Σχεδιασμός, ανάλυση και βελτιστοποίηση υποβρύχιου μη επανδρωμένου οχήματος που γίνεται πλατφόρμα απογείωσης κατάλληλα σχεδιασμένου μη επανδρωμένου οχήματος καθέτου απογείωσης
| datacite.contributor.RelatedPerson | Λούτας, Θεόδωρος | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Λάππας Βάιος | |
| datacite.contributor.Supervisor | Κωστόπουλος, Βασίλειος | |
| dc.contributor.author | Χριστίδης, Παναγιώτης | |
| dc.contributor.other | Christidis, Panagiotis | |
| dc.date.accessioned | 2026-06-30T06:36:29Z | |
| dc.date.available | 2026-06-30T06:36:29Z | |
| dc.date.issued | 2026-06-30 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.translatedabstract | This thesis presents the complete conceptual design of an unmanned VTOL aerial vehicle, capable of operating from an unmanned underwater platform. The main objective is to define a prototype aircraft configuration which, while optimized with respect to battery mass, satisfies the operational and performance requirements of the intended missions. The cooperation between underwater and aerial vehicles has been investigated since the First World War. Although historically associated with military applications, the concept is a mature and evolving technology with significant potential for civil and humanitarian use. In the Mediterranean region, the need for such a system is particularly relevant due to dense maritime traffic, migration flows and increasing frequency and severity of wildfire related natural disasters. These conditions define the operational roles of the proposed UAV: supporting safe navigation, protecting human life and managing natural disasters. The study first conducted a statistical analysis of two UAV categories: a general dataset of unmanned aircraft and a subset consisting only of electric UAVs. This analysis highlighted the compromise between structural integrity and aerodynamic performance, while also confirming the limitations imposed by battery energy density Since conventional conceptual design methods are not fully adequate for sizing an electric VTOL aircraft, a multidisciplinary design optimization approach was developed. This approach combined empirical relationships derived from the statistical study with a supervised iterative mass convergence procedure. The required mission equipment was initially defined after witch the optimization was performed. The final configuration was selected through combined aerodynamic and structural criteria while keeping the battery mass minimum. The resulting configuration was examined for physics consistency using XFLR5. The wing airfoil was selected and after creating the three – dimensional model, an aerodynamic and longitudinal stability analysis were performed. The results indicated that the aircraft can operate efficiently during cruise while maintaining acceptable preliminary trim characteristics. Comparison with the sizing code shoed that the MATLAB based framework provides and satisfactory and conservative preliminary design results. Nevertheless, due to the simplified nature of the models used, further verification through higher fidelity studies is necessary before detailed design or prototyping. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/32142 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Greece | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/ | |
| dc.subject | Συνεργασία Μ.Ε.Α. Μ.Υ.Ο. | |
| dc.subject | Απαιτήσεις αποστολής | |
| dc.subject | Πολυδιάστατη βελτιστοποίηση σχεδιασμού | |
| dc.subject | Υπολογιστική ανάλυση | |
| dc.subject | Μεσόγειος | |
| dc.subject.alternative | VTOL UAV UUV cooperation | |
| dc.subject.alternative | CONOPS | |
| dc.subject.alternative | Multidisciplinary design optimization | |
| dc.subject.alternative | Computational analysis | |
| dc.subject.alternative | Mediterranean | |
| dc.title | Σχεδιασμός, ανάλυση και βελτιστοποίηση υποβρύχιου μη επανδρωμένου οχήματος που γίνεται πλατφόρμα απογείωσης κατάλληλα σχεδιασμένου μη επανδρωμένου οχήματος καθέτου απογείωσης | |
| dc.title.alternative | Design, analysis and optimization of an unmanned underwater vehicle that hosts a VTOL drone system and permits its take off |