Un planeador submarino es un tipo de vehículo submarino autónomo (AUV) que emplea propulsión de flotabilidad variable en lugar de hélices o propulsores tradicionales . Emplea flotabilidad variable de manera similar a un flotador de perfilado , pero a diferencia de un flotador, que solo puede moverse hacia arriba y hacia abajo, un planeador submarino está equipado con hidroalas (alas submarinas) que le permiten deslizarse hacia adelante mientras desciende por el agua. A cierta profundidad, el planeador cambia a flotabilidad positiva para ascender y avanzar, y luego se repite el ciclo.
Si bien no son tan rápidos como los AUV convencionales, los planeadores ofrecen un alcance y resistencia significativamente mayores en comparación con los AUV tradicionales, extendiendo las misiones de muestreo del océano de horas a semanas o meses, y a miles de kilómetros de alcance. [1] El perfil típico en forma de diente de sierra hacia arriba y hacia abajo seguido por un planeador puede proporcionar datos en escalas temporales y espaciales inalcanzables por AUVs motorizados y mucho más costoso de muestrear usando técnicas tradicionales de a bordo. Las armadas y las organizaciones de investigación oceánica utilizan una amplia variedad de diseños de planeadores, y los planeadores suelen costar alrededor de US $ 100.000. [2]
Historia
El concepto de un planeador submarino se exploró por primera vez a principios de la década de 1960 con un prototipo de vehículo de reparto para nadadores llamado Concept Whisper. [3] El patrón de deslizamiento en dientes de sierra, las propiedades de sigilo y la idea de un motor de flotabilidad propulsado por el nadador-pasajero fueron descritos por Ewan Fallon en su patente Hydroglider presentada en 1960. [4] En 1992, la Universidad de Tokio realizó pruebas en ALBAC. , un parapente drop weight sin control de flotabilidad y con un solo ciclo de planeo. [ cita requerida ] El programa DARPA SBIR recibió una propuesta para un planeador de gradiente de temperatura en 1988. DARPA estaba al tanto en ese momento de proyectos de investigación similares en curso en la URSS. [5] Esta idea, un planeador con un motor de flotabilidad impulsado por un intercambiador de calor, fue presentada a la comunidad oceanográfica por Henry Stommel en un artículo de 1989 en Oceanografía , cuando propuso un concepto de planeador llamado Slocum , desarrollado con el ingeniero investigador Doug Webb. Llamaron al planeador en honor a Joshua Slocum , quien hizo la primera circunnavegación del mundo en solitario en un velero. Propusieron aprovechar la energía del gradiente térmico entre el agua del océano profundo (2-4 ° C) y el agua de la superficie (cerca de la temperatura atmosférica) para lograr un rango de circunferencia del globo, limitado solo por la energía de la batería a bordo para comunicaciones, sensores y computadoras de navegación. [3]
En 2003, Webb Research (fundada por Doug Webb) no solo había demostrado un planeador de propulsión térmica que funcionaba ( Slocum Thermal ), sino que ellos y otras instituciones habían introducido planeadores de batería con una duración y eficiencia impresionantes, muy superiores a las tradicionales. AUV de clase de encuesta. [6] Estos vehículos se han desplegado ampliamente en los años transcurridos desde entonces. Los vehículos Seaglider de la Universidad de Washington , Scripps Institution of Oceanography Spray y Teledyne Webb Research Slocum han realizado hazañas como completar un viaje transatlántico [7] y realizar un monitoreo colaborativo sostenido de múltiples vehículos de las variables oceanográficas. [ cita requerida ] En 2011, el primer planeador sin alas, SeaExplorer, fue lanzado por una colaboración de instituciones y empresas francesas. [8]
En 2020, la NOAA estaba usando "planeadores de huracanes" para monitorear la temperatura del agua alrededor de la Corriente del Golfo , para que la agencia comprenda mejor cómo las aguas cálidas afectan los huracanes y las tormentas. [9]
Descripcion funcional
Los planeadores suelen realizar mediciones como la temperatura , la conductividad (para calcular la salinidad ), las corrientes, la fluorescencia de la clorofila , la retrodispersión óptica , la profundidad del fondo y, a veces, la retrodispersión acústica o el sonido ambiental. Navegan con la ayuda de ajustes periódicos de GPS de superficie , sensores de presión, sensores de inclinación y brújulas magnéticas. El paso del vehículo se puede controlar mediante lastre interno móvil (generalmente paquetes de baterías), y la dirección se logra con un timón (como en Slocum ) o moviendo lastre interno para controlar el balanceo (como en SeaExplorer , Spray y Seaglider ). Flotabilidad se ajusta o bien utilizando un pistón de inundación / evacuar un compartimiento con agua de mar ( Slocum ) o moviendo el aceite de entrada / salida de una cámara de aire externa ( SeaExplorer , Seaglider , aerosol , y Slocum térmica ). Debido a que los ajustes de flotabilidad son relativamente pequeños, el lastre de un planeador generalmente debe ajustarse antes del inicio de una misión para lograr una densidad general de vehículos cercana a la del agua en la que se desplegará. Los comandos y los datos se transmiten entre los planeadores y la costa por satélite. [3]
Los planeadores varían en la presión que pueden soportar. El modelo Slocum está clasificado para profundidades de 200 metros o 1000 metros. Spray puede operar a 1500 metros, Seaglider a 1000 metros, SeaExplorer a 700 y Slocum Thermal a 1200. En agosto de 2010, una variante Deep Glider del Seaglider alcanzó una profundidad operativa repetida de 6000 metros. [ cita requerida ] Un planeador chino alcanzó profundidades similares en 2016. [10]
Alas voladoras clase Liberdade
En 2004, la Oficina de Investigación Naval de la Marina de los EE. UU. Comenzó a desarrollar los planeadores más grandes del mundo, los planeadores de alas voladoras clase Liberdade , que utilizan una forma de casco de cuerpo de ala combinada para lograr una eficiencia hidrodinámica. Inicialmente fueron diseñados para rastrear silenciosamente submarinos eléctricos diesel en aguas litorales , permaneciendo en la estación hasta por 6 meses. En 2012, se diseñó un modelo más nuevo, conocido como ZRay, para rastrear e identificar mamíferos marinos durante períodos prolongados. [11] Utiliza chorros de agua para un control preciso de la actitud, así como para la propulsión en la superficie. [11] [12] [ necesita actualización ]
Ver también
- AUV
- Argo flota
- Liquid Robotics , desarrolladores del Wave Glider
- Paravane (arma)
- Paravane (cometa de agua)
- DeepFlight Super Falcon
- RHyVAU
Referencias
- ^ "Seaglider: vehículo submarino autónomo" . Laboratorio de Física Aplicada, Universidad de Washington . Consultado el 24 de abril de 2020 .
- ^ Patente estadounidense 7987674 , Jack A. Jones; Yi Chao y Thomas I. Valdez, "Generador de energía térmica de material de cambio de fase", publicado el 02 de agosto de 2011
- ^ a b c Jenkins, Scott A .; Humphreys, Douglas E; Sherman, Jeff; Osse, Jim; Jones, Clayton; Leonard, Naomi (6 de mayo de 2003), Underwater Glider System Study , Scripps Institution of Oceanography , Informe No. 53 , consultado el 26 de mayo de 2012
- ^ Patente estadounidense 3204596 , Ewan S. Fallon, "Hydroglider", emitida el 7 de septiembre de 1965
- ^ "Encuesta Autónoma Perpetua Sumergible" . Tony Bigras . Consultado el 3 de julio de 2009 .
- ^ Planeadores submarinos autónomos impulsados por flotabilidad
- ^ Kirk Moore, "El planeador submarino de Rutgers hace la travesía transatlántica", Daily Record, 6 de diciembre de 2009 "Copia archivada" . Archivado desde el original el 21 de enero de 2013 . Consultado el 16 de diciembre de 2009 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ Claustre, Hervé; Beguery, Laurent; Pla, Patrice (marzo de 2014). "El planeador SeaExplorer rompe dos récords mundiales". Tecnología del mar . 55 (3): 19–22 - a través de ProQuest.
- ^ "NOAA: 50 años de ciencia, servicio y administración" . Issuu . 2020-10-03. págs. 84–85 . Consultado el 6 de julio de 2021 .
- ^ "PLA Navy observa el planeador submarino de aguas profundas de China después de que una prueba exitosa muestra que rivaliza con un barco estadounidense" . Poste de la mañana del sur de China . Consultado el 16 de mayo de 2017 .
- ^ a b D'Spain, Gerald L., XRay / ZRay Flying Wing Gliders , Scripps Institution of Oceanography , consultado el 25 de mayo de 2012[ enlace muerto permanente ]
- ^ Liberdade XRay Advanced Underwater Glider , Office of Naval Research , 19 de abril de 2006 , consultado el 25 de mayo de 2012
enlaces externos
- GROOM - Planeadores para la investigación, la observación y la gestión de los océanos
- COST Acción ES0904
- Red EGO - grupo de usuarios de planeadores
- Seaexplorer página en ALSEAMAR-ALCEN
- Plataforma Oceánica de Canarias -PLOCAN-
- Página de pulverización en Scripps Institution of Oceanography
- Spray base de datos de planeadores submarinos
- Página de Seaglider en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad de Washington
- Página de operaciones de Seaglider en APL-UW
- Laboratorio de observación del océano costero de la Universidad de Rutgers - Operaciones de planeadores
- Página de Slocum en Webb Research Corp.
- Configuraciones y detalles de planeadores submarinos - AUVAC.org [ enlace muerto permanente ]
- Planeadores submarinos para la investigación oceánica
- Planeador robot recoge el calor del océano
- Centro Nacional de Oceanografía, Reino Unido. Página de inicio del planeador