Denna uppsats kommer att titta på designen för ett undervattensrörelse och kontrollsystem för en mindre forskningsubåt som kallas SAM. Denna ubåt delar många liknelser med andra autonoma undervattensfordon mer specifikt dennes tub liknande design. Där SAM skiljer sig från normen är hur den styr under vattnet. Där majoriteten använder fenor för upp/ner, höger/ vänster och rullning rörelse använder SAM en mix av flera system. Den har en pump för att ändra densiteten för att gå upp eller ner, en flyttbar massa i mitten används för att ändra vinkeln för upp/ ner rörelse, en gyroskop-aktig del för rullning och till sist en flyttbar elektrisk motor för höger/ vänster samt ändring av lutningsvinkeln.

Ett stort problem med den nuvarande metoden för undervattenskontroll var att den elektriska motorn flyttas på sig för att styra. När SAM ska svänga höger eller vänster flyttas masscentrum åt sidan och tack vare den runda formen på karossen rollar ubåten på det hållet. Denna effekt är inte efterfrågad.

En fullständig dubbeldiamant designprocess har genomförts i detta projekt. Den startade med en inblick i undervattensindustrin följt av en bättre förståelse av kontrollsystemet för SAM och vilka mål företaget hade för systemet. Genom att använda denna information kunde ett ”Fucntion means tree” skapas vilket användes för att skapa flera koncept. Dessa koncept analyserades och utvärderades för att skapa ett slutligt koncept för ett totalt kontrollsystem.

Den slutgiltiga lösningen använder fyra flänsmotorer i en kryssuppsättning för att skapa rörelse framåt, rotation höger/ vänster och vinkel upp/ ner. Utöver de fyra motorerna riktade bakåt använda två motorer placerad vinkelrätt mot de andra fyra. Dess motorer hjälper till med höger/ vänster rörelsen men kan också skapa rullning utan att flytta sig framåt. Denna design skapar bättre kontroll och lättare lagning. Den kan till och med öka djupdykningsförmågan för SAM eftersom motorsystemet kan klara högt tryck. Även fast denna design löser alla krav satt på systemet bör framtida arbete titta på en total om-design för hela rörelsesystemet för att försäkra sig om att allting fungerar tillsammans.

This paper will look into the design of a thrust vectoring and underwater movement control system for a small research submarine named SAM. This submarine shares many similarities with other autonomous underwater vehicles in particular its tube-like design. Where this differs from the norm is its underwater steering system. Where many use fins to generate up/ down, left/ right and roll motion the solution that SAM uses is a mix of several systems. It has a pump to change density for ascending and descending, a moving center mass to change pitch, a gyroscope-esc part for roll and finally a moving electric engine for left/ right as well as pitch movement.

One major issue with the current method for underwater control was the moving electric engine. When moving right or left the center of mass would shift thus inducing, non-sought after, roll.

A complete double diamond design process was done in this project. Starting with a look into the industry followed by a better understanding of the control system and future desires. Using the aforementioned information, a function means tree was created to be used for concept generation. These concepts where then evaluated and analyzed to help create one final control system.

The final design uses four rim thrusters set up for forward thrust, pitch and yaw as well as two off-center mounted smaller thrusters that push water perpendicular to the tube to provide mostly roll as well as some yaw. This Design allows for better control, easier repairability and better waterproofing for deeper dives. Even though the final design solves all the product requirements, for future development a complete redesign of all the movement systems should be done to make sure they work well in unison.