1. Introducción
El uso de vehículos autónomos submarinos,
AUVs, por sus siglas en inglés, ha ido cobrando
relevancia en el área de la robótica [1]. Estos
robots son ampliamente utilizados en la industria
del gas y petróleo en aguas profundas y en
general por la comunidad científica [2] en el
monitoreo oceanográfico de los recursos, el
medio ambiente y la ecología del océano
circundante a las costas [3].
Otro uso importante se encuentra en la
arqueología submarina, utilizándolos en la
grabación y excavación, así como en la
recuperación de objetos arqueológicos [4].
Estos robots pueden portar diversos dispositivos,
como son cámaras para inspección visual,
lámparas de iluminación, sensores para detectar
contaminantes e incluso tener herramientas para
realizar trabajos de mantenimiento, reparación de
equipo, construcción de estructuras, etc. Las
formas y geometrías utilizadas en los cascos de
los AUVs son diversas y complejas, ya que
muchos de los diseños propuestos tratan por
medio de la biomimética de copiar, imitar o
replicar las capacidades de un sistema biológico
[5].
Algunos ejemplos de geometrías utilizadas son el
de Abhra [5], quien realizó un estudio enfocado
en el mecanismo de propulsión de un pez
aplicado a un robot; otro ejemplo es el trabajo de
Promode [6], quien realizó un estudio de la
maniobrabilidad de los peces para ser aplicada a
los cuerpos rígidos de los robots. Los parámetros
más importantes en la caracterización
hidrodinámica de las geometrías de los AUVs las
menciona Jyoti [7], los cuales son el coeficiente
de arrastre Cd, coeficiente de sustentación Cl y el
coeficiente de presión Cp, también indica las
instalaciones más importantes en la
caracterización hidrodinámica de los AUVs,
como son el canal de arrastre, túnel de agua y el
túnel de viento. La caracterización experimental
del comportamiento hidrodinámico y cinemático
de las geometrías de los cascos es amplia; por
ejemplo, N. M. Nouri [8] realizó experimentos en
un túnel de agua con el fin de estimar derivadas
hidrodinámicas debidas a la aceleración y
velocidad del casco del AUV con forma
cilíndrica alargada.
Los experimentos se realizaron produciendo
movimiento oscilatorio armónico con un
mecanismo instalado corriente abajo del AUV y
con dos tipos de movimiento: traslación
ascendente (heave motion) y cabeceo (pitch
motion). La máxima velocidad de la prueba fue
de 5 m/s.
Sh. Mansoorzadeh [9] estudió los efectos de la
superficie libre sobre el coeficiente de arrastre y
de sustentación en el casco de un AUV con forma
de cilindro alargado de dimensiones de L = 145
cm y D = 23 cm, para ello, realizó simulaciones
numéricas y experimentales en un tanque de
arrastre a diferentes profundidades en un
intervalo de 0.87 a 5.22 veces el diámetro del
AUV y en dos regímenes de flujo, Re, de 1.9
X106 y 3.17 X 106, los resultados obtenidos
mostraron que el coeficiente de arrastre es una
función de la velocidad y de la profundidad
cuando el AUV se mueve a altas velocidades
cerca de la superficie, y el arrastre es mayor
cuando se mueve a mayor profundidad, las
velocidades de la prueba estuvieron en el
intervalo de 1.5 a 2.5 m/s.
P. Jagadeesh [10] realizó pruebas en un tanque de
arrastre sobre un casco de un AUV de forma
cilíndrica alargada con dimensiones de L = 140
cm y D = 14 cm, en un rango de velocidad de
prueba de 0.4 a 1.4 m/s con ángulos de ataque de
0 a 15°, los resultados obtenidos fueron
utilizados para estudiar la variación del
coeficiente de la fuerza axial, normal, arrastre,
sustentación y momento del ángulo de ataque en