII CU ENERGIE Blocurile componente ale modulului submers