Download - Projecte ROV
-
7/25/2019 Projecte ROV
1/58
disseny i contrucci
d
Arnau Valbuena
un treball de recerca
Gener 2016
Tutor: Joan Als
INS Vilatzara / 2n Ba tx. A
d un robot submar
V
projecte
-
7/25/2019 Projecte ROV
2/58
"#
!Com descriure les impressions que em
va deixar aquell passeig sota les aig"es?Les paraules no arriben a contar tals meravelles.
Quan fins i tot el pinzell #s incapa$de reflectir
els efectes particulars de l%
aigua,com reproduir-los amb la ploma?!
Vint mil lleges de viatge submar(Jules Verne, 1870)
-
7/25/2019 Projecte ROV
3/58
!
!"#$%
1. INTRODUCCI ..........................................................................................................4
2. EL PERQU DE TOT PLEGAT ................................................................................. 6
2.1QU S UN ROV? ................................................................................................... 6
2.2OBJECTIU DE RECERCA........................................................................................... 7
2.3PRINCIPALS REFERENTS.......................................................................................... 7
3. PRINCIPIS DE HIDROSTTICA ................................................................................ 9
3.1LA FLOTABILITAT..................................................................................................... 9
3.2EL PRINCIPI DARQUMEDES.................................................................................. 10
3.3EL PRINCIPI DE PASCAL......................................................................................... 12
4. PROJECTE ROV ...................................................................................................... 13
4.1BASTIDOR............................................................................................................ 13
4.1.1 Disseny i construcci del bastidor ............................................................... 13
4.1.2 Flotabilitat del bastidor ................................................................................. 19
4.2PROPULSORS....................................................................................................... 23
4.3SISTEMA ELCTRIC I DE CONTROL.......................................................................... 28
4.4POSTA A PUNT FINAL............................................................................................. 33
5. DIARI DIMMERSI ................................................................................................. 37
5.1BAPTISME!(DE PISCINA) ........................................................................................ 37
5.2EL ROVPROVA LA SAL......................................................................................... 38
5.3PROVES DOPERATIVITAT...................................................................................... 40
5.4CERCANT ELS LMITS............................................................................................. 42
6. CONCLUSIONS. MS ENLL DEL PROJECTE ROV ........................................... 45
-
7/25/2019 Projecte ROV
4/58
"
7. AGRAMENTS ......................................................................................................... 49
8. FONTS D'INFORMACI .......................................................................................... 50
8.1BIBLIOGRAFIA....................................................................................................... 50
8.2WEBGRAFIA.......................................................................................................... 50
ANNEXOS .................................................................................................................... 51
ANNEX 1:MATERIALS I COSTOS................................................................................... 51
ANNEX 2:LLISTAT DE COMEROS ON SHA ADQUIRIT EL MATERIAL................................ 52
ANNEX 3:EL BLOG..................................................................................................... 53
ANNEX 4:EL CANAL DE VDEO DE YOUTUBE................................................................ 54
ANNEX 5:PLNOLS TCNICS DEL ROV......................................................................... 56
-
7/25/2019 Projecte ROV
5/58
"
!" $%&'()*++$,
Em dic Arnau Valbuena, i en el moment descriure aquestes lnies estudio 2n de
batxillerat a lInstitut Vilatzara de Vilassar de Mar. L'objectiu de la present
memria s documentar el meu treball de recerca (TR d'ara endavant),
explicant pas a pas el procs de disseny i construcci dun submergible operat
per control remot.
M'agrada el mar i m'agrada la tecnologia prctica, aix que, quan em vaig
plantejar fer un treball dinvestigaci al que li hauria de dedicar tan de temps i
esforos, vaig pensar que seria una bona idea combinar ambdues aficions. El
resultat s aquest "Projecte ROV, disseny i construcci d'un robot submar".
Vaig comenar aquest TR a principis de juny de 2015. Volia tenir el ROV
enllestit abans de la fi de lestiu, perqu era conscient que un cop comenat el
curs la meva disponibilitat de temps i les condicions adverses de la mar serien
factors limitadors. Vaig considerar que una bona manera de tenir organitzada la
informaci des dun principi era elaborar un blog on recolls les fotografies, els
vdeos, i qualsevol altre aspecte dinters relacionat amb el procs de disseny i
construcci del ROV. Tanmateix, vaig crear un canal de vdeo a YouTube
perqu tamb volia fer una srie de vdeos explicatius on es demostressin,
duna forma prctica i didctica, alguns aspectes de la fsica involucrada en la
flotabilitat i navegabilitat del meu submergible. Aix vaig crear:
Projecte ROV El Blog:
http://projecterov.blogspot.com.es
Projecte ROV El canal de YouTube:
https://www.youtube.com/channel/UC4_QVp_JtrNPySnWqHiE96Q
-
7/25/2019 Projecte ROV
6/58
#
He subdividit aquesta memria en diferents apartats. Tot seguit d'aquesta
introducci (apartat 1), explico els meus objectius i el perqu daquest projecte
(apartat 2). Desprs ofereixo una petita introducci als principis fsics principals
que regeixen la cincia de la hidrosttica (apartat 3). A continuaci trobem la
part principal del treball on documento el disseny i la construcci del ROV
(apartat 4), des de lobtenci del les diferents parts que el constitueixen, fins al
seu acoblament definitiu i la posta a punt final. La darrera part de la memria
est dedicada a explicar les diferents immersions del submar (apartat 5), tant
en aiges dolces com salades, i a exposar les conclusions finals del projecte
(apartat 6). He considerat que valia la pena afegir a la part final d'aquesta
memria una secci dannexos on, entre altres coses, el lector trobar un llistat
de tot el material utilitzat, el seu cost, i els comeros als que mhe adreat per
tal dadquirir tots els components que integren el meu ROV.
Acompanyeu-me en la meva singladura. Salpem!
Arnau ValbuenaVilassar de Mar, gener 2016
-
7/25/2019 Projecte ROV
7/58
$
-" ./ 0.'1*2 ). &(& 0/.34&
-"! 156 78 59 '(:;
Lacrnim ROV, o ROUV, significa Remotely Operated Underwater Vehicle, un
robot submar no tripulat governat a distncia amb un comandament connectat
a l'aparell mitjanant un cable. Aquest "cord umbilical" permet governar el
ROV des de la superfcie enviant als seus motors l'energia i les ordres
necessries pel seu funcionament. Tanmateix, mitjanant aquest cable, lesimatges enregistrades per les cmeres de vdeo del submar, o qualsevol altres
dades captades pels sensors que pot equipar, poden ser enviades al vaixell de
suport per el seu anlisi en temps real.
Els ROVs professionals poden portar, a banda de l'imprescindible cmera, una
gran varietat de braos manipuladors per realitzar treballs en profunditat.
Aquest tipus de ROV s molt til per per poder crear-los hauria necessitat ms
temps i uns coneixements mes elevats d'electrnica i programaci (fig. 1, esq.)
La meva intenci era crear un ROV fora ms simple, amb una estructura
bsica i econmica, i limitat a poder-se desplaar i enregistrar vdeo, sensebraos ni elements ms sofisticats (fig. 1, dreta).
!"#$ & '() *+,-.//",012 3./45.++16 " '() 1718.5+ 39+.816
-
7/25/2019 Projecte ROV
8/58
%
-"- (?@A5 B> C>?>C?D
El que pretenia aconseguir amb el meu TR era la creaci dun ROV
completament des de zero, un submar lleuger que pogus funcionar
adequadament, i que estigus fet amb materials relativament econmics i de
fcil adquisici. El repte implicava el disseny dun bastidor que pogus actuar
com a suport de la resta de components del submergible: propulsors, sistema
elctric, cmera de vdeo, etc.
-"E 0CA9?AFDG8 C>H>C>9@8
En el mn de la construcci amateur de robots subaqutics tots els camins
condueixen al mateix lloc: al llibre Build your own Underwater Robot and other
Wet Projects de Harry Bohm i Vickie Jensen (fig. 2, esquerra). Al capbussar-me
a l'oce d'internet em va sorprendre descobrir la influncia d'aquest llibre en tot
tipus de projectes escolars, i fins i tot universitaris, relacionats amb l'exploracisubmarina. Influncia que vaig constatar, per exemple, al Seaperch underwater
robotics program, o als Campus Presub del Centre d'Investigaci en Robtica
Submarina (CIRS) de la Universitat de Girona.
Deixant de banda aquest llibre de referncia bsica, i que va constituir la mevafont principal d'informaci per crear el ROV, vaig descobrir una infinitat de
!"#$ : ;2 22" ?,@7 3./45.++16 " 21 *A#"01 B.< 9. C8.*@.0 D@,0. 39+.816E 95./ 9. 2./
+.-.+F0G"./ 7H/ "7*,+8108/ .0 .2 7.5 *+,I.G8.
-
7/25/2019 Projecte ROV
9/58
&
pgines d'internet sobre el tema fora interessants, entre les que destaco
una: Homebuilt Rov's, de Stephen Thone (fig. 2, dreta). A partir dels models
desenvolupats per Bohm en el seu llibre, Thone proposa millores en els
dissenys de Bohm, com una nova disposici dels propulsors, i d'altres canvis o
suggeriments que poden dotar de major operativitat als nostres ROVs. De
internet vaig treure una pila de bones idees que vaig aplicar al meu projecte
(fig. 3).
!"#$ J K"-.+.08/ .L.7*2./ 9. 7,9.2/ 9. '() G,0/8+5M8/ *.+ 1-"G",018/ 3"718#./ .L8+.8./ 9. !"#$ &'()*
+,-./" 9N128+./ *A#"0./ B.< /,
-
7/25/2019 Projecte ROV
10/58
'
E" 0'$%+$0$I ). J$)'(I&K&$+4
E"! /D HGL@D
-
7/25/2019 Projecte ROV
11/58
()
En el cas del meu ROV volia aconseguir una flotabilitat lleugerament positiva,
per garantir que en cas de fallida dels propulsors el submar ascends
lentament per si sol. No obstant, calia apropar-nos a la neutralitat, perqu si la
flotabilitat era massa positiva el ROV suraria, i el propulsor de descens podria
no tenir fora suficient per a enfonsar-lo.
Des del principi vaig tenir clar que una de les claus de lxit del meu submar
estaria en la recerca d'un adequat equilibri de forces. s per aix que vaig
haver de comprendre i aplicar el principi fsic que regeix la flotabilitat dels
cossos submergits en un fluid: el fams principi d'Arqumedes.
E"- .G FCA9?AFA BM4CN5OP>B>8
El principi fsic que explica la flotabilitat dels
cossos en un fluid va ser enunciat pel savi grec
Arqumedes de Siracusa (fig. 5) fa ms de dos
mil anys. Aquest principi diu:
"Tot cos submergit en un fluid
experimenta una fora d'empenyiment
de baix cap a dalt igual al pes
del fluid que desallotja"
L'aplicaci d'aquest principi permet preveure la flotabilitat d'un cos sense
necessitat de posar-lo a l'aigua. Podem determinar el seu volum i valorar
l'empenyiment calculant quant pesa aquest mateix volum d'aigua. Comparant el
pes del nostre objecte amb aquest empenyiment que explica el principi
d'Arqumedes podrem deduir, prviament sense ficar-lo a l'aigua, si el cos
!"#$ S T+45U7.9./ 9. C"+1G5/1
-
7/25/2019 Projecte ROV
12/58
((
s'enfonsar (flotabilitat negativa), quedar en suspensi dins el fluid (flotabilitat
neutra), o surar (flotabilitat positiva).
Tenir la capacitat de calcular prviament la flotabilitat d'un cos representa un
avantatge enorme per a qualsevol dissenyador d'enginys submarins. Us
imagineu que un cop construt el meu flamant ROV aquest s'enfonss com una
pedra arrossegat pel seu pes excessiu? O que surs com una pilota de platja
sobre la superfcie de l'aigua, empentat per una fora hidrosttica impossible de
vncer amb el motor de descens? Doncs no. Podrem ajustar ms endavant una
mica la flotabilitat a la recerca de major exactitud, per necessitem fer
prviament uns clculs terics que permetin comparar el pes del ROV amb el
pes del volum del lquid que aquest desplaa un cop submergit.
El problema s que un ROV no presenta una forma que permeti una fcil
determinaci del seu volum. Com mesurar el volum d'un cos irregular? (fig. 6)
La resposta a la pregunta Com calcular el volum del bastidor del ROV?, em va
plantejar un problema prctic la resoluci del qual explicar ms endavant a
lapartat Flotabilitat del bastidor (apartat 4.1.2, pg. 19).
!"#$ V '.*+./.081G"P ./45.7A8"G1 9. G,7 7./5+1+ .2 R,257 9N50 G,/ "++.#521+
Empenyiment
Lquiddesplaat
Pes dellquid
desplaat
Volum
del lquiddesplaatCosirregular
Volum
del cossubmergit
Pes del cossubmergit
-
7/25/2019 Projecte ROV
13/58
(*
E"E .G FCA9?AFA B> 0D8?DG
Aquest principi fonamental de la hidrosttica va
ser enunciat pel matemtic francs Blaise
Pascal (fig. 7) fa ms de tres segles. Aquest
principi afirma:
"La pressi exercida per un fluid
incompressible en equilibri dins d'un
recipient de parets rgides es transmet
d'igual manera en totes direccions i en
tots els seus punts
En altres paraules, aix significa que si s'exerceix una
pressi exterior sobre un lquid en reps, aquest exercir
una pressi de la mateixa intensitat sobre qualsevol cos
que hi estigui en contacte. Aquesta pressi sempre actua
perpendicularment a la superfcie del cos, sigui quina
sigui la seva posici: s per aix que es diu que la
pressi es transmet en totes direccions (fig. 8).
Descobrir aquest principi va ser de gran importncia per a mi. Jo estava
preocupat per la resposta del meu ROV a grans profunditats. Estava sent molt
curs en la recerca duna flotabilitat propera a la neutralitat, i temia que a
laugmentar la columna daigua sobre el ROV un cop submergit, aquest
senfonsaria per laugment de la pressi. Un cop vaig conixer el principi de
Pascal, vaig comprendre que, en principi, les meves preocupacions no tenien
base cientfica. El ROV, estigus a la profunditat que estigus, experimentaria
una pressi hidrosttica idntica en totes direccions.
!"#$ W ?21"/. X1/G12
!"#$ Y )"/512"8Z1G"P 9.2
X+"0G"*" 9. X1/G12
-
7/25/2019 Projecte ROV
14/58
(+
Q" 0'(R.+&. '(:
Q"! SD8@ABLC
!"#"# %&''()* & +,)'-./++&0 1(2 34'-&1,.
El bastidor del meu ROV constitueix el seu veritable esquelet, i est construt
bsicament a partir de tubs de plstic PVC enganxats amb cola. El seu disseny
est inspirat en el del model Seafox del llibre de Harry Bohm del que ja he
parlat a Principals referents (apartat 2.3, pg. 7). El meu bastidor no tenia
perqu tenir unes mides exactes, tan sols calia assegurar-me que un cop
construt pogus allotjar els propulsors i la resta de components. Vaig decidir
donar-li una forma de paralleleppede fora convencional. Un cop vaig decidir
l'aspecte general del ROV (fig. 9), vaig elaborar uns plnols tcnics a escala
amb les diferents vistes del submergible, i amb les mides exactes que
permetrien la seva construcci (fig. 10).
!"#$ [ T/*.G8. #.0.+12 9.2 '()0$12"33.L8+.8 9.2 22"
?,@76
-
7/25/2019 Projecte ROV
15/58
"#
!"#$ &' ()*+,)- ./0+"0- 12) 345 62.- 789 2) :;,#;787;" ?@ A"-.2- " 8"12- 12) -B982;#"9)2
-
7/25/2019 Projecte ROV
16/58
(#
Vaig dissenyar el bastidor del ROV a partir de dues parts diferenciades:
La base(fig. 11, inf. esquerra) :part inferior del bastidor encarregada de fer
de suport dels motors propulsors, i de les caixes de connexions.
El flotador (fig. 11, sup. dreta): part superior del bastidor encarregada
datorgar al ROV una empenta hidrosttica que compenss el pes del conjunt
format per la base, els propulsors, i la resta de components acoblats a la base.
Vaig encolar els tubs de PVC del flotador (fig. 11, sup. esquerra), i vaig unir
entre si les dues parts del ROV mitjanant unes brides de plstic (fig. 11, inf.
dreta). Aquest sistema permetria el seu desmuntatge fcil quan calgus
realitzar tasques de revisi i manteniment dels propulsors o del sistema elctric.
!"#$ && \,0/8+5GG"P 9.2
-
7/25/2019 Projecte ROV
17/58
-
7/25/2019 Projecte ROV
18/58
(%
Aix vaig descobrir que un tub de PVC de dimetre nominal de mitja polzada
presenta en realitat un dimetre extern de 0,84 polzades, un valor fora diferent
als 12mm que proposava la conversi del llibre, i molt similar als 20mm que
m'oferien a les botigues de subministres. D'aquesta manera vaig deduir que els
dimetres dels tubs que necessitava per al bastidor del meu ROV eren:
20mm per als tubs principals del flotador.
32mm per als tubs que fan de "potes" de la base.
90mm per als tubs que constitueixen els dipsits d'aire del flotador.
Un cop aclarit el problema dels dimetres, i acabat el bastidor, vaig pensar que
laspecte del submergible guanyaria molt amb una mica de color que el fes
destacar sota l'aigua. Lelecci del color, com la de qualsevol altre aspecte del
disseny del submergible, vaig haver de raonar-la adequadament.
Molts submarins cientfics d'investigaci o recreatius son tamb d'aquest color
per aconseguir una alta visibilitat que contrasti amb la foscor de les aiges que
exploren. Una altre cas evidentment son els submarins militars que,precisament pel contrari, per passar el mxim de desapercebuts, presenten
coloracions fosques i discretes.
!"#$ &J X+,GH/ 9. *"0818 9.2 '() 17< 501 ^GA7.+1 9. *"085+1_ G1/,2101 45. R1"# "0/812`21+ 12 7.5 8.++18
-
7/25/2019 Projecte ROV
19/58
(&
Vaig decidir pintar de groc el flotador del ROV (fig. 13), la part ms
caracterstica del submar, i de blau la base del bastidor. Aquesta combinaci
de colors, groc i blau, s el que s'anomena en biologia una coloraci
aposemtica. Aquest tipus de coloracions d'alt contrast que combinen dos
colors antagnics del cercle cromtic son fora presents en els ssers vius, de
vegades com a advertiment d'un perill, molts animals verinosos adopten
coloracions aposemtiques, o com a patr d'atracci del sexe oposat (fig. 14).
En el meu cas, donat que el ROV seria governat des de la superfcie,
m'interessava poder visualitzar-ho clarament per tal de no allunyar-lo ms enll
del lmit que el seu cablejat permetria. Igualment, si per un accident el submar
es perds en el fons mar, el color ajudaria sens dubte al seu rescat.
!"#$ &O D+./ .L.7*2./ 9a1*,/.718"/7. #+,Gb
-
7/25/2019 Projecte ROV
20/58
('
!"#"5 62,-43&2&-4- 1(2 34'-&1,.
Com ja hem vist anteriorment a La flotabilitat (apartat 3.1, pg. 9), un dels
objectius ms importants d'aquest projecte va ser aconseguir un adequat
equilibri de forces que atorgus una flotabilitat lleugerament positiva al ROV. s
per aix que necessitava dues dades per a calcular la resposta hidrosttica del
submar:
El seu pes, que s la fora que tendeix a enfonsar-lo.
El seu volum, perqu el pes del volum d'aigua que desplaa constitueix
l'empenyiment, s a dir, la fora que s'oposa al seu enfonsament.
Calcular el pes no va ser difcil un cop trobada la balana adequada, per...
Com calcular el volum dun ROV de formes tan irregulars?
Vaig pensar en calcular el volum del ROV submergint-lo en un recipient ple
d'aigua dotat d'un forat de desgus. A l'enfonsar-se, el submar desplaaria unvolum d'aigua idntic al seu propi volum. Per per fer aix necessitava un
recipient prou gran per encabir el ROV durant el seu primer "baptisme" aqutic.
Finalment vaig utilitzar un contenidor de plstic transparent dels que serveix per
guardar la roba de fora de temporada a casa, i vaig perforar un forat de
desgus en un lateral amb un petit tub (fig. 15, esquerra).
!"#$ &S \12G52108 .2 R,257 9.2 '() 1 *1+8"+ 9. 2a1"#51 9./*21d191 *.2 /5
-
7/25/2019 Projecte ROV
21/58
*)
Seguidament vaig recollir l'aigua desallotjada pel ROV en una paperera
troncocnica. Les mesures d'aquest volum d'aigua desplaat van ser:
Radi major: 12,0cm
Radi menor: 9,3cm
Alada: 14,0cm
Aplicant la frmula del volum d'un con truncat (fig. 16), vaig obtenir el volum
d'aigua desplaada, que va resultar ser de 5.015cm3. Com que la densitat de
l'aigua dola s aproximadament 1g/cm3, vaig estimar que el pes del volum
d'aigua desplaat pel ROV era de 50,15N, i que generaria una fora ascendent
de 50,15N (considerant laproximaci 1Kp = 10N). Com a comprovaci vaig
mesurar el volum desplaat directament amb l'ajuda d'un vas mesurador de
cuina d'un litre. El resultat va ser de 5 litres i escaig, pel que vaig donar per bo
el clcul matemtic anterior.
Aix doncs, 50,15N va resultar ser el valor de dempenyiment que s'oposava als
32,40N del pes del submar. Aquest pes va ser determinat amb l'ajut d'una
balana de la farmcia Joan Altirriba de Vilassar de Mar (fig. 15, dreta).
Un cop establertes aquestes dades vaig poder deduir la flotabilitat del bastidor
del meu ROV. Com que el pes del ROV de 32,40N era un valor claramentinferior als 50,15N de laigua desplaada, vaig donar per fet que el submar
!"#$ &V !P+7521 9.2 R,257 9N50 G,0 8+50G18
-
7/25/2019 Projecte ROV
22/58
*(
tindria una flotabilitat positiva, i que suraria sobre la superfcie de l'aigua. A ms
a ms, encara li quedaria una reserva de flotabilitat de gaireb dos kilograms
de massa, ms que suficients per tal de suportar el pes dels propulsors i del
sistema elctric amb que equiparia el ROV.
Encara quedaven moltes coses per aprendre i per descobrir, per casa meva
es quedava petita. Les segent proves les hauria de fer a la piscina de la meva
comunitat, un espai molt ms ampli i cmode on, si no hi havia cap problema,
el ROV podria demostrar les seves capacitats d'immersi i navegaci (fig. 17).
Com acabem dexplicar, la diferencia entre l'empenyiment i el pes constitueix la
reserva de flotabilitat del ROV, que en aquest cas s de 17,75N. Aprofitant uns
pesos de fer exercici, vaig apropar-me a la piscina a comprovar si els clculs
anteriors eren correctes. La meva sorpresa i preocupaci va ser que a lafegir
2.000g de massa (4 pesos, cada un d'ells de 500g, 20N), tot i superar la
reserva de flotabilitat del ROV, el bastidor no es va enfonsar.
El cert s que vaig estar dies desconcertat amb aquest fet. En un principi vaig
atribuir la diferncia entre l'esperat i l'observat a imprecisions en els clculs del
pes del ROV o en el volum d'aigua que desplaava, per tot i aix la diferncia
era massa important com per no tenir-la en compte.
!"#$ &W X+"7.+./ *+,R./ 9. -2,81
-
7/25/2019 Projecte ROV
23/58
**
El cert s que la soluci va arribar un dia sense buscar-la, tal i com segons la
llegenda li va passar al propi Arqumedes... EUREKA! Per... com no ho havia
pensat abans?
Sembla mentida que desprs de tot el que havia aprs sobre el principi
d'Arqumedes hagus passat per alt una cosa tan bvia: qualsevol element que
li afegs al ROV aportaria un pes al total, cert, per tamb un increment en la
fora d'empenyiment derivada del pes del volum d'aigua que desplaa. Aix
doncs, cada pes afegit de 500g de massa, desplaava a la vegada una massa
de 75g d'aigua. Per tant, calia restar als 2.000g de massa afegida els 300g de
la massa d'aigua desplaada pels quatres pesos. Amb aquesta correcci, la
fora descendent resultant de 17,00N no arribava a la reserva de flotabilitat
calculada de 17,75N. Aix doncs el ROV amb els quatre pesos flotava... perqu
s el que li tocava! Evidentment, a l'afegir un cinqu pes el ROV es va
enfonsar, ja que llavors la fora d'empenyiment de l'aigua desplaada no va
poder superar la del pes del conjunt. La flotabilitat positiva inicial va canviar a
negativa provocant l'irremeiable enfonsament del submergible(fig. 18).
!"#$ &Y '() /5
-
7/25/2019 Projecte ROV
24/58
*+
Q"- 0CLF5G8LC8
Bsicament existeixen dues possibilitats per a propulsar un ROV amateur com
el meu: amb bombes de sentina i amb motors elctrics (fig. 19), cada una
d'elles amb les seves avantatges i inconvenients. En ambdues opcions els
propulsors s'alimenten d'un corrent elctric continu, habitualment de 12 volts.
Bombes de sentina:utilitzades en els vaixells per tal de bombejar l'aigua que
s'acumula en la sentina de l'embarcaci. Funcionen xuclant l'aigua acumulada
per una banda, expulsant-la tot seguit a pressi per un tub de sortida. Aquest"xorro" d'aigua d'expulsi funcionaria com a sistema propulsor.
Avantatges: solidesa i estanquetat, ja que les bombes de sentina estan
dissenyades precisament per a treballar sota l'aigua.
Inconvenients: tan sols treballen en un sentit, i per tant necessitaria dues
bombes que treballessin en sentits oposats per a cada eix de direcci en
que el volgus moure (en total 6 bombes de sentina). Comparativamentsn significativament ms cares que els motors elctrics (una bomba de
sentina petita pot costar uns 20!).
Motors elctrics: habitualment utilitzats en la construcci de maquetes i
d'altres manualitats. Afegint una hlix marina al seu eix resulten un magnfic
sistema de propulsi.
Avantatges: resulten fora econmics (podem trobar-los des de 3!) i,
donat que es pot revertir el sentit de gir de l'hlix, un sol motor permet
dues direccions oposades d'impuls (davant-enrere, amunt-avall, etc).
Inconvenients: el ms econmics son relativament frgils i, donat que en
un ROV els propulsors queden completament submergits, caldria
aconseguir una molt bona estanquetat als motors per a que no entrs
l'aigua, permetent al mateix temps que el seu eix pogus girar lliurament.
-
7/25/2019 Projecte ROV
25/58
*"
Qu vaig decidir? El cert s que en un principi m'inclinava ms per utilitzar
motors elctrics, ms que res pel preu, per tamb per un tema de simplicitat.
A ms a ms, moltes de les prctiques de tecnologia que he fet al llarg de la
secundria, han estat utilitzant motors elctrics, i sabia com fer-los anar. Tres
motors elctrics son suficients per moure lliurement un ROV en les tresdimensions de l'espai, mentre que calen sis bombes de sentina per aconseguir
la mateixa llibertat de moviments.
Al consultar pgines web sobre el tema, vaig veure que el problema
d'aconseguir una adequada estanquetat dels motors era recurrent: a curt
termini, ms si el ROV havia de navegar per aiges marines, els motors
fallaven. Per aix finalment vaig decidir-me per les bombes de sentina. Aquestadecisi va elevar fora el pressupost de l'aparell, per jo tenia clar que volia
construir un ROV fiable i durador que pogus utilitzar repetidament en
immersions tan en piscina d'aigua dola com en aiges marines obertes.
Sortosament els meus pares, els finanadors del projecte, van estar d'acord.
Un cop decidit el sistema de propulsi, calia buscar una manera adequada de
fixar les bombes de sentina a la base del bastidor.
!"#$ &[ ?,7
-
7/25/2019 Projecte ROV
26/58
*#
El resultat va ser una unitat propulsora formada per la base del bastidor que ja
tenia construda, sobre la que es van afegir mitjanant brides les sis bombes de
sentina propulsores (fig. 20). Les quatre situades a les cantonades permeten el
moviment endavant i endarrere, i els moviments sobre el seu eix del ROV. Les
dues bombes situades en el centre de la unitat orienten les seves toveres cap a
baix i cap a dalt per tal de propulsar l'aparell amunt i avall respectivament.
Precisament, el disseny del sistema de subjecci daquestes dues darreres
bombes de sentina s conseqncia duna histria que voldria explicar:
En un principi, tenia previst inserir una pea en el cor del meu ROV que actus
de suport dels motors d'ascens i descens, tal i com proposa el llibre de Harry
Bohm que ja vaig presentar a Principals referents (apartat 2.3, pg. 7).
Aquesta pea no tenia cap secret, el disseny de Bohm es molt simple, i
pensava abordar la seva construcci a partir de lmines de PVC, fusta o
qualsevol altre material fcil d'adquirir i manipular.
!"#$ :e ?1/. 9.2 '() 17< 2./ V
-
7/25/2019 Projecte ROV
27/58
*$
La qesti s que per diferents circumstncies a finals del mes de maig de
2015 vaig tenir l'oportunitat d'accedir a una d'aquestes noves impressores 3D
que ara estan en boca de tothom. Vaig pensar que seria una bona manera de
familiaritzar-me amb una tecnologia fascinant que no coneixia, i aprofitar per fer
la pea-suport al ms pur estil high-tech. Aqu teniu un resum esquemtic del
procs que vaig seguir per a la fabricaci de la pea (fig. 21):
Disseny de la pea amb el programa online gratut Tinkerkad
Optimitzaci del disseny per a la seva impressi 3D amb el programa
gratut per descarregar Autodesk Meshmixer
Impressi de la pea dissenyada i optimitzada amb la impressora 3D
El procs va ser correcte, per... per qu no vaig fer servir la pea finalment en
el ROV? La ra s doble:
Vaig trobar un altre sistema de subjecci dels motors d'ascens i descens
molt ms simple, slid i fiable. Amb l'ajut d'unes brides, i uns pesos de
gimns que tamb actuaven com a llast del propulsor, vaig dissenyar
una estructura autoportant que va funcionar perfectament ocupant un
espai mnim. Aquesta soluci va fer intil la pea de subjecci
dissenyada i construda amb la tecnologia d'impressi 3D. Tot i aix,
considero que tamb va ser un aprenentatge fer aquest tipus d'impressi
i acceptar que no tot el que es fa durant un TR es pot utilitzar finalment.
!"#$ :& K"//.0> " +./52818 9. 21 *.d1 "7*+./1 .0 JK
-
7/25/2019 Projecte ROV
28/58
*%
Les peces fetes amb la tecnologia 3D domstica reprodueixen fidelment
els dissenys fets per ordinador, per en general no estan pensades per
aguantar esforos. El material amb el que treballen aquestes
impressores 3D domestiques s un tipus de plstic que genera molts
espais buits en el interior de la pea per tal d'estalviar material i temps
de treball. Aix fa que les peces obtingudes no presentin gaire
resistncia a la tracci (fig. 22).
!"#$ :: f1 *.d1 .0 JK$$$ \+]0"G1 9N50 -+1GA/g D17*,G H/ 1"L]E *.+] /U H/ 21 G,0/8181G"P 9. 45. 12 221+#
9N50 8+.
-
7/25/2019 Projecte ROV
29/58
*&
Q"E IA8@>PD >G6?@CA? A B> ?L9@CLG
Les sis bombes de sentina fixades a la base del bastidor constitueixen un
sistema slid i fiable per a governar el ROV en el espai tridimensional que
suposa una massa d'aigua, per... com controlar els propulsors?
Moltes persones, al veure per primera vegada un ROV, s'estranyen del llarg
cable que el lliga a la superfcie, i ms tenint en compte que vivim en una poca
on sovint es veuen drones voladors i altres enginys teledirigits sense fils. S'ha
d'entendre que el medi aeri s molt ms "amable" amb la transmissi de lesones electromagntiques que l'aqutic. El control o la comunicaci submarina
per rdio no s impossible, per s fora complicat i depenent de factors com la
freqncia de les ones o la conductivitat de l'aigua entre d'altres.
Vaig dividir el sistema elctric del ROV en tres components principals:
1. Caixa de control:la que mant l'operador a les seves mans, mitjanant laqual governa el ROV des de la superfcie. A ella arriba un cable d'alimentaci
amb una presa terminal de tipus encenedor que cal connectar a un generador
de 12V extern. De la caixa de control surt el gruixut cable umbilical o tetherque
controla i alimenta elctricament als motors del submergible. La caixa presenta
sis polsadors de control, que permeten activar a voluntat cada un dels sis
propulsors del ROV (fig. 23).
!"#$ :J h08.+",+ 9. 21 G1"L1 9. G,08+,2 3./45.++16 " 1/*.G8. .L8.+",+ 9. 21 G1"L1 9. G,08+,2 39+.816
-
7/25/2019 Projecte ROV
30/58
*'
2. Caixa de connexions principal: situada a popa del submergible. En ella
entra eltether procedent de la caixa de control, connectant cada un dels cables
que integra la mniga umbilical al positiu del seu motor corresponent (fig. 24).
!"#$ :O iA0.#1 7528"bG,00.G8,+1 , ;$
-
7/25/2019 Projecte ROV
31/58
+)
Vaig dissenyar el circuit elctric que connectaria la font d'alimentaci amb les
bombes de sentina enllaant les caixes de control i les de connexions principal i
secundaria (fig. 26). El resultat final (fig. 27) pot semblar confs, per no s
difcil d'aconseguir si es treballa amb pacincia, i es va seguint amb cura els
diagrames elctrics corresponents (fig. 28 i 29).
!"#$ :V K"//.0> 9. G,00.L",0/ 9.2
/5
-
7/25/2019 Projecte ROV
32/58
+(
!"#$ :Y K"1#+171 .2FG8+"G 9.2 '() ,0 1*1+."L.0 .2/ /.5/ *+"0G"*12/ G,7*,0.08/Q .2/ *+,*52/,+/E 21
-
7/25/2019 Projecte ROV
33/58
+*
!"#$ :[ ;/45.71 .2FG8+"G 0,+712"8Z18 9.2 '()
CAIXA DE CONTROL
MOTORS:
1. Proa babord2. Proa estribord3. Popa babord4. Popa estribord5. Ascens6. Descens
CAIXA DECONNEXIONS
PRINCIPAL
CAIXA DECONNEXIONSSECUNDRIA
-
7/25/2019 Projecte ROV
34/58
-
7/25/2019 Projecte ROV
35/58
+"
Tot i lxit de la prova, en aquells moments el ROV encara no podia ser
submergit. Les dues caixes de connexions estaven molt exposades, i ni una
tapa hagus evitat que l'aigua entrs i espatlls tot el sistema elctric,
especialment si parlem d'aigua de mar d'alta conductivitat grcies a la seva
salinitat. Calia doncs estanquitzar les dues caixes elctriques, per... com?
Vaig aconseguir l'estanquitat segellant les dues caixes de connexions
elctriques del ROV amb cera lquida. La cera va omplir fins el ltim rac
d'aquestes creant un bloc compacte totalment impermeable (fig. 31). Tot i aix,
leficcia del sistema plantejava un problema: si algun motor o cable
s'espatllava a partir daquell moment, caldria, per tal de reparar-lo, gaireb
reconstruir de nou tot el sistema elctric de la caixa afectada. D'aqu la
importncia de les verificacions de funcionament que vaig fer anteriorment.
Esperava que tot funcions correctament ja que refer tot el que havia fet fins a
aquell moment seria un procs llarg i feixuc.
!"#$ J& X+,GH/ 9. /.#.2217.08 17< G.+1 -,/1 9. 2./ G1"L1 9. G,00.L",0/ *+"0G"*12
-
7/25/2019 Projecte ROV
36/58
+#
Per ltim, un cop el ROV ja el tenia finalitzat i testat "en sec" vaig adquirir els
dos darrers components del meu submergible:
Una senzilla cmera de vdeo per monitoritzar els moviments del
submergible des de la superfcie (fig. 32, esquerra). Vaig adquirir un
model fora econmic i completament impermeable de les que utilitzen
els aficionats a la pesca marina per verificar la situaci d'un banc de
peixos objectiu. La cmera s'alimentava de la mateixa font de 12V que
els propulsors. La senyal de vdeo analgica captada per la cmera la
vaig fer reenviar a una cmera de vdeo digital que ja tenia per casa, i
que, actuant com a enregistrador, permetia no noms veure la imatge on
board del ROV en la seva petita pantalla digital, sin tamb enregistrar
aquestes imatges en una cinta digital MiniDV.
Un generador de 12V del tipus dels que s'utilitzen habitualment per
recarregar la bateria d'un cotxe quan aquesta falla (fig. 32, dreta).
Un cop vaig tenir tot el ROV completament acabat i estanquitzat, tan sols
quedava la prova definitiva. El ROV funcionava perfectament fora de laigua,
per ara tocava portar-lo a la piscina per comprovar en el seu hbitat natural la
seva flotabilitat, la seva estabilitat, la seva estanquitat, i si realment es deixaria
governar des de la superfcie (fig. 33).
!"#$ J: \A7.+1 9. *./G1 3./45.++16 "
-
7/25/2019 Projecte ROV
37/58
+$
!"#$ JJ ;2 '() *+.*1+18 *.+ 21 *+"7.+1 "77.+/"P$ T
-
7/25/2019 Projecte ROV
38/58
+%
T" )$4'$ )M$UU.'I$,
T"! SDF@A8P>V WB> FA8?A9DX
Durant l'esperat debut aqutic del ROV tot va funcionar a la perfecci. Els
motors van respondre d'immediat a l'acci dels polsadors de la caixa de control.
Un cop aconseguida l'anhelada flotabilitat gaireb neutra, les forces de descens
i d'ascens eren les adequades, i va resultar una delcia observar com el ROV
girava gilment sobre el seu propi eix en tots dos sentits (fig. 34).
Per trobar una pega, potser assenyalar que el moviment que ms li costava de
realitzar al ROV era el de marxa endavant. Aquest moviment es crea amb
lacci simultnia de les dues bombes de sentina situades a la proa del ROV.
Aquestes dues bombes es compensen entre elles, evitant que el submar giri
sobre si mateix i impulsant-lo lentament cap endavant. El moviment resultant s
una mica lent i irregular, per no tant com per justificar un canvi de les bombes
per unes altres ms potents. Probablement, la relativa lentitud que vaig
observar era conseqncia dhaver de desplaar el cable umbilical que
larrossegava.
En definitiva, vaig constatar que el ROV es movia com un peix a l'aigua. Es veia
clarament que aquell era el medi per al que shavia concebut. Un cop el robotes submergia, tota la seva aparatositat i pes desapareixen.
!"#$ JO fN@,+1 9. 21 R.+"818j \,08+,2 9.2 '() 9./ 9. 21 /5*.+-UG". 3./45.++16 " "718#. /5
-
7/25/2019 Projecte ROV
39/58
+&
Per el projecte continuava, i ara em preocupava un nou repte: l'aigua marina.
Hi respondria igual de b el submergible? Afectaria la major salinitat de laigua
del mar als seus circuits elctrics? Apareixerien nous problemes quan el ROV
s'enfonss a ms dels dos metres i mig de profunditat de la piscina on shavia
provat? Tindrien els seus propulsors la fora suficient com per governar el
submergible en aiges no tan tranquilles?
T"- .G '(: FCLYD GD 8DG
La darrera setmana del mes d'agost de 2015 vaig estar de vacances familiars
al Cmping Sant Miquel de Colera, a l'Alt Empord (fig. 35). La sortida ja la
tenem planificada de feia temps, i vaig afanyar-me a enllestir gaireb tot el
procs d'investigaci, disseny, i construcci del ROV durant les setmanes
prvies a la nostra estada per poder-lo provar.
!"#$ JS ?19"1 9. \,2.+1$ CN1//.0>12.0 2./ 2,G12"8Z1G",0/ ,0 ./ R10 *,+81+ 1 8.+7. "77.+/",0/Q \121
',R.22191 3&6E " G,/81 *+,*.+1 12 *,+8 ./*,+8"5 3:6
-
7/25/2019 Projecte ROV
40/58
+'
La badia de Colera i els seus voltants, al nord del Cap de Creus, va constituir
un magnfic entorn per a comprovar l'efectivitat del ROV en aiges marines
cristallines (fig. 36). Tenir el robot a punt per a aquests darrers dies d'agost va
ser un gran estmul que em va motivar a treballar fora durant l'estiu. Si deixava
que entrs la tardor sense tenir el ROV finalitzat podria trobar-me amb poc
temps per acabar-lo i provar-lo adequadament. Un cop el curs escolar
comencs, la disponibilitat de temps (meva i de la meva famlia) seria menor, la
meteorologia seria fora ms inestable, i l'aigua cada cop ms freda. Tot aix
hagus dificultat la realitzaci de les immersions previstes i, sobre tot, l'obtenci
d'imatges submarines externes on es pogus veure el ROV en acci.
Durant aquests dies a la Costa Brava vaig planificar tres immersions del ROV
amb tres objectius diferents:
1. Comprovar en aiges tranquilles i poc profundes (entre 1 i 2 metres de
fondria) que la salinitat de l'aigua no afectava els sistemes elctrics del
ROV. Obtenir imatges subaqutiques marines per demostrar l'efectivitat
del meu submergible.
!"#$ JV ;2 '() k9./G10/108k 9./*+H/ 9N50
-
7/25/2019 Projecte ROV
41/58
")
2. Comprovar el comportament del ROV a profunditats d'entre 2 i 4 metres
en aiges relativament tranquilles. Comprovar l'efectivitat del guiatge del
submar no per visi directa des de la costa sin a partir de la
monitoritzaci de les imatges captades en directe per la cmera
subaqutica del submergible.
3. Comprovar la resposta del ROV a profunditats importants d'entre 6 i 10
metres, aix com el seu comportament quan el mar est una mica ms
mogut.
T"E 0CLY>8 BMLF>CD@AYA@D@
Els dos primers objectius els vaig abordar amb dues immersions properes a lacosta realitzades en dies consecutius. La primera immersi va ser a Cala
Rovellada, on la profunditat mxima era de 2 metres, i la segona a la banda
sud de la badia de Colera, molt a prop del port esportiu, amb una profunditat
mxima de 3,5 metres (fig. 37 i 38). En aquestes primeres experincies
marines, la resposta del ROV no va deixar de sorprendre'm... Funcionava
gaireb perfectament! Del que estava ms orgulls era de la seva solidesa i
efectivitat. A diferncia del que vaig observar a la piscina, durant una immersi
!"#$ JW h718#. 9.2 '() 95+108 501 .L*2,+1G"P /5
-
7/25/2019 Projecte ROV
42/58
"(
marina els cops en el bastidor i les estrebades del cable umbilical eren
inevitables, per el submergible no va deixar d'operar en cap moment, ni vaig
haver de reparar o substituir cap component, tot i que portava una bossa plena
de recanvis: brides, fusibles i material de tot tipus per afrontar la major part dels
problemes que preveia.
A la piscina podia guiar el ROV visualment des de la superfcie, perqu en cap
moment no deixava de veure'l, per al mar era necessari l's de la pantalla de
guiatge que rep el senyal de la cmera del submergible.
Desprs d'aquestes dues primeres immersions tan exitoses al mar encara
quedava un dubte important: Com respondria el ROV quan el ports al lmit de
profunditat per al que va ser dissenyat?
!"#$ JY X.+ 1 2N,
-
7/25/2019 Projecte ROV
43/58
"*
T"Q +>C?D9@ >G8 GOPA@8
Durant lestada familiar al Cmping Sant Miquel de Colera vaig gaudir d'una
experincia fascinant: un baptisme de busseig. Vaig aprofitar per demanar als
responsables del centre de busseig perms per portar el meu ROV i submergir-
lo durant l'expedici. He de dir que la rebuda per part dels membres del Diving
Center Colerava ser entusiasta, i molts es van oferir a ajudar-me.
El lloc de la immersi no podia ser millor: La Reserva Marina de Banyuls, un
parads natural per als amants dels fons submarins (fig. 39). Va ser enaquestes aiges franceses on el ROV va trobar la seva Fossa de les Mariannes
particular. Va tenir l'oportunitat de navegar entre peixos i coralls, i d'assolir el
seu rcord de profunditat: 7 metres!
!"#$ J[ i1*1 9. 21 './.+R1 c185+12 i1+"01 9. \.+52/$ ;0 2./ 1"#l./ 9.2 \1* 9. 2NT
-
7/25/2019 Projecte ROV
44/58
"+
!"#$ Oe ;2 '()E .0R,2818 9. #,+#]0"./E +.*,/1 /,
-
7/25/2019 Projecte ROV
45/58
""
En qualsevol cas, tots aquests entrebancs no van evitar el gran xit de
lexpedici. Efectivament, el ROV va submergir-se fins els set metres de
fondria i va poder captar imatges del fons mar de gran bellesa (fig. 41).
!"#$ O& K,/ -,8,#+17./ 3"718#. /5*.+",+ " "0-.+",+6 .L8+.8/ 9.2 RU9., .0+.#"/8+18 *.+ 21 GA7.+1 "8
>"16*9.2 '() 1 W 7.8+./ 9. *+,-509"818
-
7/25/2019 Projecte ROV
46/58
"#
Z" +(%+/*I$(%I" U[I .%//K )./ 0'(R.+&. '(:
Hem arribat al final. Com heu pogut comprovar, Projecte ROV, disseny iconstrucci dun robot submar explica una histria de cincia i daventura, de
ra i democi. A travs daquest projecte he descobert que puc gaudir duna
recerca cientfica amb la mateixa intensitat que veient una bona pel!lcula o
jugant un partit dhoquei. Per a mi aquest projecte ha estat revelador de les
meves capacitats, des de la recerca inicial dinformaci fins a lapassionant final
amb el ROV explorant els fons submarins. No obstant, com en qualsevol altra
gran aventura, penso que hi ha coses que es podrien haver fet millor. Enaquest sentit, si ara torns a comenar:
Dedicaria ms temps a dissenyar un bastidor personalitzat. Vaig prendre
com a base del meu disseny el del Seafoxde Harry Bohm. Ara s que hi
ha moltes altres formes de disposar els tubs de PVC del bastidor, totes
elles igualment efectives, i que haurien pogut dotar al meu ROV dun
carcter ms personal.
Experimentaria amb els motors elctrics com a sistema de propulsi.
Continuo pensant que les bombes de sentina sn la millor opci, per
vaig descartar els motors elctrics de seguida per les opinions negatives
que vaig llegir a internet, i potser hauria estat millor treure les meves
prpies conclusions.
Incrementaria la potncia de les quatre bombes de sentina situades a
les cantonades del ROV. Aix li faria guanyar velocitat i maniobrabilitat
en la navegaci cap endavant i cap enrere.
Malgrat tot, estic plenament satisfet del resultat obtingut. He dissenyat i
construt un submergible slid i fiable amb el que es poden fer diferents tipus
dactivitats, com per exemple:
-
7/25/2019 Projecte ROV
47/58
"$
Jornades recreatives. Considero que el simple fet de poder guiar el teu
propi submar i observar els fons marins s un fet engrescador per a
moltes persones. En certa manera, governar un ROV s una experincia
similar a la cada vegada ms estesa afici a pilotar drones.
Feines de control. El ROV podria utilitzar-se com a mecanisme de
inspecci de lobra viva de les embarcacions amarrades als ports,
alleugerant aix la incmode feina que duen a terme els submarinistes
professionals.
Treballs cientfics. Es podria utilitzar el submar per avaluar lestat de
conservaci de determinades comunitats subaqutiques, com per
exemple les praderes de posidnia que hi ha al llarg de la costa
catalana.
Vaig dissenyar des dun principi el meu ROV per a que pogus desplaar-se en
les tres dimensions duna massa daigua enregistrant al mateix temps imatges
de vdeo. Considero que aquest va ser un objectiu raonable donat el temps del
que disposava per a fer el treball de recerca: de juny a desembre. No obstant,
ara que ja est acabat el submar, i amb ms temps, es podria millorar el ROV
atorgant-li noves capacitats. En aquest sentit, suggereixo afegir-li:
Un equip dulleres FPV (First Person View) com les que sutilitzen sovint
per governar els drones. Un dels problemes que vaig tenir amb el meu
ROV va ser la dificultat de veure la pantalla de seguiment, ja que
aquesta tenia poc contrast i era gaireb impossible veure el que el
submergible enregistrava, especialment en dies assolellats.
Un sensor de pressi hidrosttica que permets calcular la profunditat a
la que es troba el submergible. En el meu cas, vaig establir la profunditat
mxima assolida pel ROV mitjanant els profundmetres que portaven
els bussejadors que formaven part de lexpedici.
-
7/25/2019 Projecte ROV
48/58
"%
Un equip de sensors de distncia que actuessin com a radar. Aix
permetria fins i tot governar el ROV en immersions nocturnes.
Un bra robtic dotat duna pala o pina que permets, encara que fos
de forma molt limitada, agafar mostres del fons mar.
Un sistema informtic, una placa Arduino seria suficient, que connects
els propulsors del ROV, la cmera de vdeo, els servos del bra robtic, i
els diferents sensors abans esmentats, a un ordinador porttil situat en
superfcie. Aquest sistema permetria visualitzar en una nica pantalla
tota la informaci recollida pel submergible. Lequipament podria
completar-se amb un joysticko palanca de control que facilits encara
ms el govern i control del ROV.
Deixo totes aquestes propostes de millora com a reptes per a qualsevol que
vulgui continuar en aquesta lnia dexploraci dels fons marins mitjanant
enginys subaqutics. Tamb magradaria adrear-me directament a aquell futur
alumne o alumna de 2n de batxillerat que afronti el seu TR i dir-li:
Tria un tema que tagradi. Haurs de dedicar molt de temps a aquest
treball, i acabars abandonant-lo o aconseguint un resultat mediocre si
el que fas no et motiva molt.
Anticipa la feina. Treballa tot el que puguis abans i durant lestiu. Un cop
comenci el curs de 2n de batxillerat et faltar temps per a tot.
Fes un blog. Tajudar a tenir organitzada tota la informaci que vagis
recopilant i els avenos que vagis fent. Aix et facilitar molt el redactat
de la memria final. Et recomano igualment que facis moltes fotografies i
vdeos de tot el teu procs de recerca, i que les guardis ben
classificades. Avalua la possibilitat de fer el teu propi canal de YouTube.
-
7/25/2019 Projecte ROV
49/58
"&
M'agradaria acabar compartint un dels moments personalment ms emotius
daquest projecte. Va ser a finals dagost, quan el ROV va assolir els set metres
de profunditat en aiges de la Reserva Natural de Banyuls. Des de
lembarcaci fondejada on em trobava, vaig donar lordre dimmersi al
submergible, i el robot va comenar el seu descens. Jo no veia absolutament
res a travs de la petita pantalla de seguiment, ni tan sols no tenia la sensaci
visual de que el ROV estava baixant. Desprs duna bona estona, de sobte, el
submergible va tocar fons aixecant una mica de sediments. Quan les aiges es
van aclarir de nou es va revelar un paisatge submar fascinant. Vaig donar
ordre al ROV de girar sobre el seu propi eix, descobrint llavors que el
submergible shavia posat sobre una roca plena de gorgnies (fig. 42). Multitud
de peixos anaven daqu cap all indiferents a la presncia de laparell. En
aquell moment em vaig sentir com lexplorador duna terra desconeguda, com
el visitant dun altre planeta. Aquesta experincia em va fer sentir que tot plegat
el meu esfor havia valgut la pena.
!"#$ O: m0 *508 #+,G *A2`2"9$ ;2 '()E -,8,#+1-"18 9./ 9. 21 /5*.+-UG".E +.*,/1 1 W 7.8+./ 9. *+,-509"818$
-
7/25/2019 Projecte ROV
50/58
"'
\" 43'4]U.%&I
El meu TR no hagus estat possible sense lajuda que mhan donat certes
persones i institucions. Espero que totes elles es sentin part d'aquest projecte i
alhora estiguin orgulloses del seu resultat. Moltes grcies a tots!
Al meu pare, Xavier Valbuena, per tota l'ajuda que m'ha donat durant el
procs de disseny i construcci del submergible, i per lobtenci de les
imatges submarines on es veu el ROV en tercera persona.
A la meva mare, Marta Torrellas, pel seu suport entusiasta, i per larevisi final d'aquesta memria.
Als meus germans i germana, i per extensi a tota la resta de la famlia,
pel suport i collaboraci total que m'han donat durant aquests mesos.
Al meu company de classe Xavi Orti, per collaborar activament en
mltiples tasques durant les immersions marines a la badia de Colera.
Al Diving Center de Colera, per accedir a que provs el ROV durant una
de les seves expedicions a la Reserva Marina de Banyuls. A la farmcia Joan Altirriba de Vilassar de Mar, per permetre'm utilitzar la
seva balana per pesar el bastidor del meu ROV.
Als equips docents del CEIP Vaixell Burriac i de l'INS Vilatzara per
donar-me al llarg dels anys les capacitats necessries per a qu pogus
realitzar aquest projecte.
Al meu tutor de treball de recerca, Joan Als, per la seva exigncia i
pacincia. Sens dubte els seus suggeriments i aportacions han servit per
donar una major qualitat cientfica i tcnica a aquest treball.
I per acabar...
Un agrament especial adreat al savi grec Arqumedes. Si no hagus
proposat el seu fams principi hidrosttic, potser ni el meu ROV ni cap
altre enginy submar no existiria.
-
7/25/2019 Projecte ROV
51/58
"#
!" $%&'( )*+&$%,-./+0
!"1 234536789:39
ANTONELLI, Gianluca: Underwater Robots. Motion and Force Control ofVehicle-Manipulator Systems. Berln. Springer, 2006
BOHM, Harry i altres: Build your own Underwater Robot and other WetProjects. Vancouver. Westcoast Words, 1997
MIT SEA GRANT: Sea Perch Construction Manual. MIT Sea Grant CollegeProgram. Cambridge. 2011
MOORE, STEVEN W. i altres: Underwater Robotics. Science, Design &Fabrication. Monterey. Marine Advanced Technology Education Center, 2010
!";
-
7/25/2019 Projecte ROV
52/58
#(
4%%.^(I
499>_ !` UD@>CADG8 A ?L8@L8
BASTIDOR Comer Unit. !/ unitat !TotalTub PVC 90mm (1m) Awyca 1 11,76 11,76Tub PVC 32mm (1m) Awyca 1 1,86 1,86Tub PVC 20mm (1m) Awyca 3 2,96 8,88Tap cec 32mm Awyca 4 0,74 2,96Grapes 20mm Awyca 4 0,14 0,56Colzes 90 20mm Awyca 8 0,72 5,76Tes 20mm Awyca 8 0,89 7,12Tap cec 90mm Awyca 4 6,10 24,40
Tub cola PVC Awyca 1 5,29 5,29Total bastidor 68,59
PINTURA Comer Unit. !/ unitat !TotalEsprai imprimaci Pint Aya 1 13,04 13,04Esprai pintura groga / blava Pint Aya 3 5,08 15,24Esprai verns Pint Aya 1 10,71 10,71
Total pintura 38,99
PROPULSORS Comer Unit.!
/ unitat!
TotalBomba sentina 600gph Top Barcos 4 16,00 64,00Bomba sentina 1000gph Top Barcos 2 19,00 38,00
Total propulsors 102,00
SISTEMA ELCTRIC Comer Unit. !/ unitat !TotalCaixa de projecte 5x2.5x2' T2 Enterprises 2 4,16 8,32Caixa de projecte 6x3x2' T2 Enterprises 1 6,49 6,49Cable mnega 8x1,00 (1m) Telkron 15 2,00 30,00Polsadors rosca Miliwatts 6 1,63 9,78
Cable 2x0,75 (1m) Miliwatts 3 0,70 2,10Regletes 8 connexions Miliwatts 2 0,90 1,80Connector encenedor mascle Diotronic 1 1,17 1,17
Total sistema elctric 59,66
ALTRES Comer Unit. !/ unitat !TotalCmera subaqutica pesca Hopezone store 1 66,31 66,31Bateria12v Norauto 1 62,10 62,10
Total altres 128,41
TOTAL ROV 397,65 !
-
7/25/2019 Projecte ROV
53/58
"#
!""#$ &' ()*+,-, .# /01#230+ 0" +45- -.67*2*, #) 1-,#2*-)
Awyca Sanitaris(tubs i connectors de PVC per fer el bastidor)L'Hospitalet de Llobregatwww.awyca.com
Diotronic (material elctric)Barcelonawww.diotronic.com
HopeZone Store (cmera de pesca subaqutica)Xina
http://www.ebay.com/usr/hopezone001
Miliwatts Electrnica (polsadors, cablejat i altre material elctric)Matarwww.miliwatts.com
Norauto (bateria 12v)Granollerswww.norauto.es
Pint Aya (pintures i vernissos)Cabrera de Mar
www.pintaya.com
Telkron, electrnica y Componentes (cable mnega multi-connectora)Madridwww.telkron.es
Top Barcos (bombes de sentina)Matarwww.tiendanautica.topbarcos.com
T2 Enterprises (caixes de projecte per organitzar el sistema elctric)Telford. Regne Unitwww.t2retail.co.uk
-
7/25/2019 Projecte ROV
54/58
#+
499>_ E` .G
-
7/25/2019 Projecte ROV
55/58
#"
499>_ Q` .G ?D9DG B> YOB>L B> bL5&5
En el moment de redactar aquesta memria el canal de vdeo del projecte
inclou set vdeos. Els quatre primers tenen un objectiu ms aviat didctic,
explicant senzilles experincies que demostren els principis bsics que
regeixen la flotabilitat dels cossos. Els tres ltims mostren les immersions del
ROV, tant en piscina com en aiges marines. s la meva intenci anar ampliant
la collecci en un futur amb noves expedicions del meu ROV.
URL del canal de vdeo:
https://www.youtube.com/channel/UC4_QVp_JtrNPySnWqHiE96Q
ROV#01Flotabilitat/ 1:22
Primer vdeo explicatiu del procs de
creaci del meu treball de recerca.
En aquest episodi explico amb una
senzilla demostraci els diferents
tipus de flotabilitat.
ROV#02 Arqumedes / 2:19
En aquest episodi mostro com, aplicant
el principi d'Arqumedes, podem predir la
flotabilitat d'un cos en un fluid.
ROV#03 Baptisme / 2:37
Explico com calcular el volum d'un cos
irregular, i determino els parmetres
principals que defineixen la flotabilitat del
nostre ROV: volum i pes.
-
7/25/2019 Projecte ROV
56/58
##
ROV#04 Piscina / 2:14
En lepisodi anterior vaig determinar el
pes i el volum del bastidor del ROV. Ara
s el moment de comprovar la flotabilitat
del submar a la piscina, tot i que sorgir
un problema desconcertant.
ROV#05 Immersi / 1:50
s l'hora de la veritat! Tots els sistemes
han estat comprovats en sec, pero ara elROV completament acabat provar per
primera vegada l'aigua dola d'una
piscina. Funcionar tot correctament?
Immersi!
ROV#06 Colera / 2:32
Costa Brava. Primera immersi marina
del ROV a l'esplndida badia de Colera.
Les imatges submarines han estat
enregistrades amb la prpia cmara de
pesca del submergible, i amb un mbil
protegit per una funda estanca.
ROV#07 Abisme / 2:00
Cap de l'Abelle, Reserva Marina de
Banyuls. En aiges franceses el ROVassoleix el seu rcord de profunditat: 7
metres
-
7/25/2019 Projecte ROV
57/58
#$
499>_ T` 0Gc9LG8 @6?9A?8 B>G '(: 74 24 89:&)4 '(:;()-
-
7/25/2019 Projecte ROV
58/58