Diagrama del ROV y fórmulas para el calculo de la flotabilidad para que tenga una flotabilidad neutra
El objetivo de este tipo de ROVs es que tenga una flotabilidad neutra o positiva. Los cálculos que se van a realizar a continuación son para conseguir una flotabilidad neutra (también se puede conseguir que sea positiva con un ligero cambio en el resultado final). Para ello, se va a utilizar el principio de Arquímedes, donde, se va a buscar que el empuje realizado por el agua sea igual al peso del robot submarino gracias al material de flotabilidad.
E flotación => empuje del agua realizado en la flotación (N)
E ROV => empuje del agua realizado en el ROV (N)
W flotación => peso de la flotación (N)
W ROV => peso del ROV (N)
V flot sumergido => volumen de la flotación (m3)
V ROV sumergido => volumen del ROV sumergido (m3)
γ agua => peso específico del agua (N/m3)
m flot => masa de la flotación (kg)
m ROV => masa del ROV (kg)
g => gravedad (m/s2)
Antes de comenzar con los cálculos es importante recoger los valores en las unidades mencionadas anteriormente, si no, el resultado no será correcto.
Aplicando el sumatorio de fuerzas en el eje y e igualándolo a cero se obtiene la siguiente fórmula:
Sustituyendo las ecuaciones correspondientes a cada variable (imagen) se obtiene:
Después, sabiendo que ρ flot = m flot / V flot , despejando la masa y sustituyéndolo en la anterior ecuación se obtiene:
Por último, antes de sustituir todos los valores se despeja el volumen de la flotación (V flot sumergido):
En nuestro caso se han utilizado los siguientes valores:
- m rov = 10,3 kg
- g = 9,8 m/s2
- Vrov = 0,0085 m3
- γagua = 9800 N/m3 (γagua salada = 10045 N/m3)
- ρflot = 380 kg/m3
La masa del ROV se ha obtenido en una balanza con la batería y los cables incluidos, el volumen del ROV se ha obtenido utilizando el principio de Arquímedes, es decir, sumergiéndolo en una cubeta y calculando el volumen desplazado. El resultado obtenido es el siguiente:
Con lo que es necesario un volumen de 2903,22 cm3 o un bloque de 10x10x29,22 cm para obtener una flotación neutra. Para que el ROV tenga una flotabilidad positiva, hay que aumentar ligeramente el resultado obtenido.