Veículos não tripulados – Aquáticos

Este post faz parte da série Aplicações das baterias de lítio. Leia também os outros posts da série:

Muitas técnicas de exploração oceânica estão sendo pesquisadas, e muitos novos dispositivos e equipamentos são desenvolvidos, entre eles estão os veículos aquáticos não tripulados que são divididos em dois grupos: veículos de superfície e veículos subaquáticos.

Veículos de superfície

Os sistemas de energia para veículos de superfície não tripulados (USV – Unmanned Surface Vehicles) devem ser capazes de fornecer energia para a propulsão do veículo, sensores, computadores, links de comunicação e atuadores. Esses sistemas de energia devem funcionar de forma autônoma e inteligente para fornecer a combinação correta de energia e potência para missões específicas, garantindo o êxito da missão, além de serem flexíveis o suficiente para operar em modo furtivo caso necessário.

O alto desempenho é um requisito fundamental das baterias usadas em USVs, nesse caso, as baterias de lítio íon são amplamente utilizadas principalmente pela sua elevada densidade de energia e alta eficiência energética. Existem diversos tipos de USVs, a figura abaixo apresenta um exemplo de um veículo de superfície não tripulado que possui 100% de sua energia proveniente da energia solar.

Veículo de superfície não tripulado. (Fonte: BERTRAM, 2006)

Esse veículo possui velas rígidas que se dobram no convés em condições severas para evitar danos, essas velas são cobertas com painéis solares utilizados para converter energia solar em energia elétrica. A energia elétrica produzida é suficiente para garantir o funcionamento de todos os sensores, atuadores, links de comunicação e para a propulsão do veículo. Entretanto, esse veículo está limitado à velocidades relativamente baixas. Essa aplicação é adequada para aplicações de coleta de dados como na oceanografia e na vigilância. A capacidade de armazenamento da bateria é suficiente para uma semana de operação, isso proporciona continuidade de energia à noite e em vento baixo.

Um outro tipo de veículo de superfície não tripulado é apresentado na figura abaixo. Esse veículo possui o nome de Basil II e foi desenvolvido originalmente para pesquisas oceanográficas remotas. O Basil II possui autonomia de até 12 horas e um alcance de rádio de até 15km, também é equipado com painéis solares, baterias e motor elétrico.

Basil II. (Fonte: BERTRAM, 2006)

Em todos esses veículos, qualquer novo sistema trazido a bordo, compete por um espaço muito limitado e valioso. Uma maneira de mitigar isso é converter veículos tripulados existentes em veículos de dupla finalidade que podem funcionar em modo tripulado convencional ou em modo não tripulado. Vários desses projetos foram realizados na última década, muitas vezes em barcos infláveis rígidos. A embarcação existente pode ser modificada para operar como USVs pela instalação de um kit remoto modular e escalável que permite que a embarcação seja operada no modo totalmente manual, no modo piloto automático ou no modo controle remoto. Ao fazer isso, o navio não só mantém a capacidade manual completa, mas essa capacidade é aumentada e estendida de forma acessível e de baixo risco.

Veículos subaquáticos

Os veículos subaquáticos não tripulados (UUV – Unmanned Underwater Vehicles) são utilizados com o objetivo de ampliar o conhecimento do espaço submarino. Eles são utilizados em condições de trabalho difíceis e realiza as missões conforme é instruído, trocando informações e dados com o navio ou com a estação de controle. De um modo geral, os UUVs podem ser aplicados para pesquisa científica, adquirindo informações de oceanos e formas de vida. Eles também podem ser usados ​​para inspeções e operações das instalações sob a água. Os veículos subaquáticos não tripulados podem ser classificados principalmente como três tipos: veículos subaquáticos operados a distância (ROVs), veículos subaquáticos autônomos (AUVs) e planadores submarinos autônomos (AUGs). Eles são aplicados para completar diferentes missões em diferentes condições de trabalho.

Ilustração de um veículo subaquático não tripulado.

UUVs são bem desenvolvidos e amplamente aplicados na prática. No entanto, ainda existem algumas técnicas necessárias para melhorar, como controle, comunicação, navegação e fonte de energia. Entre essas técnicas, o fornecimento de energia é especialmente importante e crucial pois afeta a duração do trabalho e o sucesso da missão do UUVs. Instituições e cientistas dedicam grandes esforços à pesquisa de sistemas de energia e novas fontes de energia que possam ser utilizadas nesses veículos. O armazenamento de energia através de baterias é o método mais utilizado nesses veículos, pois possuem vantagens como a operação silenciosa do veículo, a facilidade de controle de velocidade e a simplicidade de uso.

Nessa série de artigos, aprendemos sobre diferentes aplicações das baterias de lítio e entendemos a importância dessas baterias para a sociedade moderna analisando sobre diferentes perspectivas. Então, no próximo e último artigo dessa série, falaremos sobre uma aplicação que eu considero muito importante, são os veículos elétricos e híbridos, os quais estão cada vez mais presentes e com certeza vieram pra ficar.

Referências

BERTRAM, V. Unmanned Surface Vehicles – A Survey, França, 2007.

SINGH, P. et al., Fuzzy Logic Modeling of Unmanned Surface Vehicle (USV) Hybrid Power System. INTELLIGENT SYSTEMS APPLICATION TO POWER SYSTEMS. Proceedings. Arlington, USA, 2005.

WANG, X. et. al., Reviews of Power Systems and Environmental Energy Conversion for Unmanned Underwater Vehicles. Journal of Renewable and Sustinable Energy Reviews, China, Fevereiro, 2012. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2011.12.016>

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Carlos Felipe Assis da Silva
Carlos
18/01/2022 15:20

Muito bom… Adorei ver meu ganha pão (ROV) sendo citado no artigo…
Brincadeiras a aparte, belo artigo… Parabéns pela escolha do assunto e por compartilhar seu conhecimento conosco.

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