Cihan Şahin, Mevlut Karaçor, Buğrahan Delioğlu

3B BASKI TEKNOLOJİSİ KULLANILARAK OTONOM SUALTI ARACI TASARIMI VE PROTOTİP ÜRETİMİ

Bu çalışmada 3B baskı teknolojisi kullanılarak otonom sualtı aracı (AUV) tasarımı ve uygulamasını gerçekleştirilmiştir. Dünyanın büyük bir bölümü denizler ve okyanuslardan oluşmaktadır. Bu gerçeğe rağmen sualtı araştırmaları kara ve hava ile karşılaştırıldığında geriden gelmektedir. Fakat son yıllarda dünyamızda ve ülkemizde sualtı araştırmaları önem kazanmaktadır. Özellikle sualtı maden, petrol ve doğalgaz yataklarına olan ilgiyle bu alandaki eksik daha çok hissedilmekte ve teknolojik çalışmalara ilgi daha da artmaktadır. Bu noktada en önemli ve en fazla ilgiyi sualtı robotları almaktadır. Yapılan bu çalışmada tüm bu ilgi ve ihtiyaç gereksinimleri ışığında, ilgili her alanda kullanılabilecek bir AUV prototipi gerçekleştirilmiştir. İmalatı gerçekleştirilen otonom sualtı aracı, hidrodinamik, sualtı sabit basınç ve dinamik basınç değişkenleri açısından değerlendirilerek kabiliyet yetenekleri arttırılırmıştır. Otonom sualtı robotunun kabuk tasarımı sualtında manevra yeteneği yüksek canlılar gözlemlenerek gerçekleştirilmiş ve HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) analizleri yapılmıştır. Kabuk tasarımı ve imalatının gerçekleştirilmesinin ardından, tahrik sistemi ve elektronik donanımlar tamamlanarak otonom sualtı aracının fiziki yapısı tamamlanmıştır.

Anahtar Kelimeler:

Sualtı, Otonom, AUV

AUTONOMOUS UNDERWATER VEHICLE DESIGN AND PROTOTYPE PRODUCTION USING 3D PRINTING TECHNOLOGY

In this study, autonomous underwater vehicle (AUV) design and application was carried out using 3D printing technology. Most of the world consists of seas and oceans. Despite this fact, underwater research lags behind when compared to land and air. However, in recent years, underwater research has gained importance in our world and in our country. Especially with the interest in underwater mines, oil and natural gas deposits, the deficiency in this area is felt more and the interest in technological studies is increasing. At this point, underwater robots receive the most important and most attention. In this study, in the light of all these interests and needs, an AUV prototype that can be used in all relevant fields has been realized. The autonomous underwater vehicle, which was manufactured, was evaluated in terms of hydrodynamic, underwater constant pressure and dynamic pressure variables, and its capability capabilities were increased. The shell design of the autonomous underwater robot was carried out by observing creatures with high maneuverability underwater, and CFD (Computational Fluid Dynamics) analyzes were made. After the shell design and manufacturing was completed, the propulsion system and electronic equipment were completed and the physical structure of the autonomous underwater vehicle was completed.

Keywords:

Underwater, Autonomous, AUV,

PDF

___

1. Albayrak, F., “İnsansız bir sualtı keşif aracının sistemlerinin incelenmesi ve matematiksel modelinin oluşturulması”, Yüksek lisans tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, Sayfa 1-2, 2019.
2. Üney, E., “İnsansız sualtı aracının matematiksel modelinin durum ölçümlerine dayalı olarak tanılanması ve hata toleranslı kontrol”, Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Sayfa 17, 2012.
3. Li, J.H., Lee, P. M., Hong, S. W. and Lee, S. J., “Stable nonlinear adaptive controller for an autonomous underwater vehicle using neural networks”, International Journal of Systems Science, Vol. 38, Issue 4, Pages 327-337, 2007.
4. Zhao, J., “Neural network predictive control for autonomous underwater vehicle with input delay”, Journal of Control Science and Engineering, Vol. 2018, 2018.
5. Chen, M., Zhu, D., “A workload balanced algorithm for task assignment and path planning of inhomogeneous autonomous underwater vehicle system”, IEEE Trans. Cogn. Develop. Syst., Vol. 11, Issue 4, Pages 483-493, 2018.
6. Wang, J., Wan, L., Jiang, C., Sun, Y., He, B. and Li, J., “Wavelet neural network applied to fault diagnosis of underwater vehicle”, 30th Chinese Control Conference, Pages 4301-4306, Yantai, China, 2011.
7. García-Córdova, F., Guerrero-González, A., “A biologically inspired neural network for autonomous underwater vehicles”, International Work-Conference on Artificial Neural Networks, Pages 166-173, Santander, 2011.
8. Peng, Z., Wang, J., “Output-feedback path-following control of autonomous underwater vehicles based on an extended state observer and projection neural networks”, IEEE Trans. Syst., Man, Cybern., Syst., Vol. 48, Issue 4, Pages 535-544, 2017.
9. Xia, G., Pang, C., Xue, J., “Fuzzy neural network-based robust adaptive control for dynamic positioning of underwater vehicles with input dead-zone”, Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, Vol. 29, Issue 6, Pages 2585-2595, 2015.
10. Chen, M., Zhu, D., “Optimal Time-consuming path planning for autonomous underwater vehicles based on a dynamic neural network model in ocean current environments”, IEEE Trans. Veh. Technol., Vol. 69, Issue 12, Pages 14401-14412, 2020.
11. Ansari, U., Bajodah, A.H., “Autonomous underwater vehicles attitude control using neuro-adaptive generalized dynamic inversion”, IFAC-PapersOnLine, Vol. 52, İssue 29, Pages 103-109, 2019.
12. Forouzantabar, A., Gholami, B., Azadi, M., “Adaptive neural network control of autonomous underwater vehicles”, International Journal of Electrical and Computer Engineering, Vol. 6, Issue 7, Pages 866-871, 2012.
13. Sun, B., Zhu, D., Tian, C., Luo, C., “Complete coverage autonomous underwater vehicles path planning based on glasius bio-inspired neural network algorithm for discrete and centralized programming”, IEEE Trans. Cogn. Develop. Syst. Vol. 11, Issue 1, Pages 73-84, 2018.
14. Gelen, G., Özcan, S., “İnsan-robot etkileşiminin biyomimetik yaklaşımla sağlanması”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 25, Sayı 2, Sayfa 188-198, 2019.
15. Selvi, Ö., Totuk, O.H., Mıstıkoğlu, S., Arslan, O., “Strengthening effect of flooding in 3D printed porous soft robotics scaffolds”, International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, Cilt 5, Sayı 2, Sayfa 293-301, 2021.
16. Saraç, M.F., “In-situ synthesis of 3D-printed magnetic nanoparticles embedded photopolymers”, International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industryş Cilt 5, Sayı 2, Sayfa 164-170, 2021.
17. Yuran, A.F., Asaroğlu, H., Çakmak, S., “Salgın döneminde 3B yazıcılar ile yüz koruyucu üretimi üzerine değerlendirmeler”, International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, Cilt 4, Sayı 3, Sayfa 204-215, 2020.
18. Başçı, Ü.G., Yamanoglu, R., “Yeni nesil üretim teknolojisi: FDM ile eklemeli imalat”, International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, Cilt 5, Sayı 2, Sayfa 339-352, 2021.
19. Demiröz, Ö.B., Dilibal, S., “Termoelektrik modüller için doğrudan metal lazer sinterleme eklemeli imalat yöntemi kullanılarak alüminyum alaşımı soğutucu tasarımı ve üretimi”, International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, Cilt 5, Sayı 1, Sayfa 23-33, 2021.
20. Süfer, Ö., Kumcuoğlu, S., Tavman, Ş., “Gıda mühendisliğinde hesaplamalı akışkanlar dinamiği uygulamaları”, Akademik Gıda, Cilt 14, Sayı 4, Sayfa 465-47, 2016.
21. Sözen, A., Çiftçi, E., “Isı tekerleği performansının hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile belirlenmesi”, Politeknik Dergisi, Cilt 19, Sayı 4, Sayfa 547-554, 2016.
22. Türk, S., “Transonik hızda kavite akışına maruz kalan mühimmat ayrılmasının HAD analizi”, Doktora tezi, Eskişehir Teknik Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Eskişehir, Sayfa 26, 2021.
23. Aydın, A., “Yağlı tip bir vidalı kompresörün tasarım optimizasyonu ve HAD analizi”, Doktora tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, Sayfa 63, 2021.
24. Akbulut , C., “Düşük Hızlı Düşey Milli Mekanik Yüzey Havalandırıcının HAD Analizi”, Yüksek lisans tezi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, Gebze, Sayfa 76, 2010.
25. Ulu, B., “Torpidolarda step uygulamalarının performansa etkileri : 3-b HAD analizi”, Yüksek lisans tezi, Gedik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Sayfa 11-12, 2015.