We designed and constructed an A-sized base autonomous underwater vehicle (AUV), augmented with a stack of modular and extendable hardware and software, including autonomy, navigation, control and high fidelity simulation capabilities (A-size stands for the standard sonobuoy form factor, with a maximum diameter of 124 mm). Subsequently, we extended this base vehicle with a novel tuna-inspired morphing fin payload module (referred to as the Morpheus AUV), to achieve good directional stability and exceptional maneuverability; properties that are highly desirable for rigid hull AUVs, but are presently difficult to achieve because they impose contradictory requirements. The morphing fin payload allows the base AUV to dynamically change its stability-maneuverability qualities by using morphing fins, which can be deployed, deflected and retracted, as needed. The base vehicle and Morpheus AUV were both extensively field tested in-water in the Charles river, Massachusetts, USA; by conducting hundreds of hours of operations over a period of two years. The maneuvering capability of the Morpheus AUV was evaluated with and without the use of morphing fins to quantify the performance improvement. The Morpheus AUV was able to showcase an exceptional turning rate of around 25-35 deg/s. A maximum turn rate improvement of around 35% - 50% was gained through the use of morphing fins.


翻译:我们设计并建造了一台A型基地式自动水下飞行器(AUV),配有一组模块和可扩展的硬件和软件,包括自主、导航、控制和高度忠诚模拟能力(A规模代表标准软体成因数,最大直径124毫米);随后,我们用一个新型的、由金枪鱼启发的定型鱼鳍有效载荷模块(称为Morpheus AUV)扩展了这辆基车,以实现良好的方向稳定性和特殊机动性;这些特性对于僵硬的船体AUV非常可取,但目前难以实现,因为它们提出了相互矛盾的要求。定型轴载荷使AUV基地能够通过使用变形鳍动态地改变其稳定性和可调控性质量,可以部署、偏转和反转,基础车辆和Morpheus AUV在马萨诸塞州查尔斯河水上进行了广泛的实地测试,在两年内进行了数百小时的操作。对Morpheus AUV的机动能力进行了评估,并且没有使用变形鳍,可以对AU35级的最大性改进率进行特殊的调整。

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