Σχεδιασμός, ανάλυση και βελτιστοποίηση υποβρύχιου μη επανδρωμένου οχήματος που γίνεται πλατφόρμα απογείωσης κατάλληλα σχεδιασμένου μη επανδρωμένου οχήματος καθέτου απογείωσης
Loading...
Date
2026-06-30
Authors
Χριστίδης, Παναγιώτης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε ο πλήρης εννοιολογικός σχεδιασμός ενός μη επανδρωμένου VTOL αεροχήματος με δυνατότητα επιχείρησης από μη επανδρωμένη υποβρυχιακή πλατφόρμα. Βασικός της στόχος αποτελεί η δημιουργία της πρωτότυπής διάταξης του αεροσκάφους η οποία, βελτιστοποιημένη ως προς την μάζα μπαταρίας, να ικανοποιεί όλες τις απαιτήσεις των αποστολών που καλείται να εκτελέσει.
Η συνεργασία υποβρυχίου – εναέριου οχήματος μελετάται από τον πρώτο παγκόσμιο πόλεμο. Πρόκειται για μια ώριμη τεχνολογία η οποία επιδέχεται εξέλιξης ενώ δεν περιορίζεται σε αμυντικές εφαρμογές. Πράγματι, η ανάγκη ανάπτυξης ενός τέτοιου συστήματος στην περιοχή της μεσογείου είναι μεγάλη. Ο σημαντικός όγκος θαλάσσιας κυκλοφορίας, οι έντονες μεταναστευτικές ροές, και η άνοδος των φυσικών καταστροφών από πυρκαγιές, αποτελούν την βάση για τους ρόλους που καλείται να αναλάβει το εν λόγω σύστημα. Ειδικότερα αυτοί περιλαμβάνουν την διασφάλιση της ασφαλούς ναυσιπλοΐας, την διαφύλαξη της ανθρώπινης ζωής και την διαχείριση φυσικών καταστροφών δημιουργώντας έτσι τις προδιαγραφές του αεροσκάφους.
Αρχικά πραγματοποιήθηκε στατιστική μελέτη που αφορά γενικά τα ΜΕΑ και η δεύτερη τα αμιγώς ηλεκτρικά. Η ανάλυση αποτύπωσε τον συμβιβασμό μεταξύ δομικής ακεραιότητας και αεροδυναμικών επιδόσεων ενώ διαπιστώθηκαν οι περιορισμοί των μπαταριών σχετικά με την πυκνότητα ενέργειάς τους.
Οι παραδοσιακές μέθοδοι εννοιολογικού σχεδιασμού, αδυνατούν να ανταπεξέλθουν πλήρως στην σχεδίαση ενός VTOL ηλεκτρικού οχήματος. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκε μια πολυθεματική βελτιστοποίηση σχεδιασμού σε συνδυασμό αφενός με τις εμπειρικές σχέσεις που αναπτύχθηκαν και αφετέρου με επαναληπτική διαδικασία εποπτευόμενης σύγκλισης μάζας. Στην αρχή προσδιορίστηκε ο απαραίτητος εξοπλισμός για την διεκπεραίωση της αποστολής και στην συνέχεια ξεκίνησε η διαδικασία βελτιστοποίησης στο MATLAB. Η τελική διάταξη επιλέχθηκε από έναν συνδυασμό αεροδυναμικών και δομικών κριτηρίων με την ίδια να περιγράφεται από την ελάχιστη δυνατή μάζα απονήωσης.
Τα αποτελέσματα που προέκυψαν, ελέγχθηκαν για την φυσική τους συνέπεια με την χρήση του προγράμματος XFLR5. Αρχικά έγινε η επιλογή της κατάλληλης αεροτομής της πτέρυγας και στην συνέχεια δημιουργήθηκε το τρισδιάστατο μοντέλο του αεροσκάφους. Μετά την αεροδυναμική ανάλυση και τον έλεγχο διαμήκους ευστάθειας, διαπιστώθηκε πως η διάταξη είναι αποδοτική κατά την διάρκεια της πτήσης. Τέλος, κατά την σύγκριση των ευρημάτων με τον κώδικα, παρατηρήθηκε πως ο δεύτερος αποφέρει ικανοποιητικά αποτελέσματα στα πλαισια του συντηρητικού πρωταρχικού σχεδιασμού όμως η επαλήθευση με μεθόδους υψηλής πιστότητας είναι απαραίτητη.
Description
Keywords
Συνεργασία Μ.Ε.Α. Μ.Υ.Ο., Απαιτήσεις αποστολής, Πολυδιάστατη βελτιστοποίηση σχεδιασμού, Υπολογιστική ανάλυση, Μεσόγειος