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Os pequenos veículos de superfície não tripulados (USVs) situam-se na extremidade compacta das classes comuns de tamanho de USV, posicionados abaixo dos sistemas de classe média, grande e de frota. No trabalho de ciência e tecnologia dos oceanos, “pequeno” implica normalmente uma plataforma que pode ser transportada por uma pequena equipa, lançada rapidamente a partir de terra ou de um pequeno barco e operada com uma logística limitada, ao mesmo tempo que transporta cargas úteis como sonares, sensores de qualidade da água ou instrumentos meteorológicos.
As pequenas USVs são frequentemente selecionadas para missões perto da costa e no interior, onde as embarcações tripuladas são difíceis de justificar devido ao custo, restrições de acesso ou risco de segurança. Os sistemas mais capazes combinam uma propulsão eficiente (muitas vezes movida a motor elétrico), hardware de sistema de navegação a bordo, software de autonomia e um sistema de comunicação para telemetria e supervisão. Dependendo do risco da missão e da área de operação, a prevenção de colisões pode ser implementada utilizando radar, câmaras, integração de AIS e comportamentos baseados em regras alinhadas com as práticas marítimas.
HydroBoat 990, um USV de operador único, da SatLab Geosolutions
Os pequenos USVs permitem o levantamento batimétrico e o mapeamento do fundo do mar em águas pouco profundas, portos restritos e ambientes ribeirinhos onde as embarcações de levantamento com tripulação têm acesso limitado. As plataformas compactas podem transportar cargas úteis de feixe único ou multifeixe com controlo de linha apertado para uma cobertura repetível.
Para a monitorização ambiental e costeira, os pequenos veículos autónomos de superfície suportam a recolha autónoma de dados de parâmetros como a temperatura, condutividade, oxigénio dissolvido, turbidez e clorofila. Os padrões de amostragem persistentes ajudam a captar a variabilidade provocada pelas marés ou pelas tempestades.
As equipas de investigação oceanográfica utilizam USVs de investigação portáteis como plataformas de amostragem adaptáveis para transectos, manutenção de estações e estudos da camada limite da superfície. A integração com software de autonomia suporta missões repetíveis, reduzindo o tempo da embarcação.
Os pequenos USVs podem apoiar a investigação pesqueira alojando sensores acústicos, câmaras ou pacotes ambientais que correlacionam o habitat com as condições. A propulsão eléctrica silenciosa pode ser benéfica em áreas sensíveis.
Para a inspeção ao largo, especialmente a inspeção eólica ao largo em conjuntos próximos da costa, os pequenos USVs podem recolher dados visuais e medições de superfície, reduzindo a exposição do pessoal. A estabilidade da plataforma e as comunicações fiáveis são críticas em zonas de tráfego marítimo ativo.
USVSTAR, um USV compacto, da AGISTAR
As missões de monitorização dos portos dão frequentemente prioridade à consciência situacional, às patrulhas geofenciadas e à recolha de dados de rotina perto de infra-estruturas. Os factores de forma dos barcos USV compactos simplificam a sua utilização a partir de docas e rampas.
Na vigilância marítima e em operações de defesa selecionadas, as pequenas USV (incluindo variantes de USV militares) podem fornecer deteção avançada, reconhecimento de rotas ou monitorização de perímetros com uma pegada operacional mais pequena. As opções de carga útil podem incluir radar, sensores electro-ópticos e comunicações seguras, dependendo dos requisitos.
Os pequenos USVs podem alargar os padrões de busca, transmitir observações de superfície ou fornecer equipamento de segurança leve em cenários controlados. São geralmente utilizados para aumentar, e não para substituir, as equipas de intervenção.
Os projectos de USV catamarã dão frequentemente prioridade à estabilidade, à área do convés e às opções de montagem de sensores para cargas úteis de pesquisa. Os layouts de casco duplo podem reduzir a sensibilidade ao rolamento em condições suaves a moderadas.
As plataformas de USV monocasco podem oferecer uma construção mais simples e perfis de cruzeiro eficientes. São comuns quando as necessidades de carga útil são modestas e a portabilidade é o principal fator.
As configurações de USV insufláveis privilegiam o manuseamento leve e o transporte compacto. São frequentemente escolhidas para monitorização de resposta rápida ou operações em que o volume de armazenamento é limitado.
As plataformas USV modulares com um compartimento de carga útil definido simplificam a troca entre sonar, pacotes ambientais e cargas úteis de vigilância. Esta abordagem suporta frotas multi-missão utilizando configurações COTS ou USVs personalizados, permitindo uma formação consistente, logística e gestão de peças sobressalentes em diferentes requisitos operacionais.
Os sistemas de propulsão de USV eléctricos são comuns devido à sua baixa assinatura acústica e manutenção simples. A autonomia é em grande parte limitada pela bateria, tornando essencial a gestão da velocidade e o planeamento da missão.
As opções de USV híbridas aumentam a autonomia combinando a energia das baterias com a geração baseada em combustível, enquanto as abordagens de USV alimentadas por energia solar podem suportar missões de baixa potência. Estas configurações trocam a simplicidade por uma maior persistência.
Algumas pequenas USVs são construídas para autonomia supervisionada com controlo do operador, enquanto outras são principalmente USVs operadas remotamente com modos básicos de waypoint. A abordagem correta depende do risco, da disponibilidade de comunicações e dos controlos operacionais locais.
A adequação à missão é normalmente definida pela resistência (capacidade da bateria e eficiência da propulsão), capacidade de carga útil (incluindo o volume do compartimento de carga útil e o orçamento de energia) e tolerância ao estado do mar, determinada pela forma do casco. O GPS/GNSS e a ajuda inercial sustentam a navegação, enquanto as ligações de comando e controlo podem incluir opções de linha de visão RF, celular ou satélite para operações remotas de navios de superfície. Para trabalhos de inspeção, a montagem de sensores, o isolamento de vibrações e a sincronização do tempo tornam-se tão importantes como a velocidade bruta da plataforma.
Em comparação com as USVs médias e grandes, as USVs pequenas geralmente oferecem uma implantação mais rápida, custos operacionais mais baixos e transporte mais fácil, mas oferecem uma massa de carga útil menor, resistência mais curta e tolerância reduzida a estados do mar mais elevados. Os USVs de classe de frota são concebidos para operações de longa duração e pacotes de missão mais pesados, enquanto os USVs pequenos são mais adequados para tarefas de levantamento e monitorização de ciclo curto, estudos piloto e operações perto da costa. A terminologia também varia: veículo de superfície autónomo (ASV), veículo de superfície não tripulado, drone marítimo e drone de superfície são frequentemente utilizados indistintamente com USV, pelo que a especificação deve centrar-se no desempenho mensurável e não em rótulos.
As pequenas USVs utilizadas para levantamento e mapeamento alinham-se normalmente com as práticas de qualidade de dados delineadas nas orientações da Organização Hidrográfica Internacional, como a IHO S-44, e podem basear-se nas normas de dados da IHO, como a S-57 e a S-100, para os resultados. A eletrónica marítima e a integração fazem frequentemente referência a convenções de interface estabelecidas, como NMEA 0183 e NMEA 2000, dependendo da carga útil e da arquitetura do sistema de navegação. Para os requisitos orientados para a defesa, as expectativas de conformidade ambiental e electromagnética podem fazer referência a métodos de teste MIL-STD (por exemplo, MIL-STD-810 para testes ambientais e MIL-STD-461 para EMC), enquanto os comportamentos operacionais devem ser avaliados em relação às práticas aplicáveis de prevenção de colisões e às regras de navegação locais.
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