Propulsion System Analysis Based on Particle Image Velocimetry Method in Biomimetic Unmanned Underwater Vehicle

• Autorzy: Piskur Paweł

Identyfikatory

DOI

10.14313/PAR_245/23

Warianty tytułu

PL

Analiza układu napędowego z wykorzystaniem metody PIV w biomimetycznym bezzałogowym pojeździe podwodnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents a laboratory stand for direct measurement of the thrust generated by the undulating propulsion system of a biomimetic underwater vehicle. The laboratory water tunnel enables research and comparison of the generated thrust with the results of the fin and fluid interaction analysis using the Particle Image Velocimetry method. The water tunnel is equipped with an industrial camera for recording changes in the position of markers highlighted with a line laser in the area of analysis. The comparison of the results obtained by the PIV method with the industrial force sensor allows for the analysis of the efficiency of the biomimetic propulsion system as a function of both design and control parameters.

PL

W artykule przedstawiono stanowisko laboratoryjne do bezpośredniego pomiaru naporu generowanego przez napęd falowy biomimetycznego pojazdu podwodnego. Stanowisko umożliwia przeprowadzenie badań i porównanie generowanego naporu z wynikami analizy interakcji płetwy i płynu z wykorzystaniem metody PIV. Stanowisko wyposażone jest w kamerę przemysłową do rejestrowania zmiany położenia markerów podświetlonych liniowym laserem w obszarze analizy. Porównanie wyników uzyskanych metodą PIV z przemysłowym czujnikiem siły pozwala na analizę sprawności biomimetycznego układu napędowego w funkcji zarówno parametrów konstrukcyjnych jak i sterujących.

Słowa kluczowe

EN

Biomimetic Unmanned Underwater Vehicle; BUUV; Fluid-Structure Interaction; FSI; Particle Imagine Velocimetry; PIV; underwater robotics

PL

biomimetyczny bezzałogowy pojazd podwodny; interakcja płynu i napędu falowego; anemometria obrazowa; robotyka podwodna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Robotyka
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 26, nr 3
• Strony: 23--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Piskur Paweł

• Polish Naval Academy, Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Śmidowicza 69, 81-127 Gdynia

• https://orcid.org/0000-0002-8823-4316

Bibliografia

• 1. Grządziela A., Kluczyk M., Batur T., The Stand for Fin Drives Energy Testing. „Pedagogy”, Vol. 93, No. S6, 2021, 250-262, DOI: 10.53656/ped21-6s.22sta.
• 2. Grządziela A., Szymak P., Piskur P., Methodology for Assessing the Dynamics and Efficiency of Diving Fins, “Acta of Bioengineering and Biomechanics”, Vol. 22, No. 4, 2020, 139-150, DOI: 10.37190/ABB-01589-2020-06.
• 3. Jaskólski K., Marchel Ł., Felski A., Jaskólski M., Specht M., Automatic Identification System (AIS) Dynamic Data Integrity Monitoring and Trajectory Tracking Based on the Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) Process Model, “Sensors”, Vol. 21, No. 24, 2021, DOI: 10.3390/s21248430.
• 4. Jurczyk K., Piskur P., Szymak P., Parameters identification of the flexible fin kinematics model using vision and genetic algorithms, “Polish Maritime Research”, Vol. 27, 2020, 39-47, DOI: 10.2478/pomr-2020-0025.
• 5. Kalmbach A., Breuer M., Experimental PIV/V3V measurements of vortex-induced fluid–structure interaction in turbulent flow - A new benchmark FSI-PfS-2a. “Journal of Fluids and Structures”, Vol. 42, 2013, 369-387, DOI: 10.1016/j.jfluidstructs.2013.07.004.
• 6. Kiciński R., Kruszkowska E.O., Szturomski B., Jurczak W., Stand for Biomimetic Swimming Fins Fatigue Testing. “Preprints”, 2022, 2022020087, DOI: 10.20944/preprints202202.0087.v1.
• 7. Majewski W., Wei R., Kumar V., Developing Particle Image Velocimetry Software Based on a Deep Neural Network. “Journal of Flow Visualization and Image Processing”, Vol. 27, No. 4, 2020, 359-376, DOI: 10.1615/JFlowVisImageProc.2020033180.
• 8. Majewski W., Kaspera W., Ples M., Sobkowiak-Pilorz M., Wei R., Wolański W., Super-resolution study of aneurism based on AI PIV - preliminary report. “Bulletin of the American Physical Society”, Vol. 66, No. 17, 2021.
• 9. Morawski M., Słota A., Zając J., Malec M., Fish-like shaped robot for underwater surveillance and reconnaissance - Hull design and study of drag and noise. “Ocean Engineering”, Vol. 217, 2020, DOI: 10.1016/j.oceaneng.2020.107889.
• 10. Piskur P., Strouhal Number Measurement for Novel Biomimetic Folding Fins Using an Image Processing Method. “Journal of Marine Science and Engineering”, Vol. 10, No. 4, 2022, DOI: 10.3390/jmse10040484.
• 11. Piskur P., Szymak P., Przybylski M., Naus K., Jaskólski K., Żokowski M., Innovative Energy-Saving Propulsion System for Low-Speed Biomimetic Underwater Vehicles. “Energies”, Vol. 14, No. 24, 2021, DOI: 10.3390/en14248418.
• 12. Piskur P., Szymak P., Kitowski Z., Flis L., Influence of fin’s material capabilities on the propulsion system of biomimetic underwater vehicle. “Polish Maritime Research”. Vol. 4, 2020, 179-185, DOI: 10.2478/pomr-2020-0078.
• 13. Piskur P., Szymak P., Flis L., Sznajder J., Analysis of a Fin Drag Force in a Biomimetic Underwater Vehicle. “NAŠE MORE: znanstveni časopis za more i pomorstvo”, Vol. 67, No. 3, 2020, 192-198, DOI: 10.17818/NM/2020/3.2.
• 14. Piskur P., Gasiorowski M., Digital Signal Processing for Hydroacoustic System in Biomimetic Underwater Vehicle. “NAŠE MORE: znanstveni časopis za more i pomorstvo”, Vol. 67, No. 1, 2020, 14-18, DOI: 10.17818/NM/2020/1.3.
• 15. Szymak P., Praczyk T., Naus K., Szturomski B., Malec M., Morawski M., Research on biomimetic underwater vehicles for underwater ISR. In Ground/Air Multisensor Interoperability, Integration, and Networking for Persistent ISR VII, “SPIE Proceedings”, Vol. 9831, 2016, 126-139, DOI: 10.1117/12.2225587.
• 16. Thielicke W., Stamhuis E., PIVlab - Towards Userfriendly, Affordable and Accurate Digital Particle Image Velocimetry in MATLAB. “Journal of Open Research Software”, Vol. 2, No. 1, 2014, DOI: 10.5334/jors.bl.
• 17. Thielicke W., Sonntag R., Particle Image Velocimetry for MATLAB: Accuracy and enhanced algorithms in PIVlab. “Journal of Open Research Software”, Vol. 9, No. 1, 2021, DOI: 10.5334/jors.334.
• Other Sources
• 18. www.gov.pl/web/obrona-narodowa/studenci-wojskowi-opracowali-nowe-drony-dla-sil-zbrojnych-rp

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).