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Abstract(s)
Every day, more and more effort is put into the production of green energy as a countermeasure to climatic changes and sustainability. One of the biggest bets of the energy industry is in offshore wind energy, using wind towers. This technology can benefit greatly from interventive AUVs to assist in the maintenance and control of underwater structures. The wireless charger system extends the time the AUV can remain underwater by allowing it to charge its batteries through a docking station. On the other hand, the imaging perception system enables a 3D reconstruction of the AUV target, thus contributing to the mission. The present work details the development process of housing components for two different systems: a wireless charging system and an imaging perception system, to be implemented in an AUV, from the concept stage to the final physical verification stage. These products were designed following a design for excellence and modular design philosophy, implementing visual scorecards to measure the success of certain design aspects. For an adequate choice of materials, the Ashby material selection method is implemented. The prototypes structural performance was validated via linear static finite element analysis before being outsourced for production. These prototypes were further physically verified in a hyperbaric chamber. Results show that the application of FEM, together with well-defined design goals, have a very positive impact in the optimization of the housings, which would have been more time consuming and costly otherwise. Additionally, the Ashby material selection method allowed to equate the material choice, achieving the best performance for the lower cost.
A cada dia que passa, há um crescimento do esforço dedicado à produção de energias verdes como medida de oposição às alterações climáticas. Uma das maiores apostas da indústria energética é em energia eólica em alto mar. Esta tecnologia beneficia fortemente de veículos autónomos subaquáticos de intervenção que assistem na manutenção e controlo de estruturas subaquáticas. O sistema de carregamento wireless permite carregar as baterias do veículo subaquático através duma estação de atracamento, prolongando o tempo que permanece debaixo de água. Por outro lado, o sistema de perceção visual permite a reconstrução tridimensional do objeto alvo do veículo, contribuindo para a missão de intervenção. O presente trabalho detalha o processo de desenvolvimento de dois componentes de housing para dois sistemas diferentes: um sistema de carregamento wireless e um sistema de perceção visual, que serão implementados num veículo autónomo subaquático, desde a fase de conceito até verificação física dos housings. Estes produtos são projetados seguindo filosofias de design de excelência e design modular, implementando tabelas de desempenho visuais que medem o sucesso de certos aspetos do design. Para uma escolha adequada de materiais, implementou-se o método de seleção de Ashby. A performance estrutural dos housings foi validada por análises lineares estáticas de elementos finitos antes de serem terceirizados para produção. Adicionalmente estes protótipos foram fisicamente verificados numa câmara hiperbárica. Os resultados deste projeto demonstram que a aplicação do método de elementos finitos, junto com metas bem definidas de design, teve uma contribuição bastante positiva para a otimização dos housings, que de outra forma teria consumido muito tempo e recursos. O método de seleção de materiais de Ashby permitiu equacionar a escolha de material, que permite a melhor performance por um custo mais reduzido.
A cada dia que passa, há um crescimento do esforço dedicado à produção de energias verdes como medida de oposição às alterações climáticas. Uma das maiores apostas da indústria energética é em energia eólica em alto mar. Esta tecnologia beneficia fortemente de veículos autónomos subaquáticos de intervenção que assistem na manutenção e controlo de estruturas subaquáticas. O sistema de carregamento wireless permite carregar as baterias do veículo subaquático através duma estação de atracamento, prolongando o tempo que permanece debaixo de água. Por outro lado, o sistema de perceção visual permite a reconstrução tridimensional do objeto alvo do veículo, contribuindo para a missão de intervenção. O presente trabalho detalha o processo de desenvolvimento de dois componentes de housing para dois sistemas diferentes: um sistema de carregamento wireless e um sistema de perceção visual, que serão implementados num veículo autónomo subaquático, desde a fase de conceito até verificação física dos housings. Estes produtos são projetados seguindo filosofias de design de excelência e design modular, implementando tabelas de desempenho visuais que medem o sucesso de certos aspetos do design. Para uma escolha adequada de materiais, implementou-se o método de seleção de Ashby. A performance estrutural dos housings foi validada por análises lineares estáticas de elementos finitos antes de serem terceirizados para produção. Adicionalmente estes protótipos foram fisicamente verificados numa câmara hiperbárica. Os resultados deste projeto demonstram que a aplicação do método de elementos finitos, junto com metas bem definidas de design, teve uma contribuição bastante positiva para a otimização dos housings, que de outra forma teria consumido muito tempo e recursos. O método de seleção de materiais de Ashby permitiu equacionar a escolha de material, que permite a melhor performance por um custo mais reduzido.
Description
Keywords
Autonomous underwater vehicles Product development Structural analysis Wireless Charging Imaging perception system Ashby material selection method Veículos autónomos subaquáticos Desenvolvimento de produto Análise estrutural Carregamento Wireless Sistemas de perceção de visual Método Ashby de seleção de material