در این مقاله به بررسی اثر فرم هندسی دم بر روی مانورپذیری شناور زیرسطحی هوشمند پرداخته شده است. ابتدا فرم هندسی دم به کمک تابع ریاضی وابسته به دو پارامتر طول دم و زاویه مخروطی آن تعریف شده و آنگاه به بررسی تاثیر این دو پارامتر ابتدا بر روی ضرایب هیدرودینامیکی شناور و سپس مانورپذیری آن پرداخته شده است. برای محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی بازدارنده از شبیه سازی عددی دو تست کشش مورب و بازوی چرخان در دینامیک سیالات محاسباتی به کمک حلگر سی اف ایکس و برای محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی جرم اضافی از روش تئوری نواری استفاده شده است. استفاده ترکیبی از این دو روش برای محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی با توجه به ماهیت متفاوت ضرایب، موجب افزایش سرعت و دقت محاسبات شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش طول دم، ضرایب هیدرودینامیکی بازدارنده و جرم اضافی، کاهش و شعاع دایره چرخش و مانورپذیری به ترتیب کاهش و افزایش می یابد و معکوس این نتایج برای زاویه مخروطی دم شناور به دست آمده است.

با استفاده از الگوریتم روش المان مرزی، تحلیل هیدرودینامیکی برای سیستم پیش برنده پروانه ای یک شناور زیرسطحی، ارایه شده است. شناورهای زیرسطحی، عموما در دو شرایط عمقی و سطحی حرکت می کنند، لذا نیروی مقاوم و راندمان عملکرد شناور در این دو شرایط متفاوت است. در این مقاله، با استفاده از روش المان مرزی تحلیل هیدرودینامیکی پروانه در دو شرایط سطحی و عمقی، مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. از نقطه نظر طراحان، پروانه هر شناور باید دارای نیروی محوری (تراست) لازم برای غلبه بر نیروی مقاومت آب، کمترین گشتاور و در عین حال بالاترین راندمان را داشته باشد. پروانه اسکیودار 5 پره ای برای شناور زیرسطحی انتخاب شده است. این پروانه در پاشنه شناور کار می کند؛ در محلی که جریان ورودی به پروانه غیریکنواخت است. با استفاده از نیروی محوری مورد نیاز در سرعت طراحی مورد نظر، ابعاد هندسی پروانه پیش گویی شده است. نتایج محاسبات، شامل توزیع فشار و عملکرد هیدرودینامیکی (تراست، گشتاور، راندمان) پروانه در شرایط اوپن واتر و شرایط واقعی به دست آمده است. نتایج، نشان می دهد راندمان پروانه در شرایط عمقی، بیشتر از شرایط سطحی می باشد. توزیع فشار و عملکرد هیدرودینامیکی پروانه در شرایط اوپن واتر با نتایج تجربی نشان می دهد، نتایج محاسبات با روش حاضر رضایت بخش و مطلوب است.

ضرایب هیدرودینامیکی در تعیین مانور متحرک های دریایی از اهمیت اولیه برخوردار است. استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی با توجه به هزینه کمتر این روش ها در مقایسه با روش های آزمایشگاهی در تعیین ضرایب هیدرودینامیکی، همواره مورد توجه بوده است. اعتبارسنجی این روش ها و افزایش دقت در کاربرد آن امروزه از مباحث اصلی در روش های دینامیک سیالات محاسباتی برای شناورهای زیرسطحی است. با استفاده از نرم افزار استار سی سی ام و بهره گیری از مش دینامیک اورست، ضرایب هیدرودینامیکی یک زیرسطحی متقارن بیضیگون، محاسبه و اثر پارامترهای سرعت و دامنه حرکت جسم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی ها مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفته و معیارهای کاهش خطا در خصوص ابعاد دامنه و مقدار سرعت در شبیه سازی ارائه شده است. همچنین یک روش ابداعی برای محاسبه همزمان ضرایب هیدرودینامیکی حرکت سرج ارائه شده است که با مقایسه نتایج با داده های تئوری و آزمایشگاهی دقت مناسبی را نشان می دهد.

کنترلگر مود لغزشی با توجه به مقاوم بودن برای کنترل شناور زیرسطحی بسیار مناسب است. پیچیدگی محیط زیر آب و وجود اغتشاشات سبب می شود کنترلگرهای مقاوم از جمله کنترل مود لغزشی در عمل نتایج خوبی را به همراه داشته باشد. در این مقاله کنترلگر مود لغزشی برای هر دو کانال سمت و عمق شناور خودکار زیرسطحی بکار برده شدهو نتایج برای سیستم خطی و غیرخطی در شرایط عدم قطعیت پارامترها و نیز وجود نویز مورد بررسی قرار گرفته است. در صورت وجود نویز اندازه گیری یا معیوب بودن حسگرها، استفاده از مشاهده گرهای حالت می تواند در بهبود نتایج، کمک بزرگی نماید. بدین منظور مشاهده گر فیلتر کالمن برای تخمین متغیر حالت بکار برده شده است. نتایج نشان دهنده کارایی بالای کنترلگر مود لغزشی و فیلتر کالمن در رهگیری مسیر دلخواه می باشد.

در فرایند رهگیری هدف توسط یک شناور زیرسطحی خودگردان، طراحی قانون هدایتی که بیشترین کارایی را داشته باشد اهمیت ویژه یی دارد. به منظور بررسی کارایی فرایند رهگیری، معیارهای مختلفی همچون سادگیِ پیاده سازی، نیاز کم تر به داده های هدف و احتمال برخورد به هدف باید در نظر گرفته شود. از میان این عوامل و دیگر عوامل مؤثر در ارزیابی عملکرد رهگیری، «احتمال اصابت» مهم ترین و گویاترین متغیر است. در این مقاله ابتدا با استفاده از روش های یادگیری ماشینی و به طور خاص، روش گرادیان بوستینگ یک مدل برای پیش بینی احتمال اصابت با دقت مناسب ارائه می شود. سپس با استفاده از این مدل و انجام محاسبات هندسی پارامترهای رهگیری در فاز پیش تنظیم به گونه یی تعیین می شود که احتمال اصابت بیشینه شود. کارایی این روش با استفاده از شبیه سازی سناریوهای مختلف نشان داده خواهد شد.

هدف از مقاله حاضر، ارایه روش جدید آشکارسازی شناورهای سطحی و زیرسطحی در آب های کم عمق، با استفاده از یک سنسور مغناطیسی هوابرد است. در این روش، آشکارسازی برپایه القاء یک بی نجاری ژئومغناطیسی انجام شد که صرفا با حرکت شناور در دریا ایجاد می شود. بدین منظور، در ابتدا یک مدل ریاضی جهت آشکارسازی هوایی بی هنجاری ژئومغناطیسی در آب های کم عمق، ارایه گردید که رابطه این بی هنجاری با پارامترهای محیطی و فیزیک شناور را بیان می کند. سپس روی مدل ریاضی مذکور با استفاده از آنالیز فرکانسی نشان داده شد که بی هنجاری ژئومغناطیسی ناشی از حرکت شناور، دارای مولفه های فرکانسی خاصی است که آن را از نویز محیطی دریا قابل تفکیک می کند. همچنین، شبیه سازی برای یک شناور زیرسطحی در دریای کم عمق، انجام شد و مشخص گردید که امکان تشخیص این مولفه مغناطیسی حتی با وجود نویز شدید محیطی، وجود دارد. در نهایت، با استفاده از آنالیز فرکانسی، زاویه ای که خط سیر شناور با جهت حرکت سنسور هوابرد می سازد، در چند حالت مختلف تخمین زده شد و مشاهده گردید که خطای تخمین با افزایش زاویه، زیاد می شود.

در این مقاله مساله حرکت هماهنگ یک گروه زیرسطحی با در نظر گرفتن مساله اجتناب از برخورد زیرسطحی ها با موانع و همچنین با یکدیگر مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور در ابتدا با استفاده از روش گام به عقب، برای یک زیرسطحی کنترلگر تعقیب مسیر طراحی می گردد. اثبات پایداری کنترلگر ارائه شده با استفاده از قاعده لیاپانوف انجام می گیرد. در ادامه با استفاده از قواعد تئوری گراف، مدل سازی ارتباط بین زیرسطحی ها انجام شده و کنترلگر تعقیب مسیر برای یک زیرسطحی به کنترلگر تعقیب مسیر به صورت هماهنگ برای گروه زیرسطحی تعمیم داده می شود. سپس مساله اجتناب از برخورد بررسی می شود. بدین منظور با استفاده از روش سیکل حد پیرامون هر مانع یک بیضی در نظر گرفته شده و در صورت خطر برخورد یکی از عوامل با موانع، کنترلگر اجتناب از برخورد فعال می شود. همچنین این روش برای مساله اجتناب از برخورد عوامل با همدیگر نیز مورد استفاده قرار می گیرد. در نهایت نیز با استفاده از ضرایب هیدرودینامیکی یک زیرسطحی شبیه سازی انجام شده و نتایج به منظور عملکرد صحیح کنترلگر طراحی شده، ارائه می شود.