Manoeuvre test simulation of a teleoperated robot designed for flow measurement in natural water bodies

Simulación de pruebas de maniobra para un robot teleoperado diseñado para medir caudales en cuerpos de agua naturales

En este artículo se describe el resultado de los ensayos de simulación de maniobras que son empleadas en buques aplicadas en un robot acuático teleoperado llamado SA-1 (sistema de aforo 1) con la finalidad de determinar su estabilidad y capacidad de ma-niobra. El SA-1 es un robot diseñado para la medición de flujo en cuerpos de agua naturales (ríos, lagos, etc.), entre otras tareas importantes. Debido a las actividades que el robot tiene que realizar es importante que este sistema presente tanto estabilidad dinámica como de rumbo, capacidades que pueden ser determinadas mediante la maniobra de salida (conocida como pull-out), la maniobra de Dieudonné, la maniobra de Kempf revisada y la maniobra de giro (turning circle). Con los resultados de estas maniobras es posible proponer un sistema de control que mejore la actuación del robot o modificar el diseño del sistema.

Introducción

Un buque debe ser capaz de mantener su rumbo en cualquier masa de agua, maniobrar con seguridad en puertos y canales de paso restringido y detenerse en una distancia predefinida. Esta capacidad mínima se exige en función de un amplio margen de carga, una velocidad alta o moderada, pasos de agua estrechos o cualquier otra condición determinada por el tipo de tarea de maniobra.

Una serie de pruebas estándar relacionadas con dicha capacidad (conocidas como pruebas de maniobra) pueden determinar la estabilidad dinámica, la estabilidad de rumbo, la capacidad de recuperación y la capacidad de evolución. Los resultados de las pruebas permiten a los ingenieros de diseño proponer sistemas de control o rediseñar partes de una estructura acuática para mejorar el rendimiento del sistema (Velasco et al., 2004).

El SA-1 es un robot acuático teleoperado diseñado para medir caudales en masas de agua naturales; Díaz et al., (2012) han descrito el funcionamiento del SA-1. Dadas las duras condiciones ambientales en las que opera dicho robot, es muy recomendable simular las pruebas estándar mencionadas antes de construir un sistema y llevarlo a un cuerpo de agua real.

Se han utilizado modelos matemáticos para simular las pruebas de maniobra. A continuación se presentan los resultados de cuatro de estas pruebas que se utilizan normalmente en los ensayos de buques:

- Maniobra de extracción utilizada para determinar la estabilidad dinámica (Marí, 1995);

- Maniobra Dieudonné utilizada para determinar la estabilidad de rumbo (Marí, 1995);