Miehittämättömän vedenalaisen aluksen mekatroninen suunnittelu ja toteutus

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Location:
P1 Ark Aalto

Authors

Date

2007

Department

Automaatio- ja systeemitekniikan osasto

Major/Subject

Koneensuunnitteluoppi

Mcode

Kon-41

Degree programme

Language

fi

Pages

88 s. + liitt.

Series

Abstract

Tässä diplomityössä kuvataan pienikokoisen miehittämättömän vedenalaisen testialuksen eli UUV:n (Unmanned Underwater Vehicle) suunnittelu ja toteutus. Työ liittyy puolustusvoimien FinUVS -teknologiaohjelman (Finnish Unmanned Vehicle Systems Technology Program) UNV (Unmanned Naval Vehicles) -osioon. Aluksen käyttötarkoitus on ensisijaisesti miehittämättömiin vedenalaisiin järjestelmiin suunniteltujen hyötykuormien testaaminen. Fyysisiltä mitoiltaan alus painaa 33 kg, pituus on puolitoistametriä ja leveys ja korkeus ovat puolen metrin luokkaa. Diplomityön toteutukseksi rajattiin se, että aluksella oli laitteiston osalta valmius yksinkertaiseen autonomiseen liikkumiseen ja sukeltamiseen veden alla. Se edellytti vaadittavien toimilaitteiden ja mitta-anturien toteutusta. Aloitustilanteessa suunnittelua rajoitti vain alustava vaatimusmäärittely. Ensin suunniteltiin, mitä osajärjestelmiä ja komponentteja alukseen tarvittiin ja valittiin eri vaihtoehdoista sopivimmat. Tämän jälkeen suunniteltiin näiden sähköiset kytkennät, mekaaniset kiinnitykset ja sijoittelu runkoon ja rungon hydrodynaaminen rakenne, ja toteutettiin ne. Alus koostuu alumiinirungosta, kellukkeista, paineastioista, työntövoimalaitteista, sukeltamiseen tarkoitetusta vaakaevästä ja sitä kääntävästä moottorista, ohjaustietokoneesta ja sen ohjelmistosta, kommunikointilaitteista, kahdeksasta eri anturista ja akuista. Aluksessa on varattu paikat kahdelle hyötykuormayksikölle ja niiden akulle. Varojärjestelminä ovat GPS-koordinaattien lähetys tukiasemalle GSM-yhteydellä ja paineastioiden vuodosta ilmaisevat anturit. Testeissä alusta ohjattiin joko joystickilla WLAN-yhteyden välityksellä tai toimilaitteiden esiohjelmoituja parametrejä käyttäen. Alus kykeni etenemään ja kääntymään horisontaalisesti eri nopeuksilla, kun liikuttiin vakiosyvyydellä maston pysyessä näkyvillä. Alus pystyi sukeltamaan eri nopeuksilla ja kulmilla. Sukelluksen aikana anturit keräsivät aluksen syvyydestä, nopeudesta ja asennosta mittatietoa, joka kuitenkin jäi epätarkaksi johtuen kalibroinnin puuttumisesta ja häiriöistä. Epätarkkuuksia lukuun ottamatta alus saavutti laitteiston osalta halutun autonomiavalmiuden ja diplomityön tavoitteisiin päästiin.

Description

Supervisor

Airila, Mauri

Thesis advisor

Appelqvist, Pekka

Keywords

unmanned underwater vehicle, miehittämätön vedenalainen alus, UUV, UUV, AUV, AUV, autonomy, autonomia

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120553370

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK