Modelo de simulación y control dinámico para un catamarán submarino con seis grados de libertad

Abstract

[Resumen]

En esta tesis se obtienen un modelo dinámico simulado válido para cualquier vehículo submarino y se ha aplicado al caso concreto de un vehículo catamarán sumergible para tres configuraciones definidas de sus superficies de control.

Las tres configuraciones corresponden a la misma geometría con el único cambio de la posición del timón o timones de dirección.

Este modelo dinámico, basado en la combinación de fórmulas teóricas y resultados empíricos, proporciona un apoyo eficiente al desarrollo de un sistema de control adecuado a las misiones del vechículo. Este sistema de control queda esbozado en esta tesis.

El modelo aquí desarrollado, lo ha sido con absoluta independencia de las ecuaciones clasificadas de la Armada Americana o de las de la Nava Postgraduate School a las que no se ha tenido acceso. De este modo, en esta tesis no se ha partido de unas ecuaciones ya existentes, sino que se han desarrollado desde el principio, calculando todos los términos paso a paso, masa añadida, coeficientes de resistencia y coeficientes de momentos.

Una aportación de interés en esta tesis ha sido la obtención de los coeficientes hidrodinámicos de fuerzas y momentos a partir de una combinación entre la teoría potencial y los efectos viscosos y turbulentos que aparecen principalmente en la popa del vehículo.

Otra originalidad de esta tesis es el rescate de los desarrollos teóricos y experimentales realizados en el primer tercio del siglo XX para el estudio, diseño y análisis de dirigibles. Esto se justifica plenamente dado que los parámetros de similitud son muy semejantes a los de nuestro sumergible:

movimiento incompresible, mismo rango de valores del número de Reynolds y flotabilidad casi nula.