Expectativas crescentes: Uma análise aprofundada dos veículos subaquáticos

Veículo AUV Boxfish. Crédito: Boxfish Robotics

Os veículos subaquáticos consolidaram sua posição, com plataformas autônomas e operadas remotamente tornando-se ferramentas operacionais essenciais em aplicações offshore, de defesa, inspeção e manutenção, exploração e ciências marinhas. À medida que a indústria submarina evolui rapidamente para acompanhar as tendências globais, vários temas definidores emergem entre as principais empresas de veículos: multiuso, usabilidade, visibilidade, resistência e, como era de se esperar, autonomia.

Multiuso

À medida que os veículos subaquáticos assumem mais responsabilidades, observa-se uma mudança significativa, com o abandono de veículos autônomos de domínio único em favor de frotas de plataformas autônomas, implantáveis na superfície, no ar e sob as ondas.

“O tema mais comum que observamos é a capacidade de operar em equipes autônomas com múltiplos veículos e outras plataformas”, disse Terry Sloane, fundador, proprietário e diretor administrativo da Planet Ocean e da ecoSUB Robotics, uma divisão operacional da Planet Ocean. A ecoSUB demonstrou uma frota multiuso em seu projeto SoAR (Squads of Adaptive Robots) de 2021-2023, que coordenou uma missão de levantamento e exploração em larga escala, projetada, monitorada e adaptada em tempo real por um “Motor de Autonomia” inteligente. A frota SoAR era composta pelos Veículos Subaquáticos Autônomos (AUVs) da ecoSUB, pela plataforma Auto-Hover 1 do Centro Nacional de Oceanografia e pelo Veículo de Superfície Não Tripulado (USV) REAV-60 “Decibel” da Sonardyne.

ecoSUB AUV. Crédito: ecoSUB

Duane Fotheringham, presidente do grupo de Sistemas Não Tripulados da divisão de Tecnologias de Missão da HII, observou que a escala dos veículos subaquáticos está crescendo. “Os clientes estão deixando de comprar um ou dois veículos para experimentação e passando a adquirir quantidades em nível de frota. Essa mudança indica que os sistemas submarinos não tripulados estão passando da fase de testes para o uso operacional sustentado, com expectativas reais de treinamento, logística e ciclo de vida.”

Usabilidade

A experiência do usuário tem um peso enorme para os clientes que compram veículos subaquáticos. Os sistemas precisam ser eficientes, personalizáveis e, acima de tudo, úteis para o trabalho desejado.

“Os clientes querem sistemas que consigam lidar com a incerteza, operar com comunicações limitadas e integrar-se perfeitamente em forças marítimas mais amplas, incluindo navios tripulados, aeronaves e outras plataformas não tripuladas”, disse Fotheringham. “Eles também buscam uma menor carga de trabalho para o operador.”

“Também estamos observando uma forte demanda por plataformas menores e mais portáteis, que não exigem grandes embarcações ou logística complexa para serem implantadas”, disse Vera Bronza, diretora de vendas e marketing da Boxfish Robotics. A sincronização precisa de dados também é muito importante, acrescentou ela, já que os AUVs da empresa podem sincronizar dados de todos os sensores, navegação e imagens.

“Além disso, os clientes se preocupam muito com a eficiência e a usabilidade: a rapidez com que o sistema pode ser configurado, quantas pessoas são necessárias para operá-lo e a quantidade de dados úteis que podem ser coletados em uma única implementação. A flexibilidade também é importante, para que os sistemas possam evoluir conforme as necessidades do projeto mudam.”

A flexibilidade é um elemento bem reconhecido pela VideoRay, que prioriza veículos modulares. “Os clientes querem tudo. Querem veículos pequenos e portáteis, mas também superpotentes e capazes de transportar cargas gigantescas. É aí que a tecnologia modular se mostra incrível, porque podemos atender a essa demanda em uma escala muito maior”, disse Marcus Kolb, diretor de tecnologia da VideoRay, uma empresa de veículos autônomos. Sua mais nova embarcação, a Mission Specialist Wraith, é uma evolução da sua antecessora, a Mission Specialist Ally, prometendo maior agilidade e propulsores mais potentes.

Especialista em missões Wraith. Crédito: AeroVironment Inc/VideoRay

Visibilidade

Embora os veículos subaquáticos precisem ser eficientes e fáceis de operar, eles também devem ser eficazes naquilo que fazem de melhor: ver o que os humanos não conseguem. Imagens de alta qualidade estão sempre entre as principais prioridades dos clientes, enfatizou Bronza. "Navegação e posicionamento confiáveis também são cruciais, especialmente para levantamentos que precisam ser repetidos ao longo do tempo."

A obtenção de imagens de maior qualidade também indica uma tendência em direção ao uso crescente de ferramentas e sensores para melhorar a visibilidade e a visualização de dados. "Também estamos observando um interesse crescente em fotogrametria, onde os clientes desejam gerar nuvens de pontos 3D de alta resolução e/ou 'gêmeos digitais' de infraestrutura subaquática para monitoramento de longo prazo", afirmou Joseph Segato, executivo de contas da Deep Trekker. "Por fim, em ambientes de baixa visibilidade, o sonar multifeixe tornou-se um requisito indispensável devido às limitações de visibilidade."

Resistência

O desempenho e a funcionalidade de um veículo subaquático são tão impactantes quanto sua autonomia, com clientes de todos os setores buscando implantações mais longas. Embora isso não se baseie exclusivamente na capacidade da bateria — o gerenciamento de energia e a configuração da missão também são fatores importantes —, as baterias subaquáticas constituem um setor em rápida expansão, que busca equilibrar densidade de energia, segurança, modularidade e conformidade regulatória.

Muitas baterias subaquáticas são de íon-lítio (Li-ION), que oferecem um equilíbrio ideal entre densidade de energia, peso, volume e desempenho ao longo do ciclo de vida, explicou Sören Johannsen, diretor de operações e chefe de marketing da SubCtech. “Para veículos subaquáticos, alta densidade de energia se traduz diretamente em maior autonomia de missão ou maior capacidade de carga útil. As baterias de íon-lítio também proporcionam alta eficiência, características de descarga estáveis e boa escalabilidade para diferentes tamanhos de sistema.” O veículo operado remotamente (ROV) REVOLUTION da Deep Trekker e os AUVs e ROVs da Boxfish são todos alimentados por baterias de íon-lítio.

Os SmartPowerBlocks da SubCtech também são de íon-lítio, combinando um design mecânico modular com funções integradas de gerenciamento, monitoramento e segurança de baterias para aplicações submarinas. "Sua modularidade permite que os clientes aumentem a capacidade e a voltagem sem precisar redesenhar todo o sistema de energia", disse Johannsen. Os SmartPowerBlocks também são personalizáveis, adaptando a geometria, a capacidade, os níveis de voltagem e as interfaces da bateria para atender às restrições específicas do veículo e aos requisitos da missão. "Isso pode incluir otimização do formato para espaços reduzidos no casco, conceitos de redundância para aplicações críticas de segurança, perfis de descarga personalizados ou integração com sistemas de comunicação e monitoramento específicos do veículo. Também adaptamos soluções para diferentes ambientes regulatórios, sejam plataformas de defesa, veículos científicos ou sistemas totalmente elétricos para petróleo e gás, mantendo uma base tecnológica comum e qualificada."

Implantação de skid de baterias para cliente do setor de petróleo e gás. Crédito: SubCtech

ROV DE REVOLUÇÃO do Deep Trekker. Crédito: Deep Trekker

A plataforma de baterias SeaPower da Kraken Robotics também é construída com tecnologia de íon-lítio, incorporando células tipo pouch e componentes eletrônicos em uma matriz de polímero de silicone e operando a até 6.000 metros de profundidade. Ela possui uma arquitetura encapsulada e resistente à pressão, que elimina a necessidade de invólucros rígidos de pressão ou compensação de óleo, e é construída em um design modular, permitindo que a voltagem, o tamanho e a energia sejam adaptados às necessidades do projeto. “Estamos vendo um forte aumento na demanda por baterias SeaPower, particularmente para aplicações de defesa e veículos submarinos não tripulados extragrandes (XLUUVs), onde resistência, confiabilidade e segurança são essenciais para a missão”, disse Patrick Paranhos, vice-presidente de Sistemas de Baterias. “Esse crescimento reflete uma mudança mais ampla em direção a plataformas submarinas de maior alcance e potência, operando em ambientes cada vez mais complexos.”

Bateria SeaPower da Kraken Robotics. Crédito: Kraken Robotics.

Veículo Subaquático Não Tripulado ( UUV) REMUS. Crédito: HII. Na HII, o Veículo Subaquático Não Tripulado (UUV) REMUS também oferece uma arquitetura de energia modular, permitindo que o veículo transporte uma, duas ou três baterias e que a autonomia seja dimensionada de acordo com a velocidade, a carga útil e o perfil operacional. Embora as baterias de íon-lítio sejam as mais comuns, as baterias alcalinas também são uma opção para determinadas missões especializadas. Os UUVs da ecoSUB também vêm equipados de série com baterias recarregáveis de íon-lítio, mas as baterias alcalinas ainda podem ser utilizadas.

A VideoRay resolveu o problema das suas baterias por conta própria. "Estávamos indecisos entre baterias de níquel-hidreto metálico, porque são fáceis de transportar, e baterias de íon-lítio, que são um verdadeiro transtorno. Desenvolvemos a nossa própria bateria simplesmente porque não encontrávamos ninguém que a fabricasse", disse Kolb. "As nossas baterias, como todos os nossos módulos, têm um processador integrado. Possuem um nó que se comunica para solicitar informações. Mas, além disso, elas fornecem energia regulada a 48 volts nominais, e depois reduzem a tensão até o limite de corte das baterias de lítio."

Autonomia

A autonomia é uma demanda crescente, senão uma exigência, na indústria submarina e em outros setores, permitindo que o trabalho seja concluído mais rapidamente e por um período mais longo do que quando operado por um humano. Simplificando, mais pontos de dados podem ser coletados, processados e visualizados. Em aplicações offshore, de exploração e defesa, os sistemas autônomos reduzem o risco, minimizando situações perigosas ou extremas. O que é crucial, enfatizou Fotheringham, é que os veículos subaquáticos sejam capazes de operar de forma autônoma além dos testes em mar aberto. "Espera-se que a autonomia funcione em condições reais, não apenas em cenários controlados."

Os veículos subaquáticos estão evoluindo de ferramentas especializadas para ativos de uso rotineiro e interconectados, guiados pelas necessidades do projeto e pelas demandas do cliente. Embora a multiuso, a usabilidade, a visibilidade, a resistência e a autonomia se destaquem como tendências comuns para os veículos da próxima geração, elas também servem como indicadores das possibilidades aparentemente ilimitadas que ainda estão por vir.