For English please skip the greek text

Εισαγωγή

Ο άνθρωπος δεν μπορεί να ανακαλύψει νέους ωκεανούς αν δεν έχει το θάρρος να απομακρυνθεί από την ακτή, (André Gide, 1869-1951).

Έτσι κι εμείς απομακρυνθήκαμε από την «ακτή» για να την βοηθήσουμε, μαζί με τους ανθρώπους της και το οικοσύστημα που την περιβάλλει. Εγώ, ο Χριστόφορος Ρεκατσίνας, και ο φίλος μου, Νικόλας Κουβαράς, αποφασίσαμε να ασχοληθούμε με την ανάπτυξη έξυπνων οχημάτων με περιβαλλοντολογικό αντίκτυπο. Ως μηχανικοί μοιραζόμαστε ένα κοινό πάθος για τα αυτόματα συστήματα.

Για τον λόγο αυτόν, αποφασίσαμε να ξεκινήσουμε το ερευνητικό σχέδιο "Angelfish", και να κατασκευάσουμε ένα αυτόνομο σκάφος το οποίο θα περιπολεί τις ακτές/μαρίνες/λιμάνια και θα καθαρίζει την επιφάνεια της θάλασσας από τους αφρούς και τα λάδια. Η ιδέα προήλθε από κοινές εμπειρίες και των δύο, που, σαν Επτανήσιοι, κάθε καλοκαιρινή μέρα με μπουνάτσα βλέπαμε αυτούς τους αφρούς να γεμίζουν τις παραλίες και τις μαρίνες μας.

Στόχος

Το προτεινόμενο σύστημα θα εκτελεί την παρακάτω αποστολή:

1. Εντοπισμός κηλίδας
2. Αυτόνομη πλοήγηση από τη βάση έως την κηλίδα
3. Σάρωση με ταυτόχρονο φιλτράρισμα της κηλίδας και επιστροφή του καθαρού νερού στη θάλασσα
4. Αυτόνομη πλοήγηση προς τη βάση και ξεφόρτωμα των λυμάτων

Το σκάφος θα χρησιμοποιεί μόνο ηλεκτρική ενέργεια για κάθε κατανάλωση (πρόωση, πηδαλιουχία, φιλτράρισμα, αυτοματισμοί, κλπ.) η οποία θα παρέχεται από μπαταρίες. Επιπλέον, για να επιτευχθεί μεγιστοποίηση της χρονικής διάρκειας της κάθε αποστολής, το σκάφος θα είναι εφοδιασμένο με διάφορα συστήματα παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, όπως φωτοβολταϊκά πάνελ κ.α. Στο σταθμό ξηράς θα υπάρχει η δυνατότητα συλλογής και ανάλυσης δεδομένων σχετικά με τα λύματα για παρακολούθηση των επιβλαβών ουσιών στην επιφάνεια της θάλασσας.

Γνωρίζουμε πως το concept του crowdfunding είναι ανταποδοτικό. Ωστόσο, το συγκεκριμένου τύπου project δεν μπορεί να ανταποδώσει υλικά ή υπηρεσίες στους υποστηρικτές του. Αυτό όμως που μπορεί να προσφέρει είναι η ηθική ικανοποίηση πως όλοι μαζί δώσαμε μια ευκαιρία για πιο καθαρές θάλασσες, γεγονός το οποίο αφορά όλους μας. Επίσης, όλοι οι υποστηρικτές του project θα λάβουν αναγνώριση και δημοσιοποίηση του ονόματός τους στην ιστοσελίδα μας.

Τα χρήματα που θα συγκεντρωθούν στο πλαίσιο του crowdfunding θα χρησιμοποιηθούν για:

• Την ολοκλήρωση των φάσεων Α & Β (όπως παρουσιάζονται παρακάτω)
• Δοκιμές
• Την πατέντα της ιδέας

Φάσεις Ανάπτυξης

Η ιδέα έχει σχεδιαστεί ώστε να εκτελεστεί στις παρακάτω φάσεις:

1. Τηλεχειριζόμενο σύστημα: η πρώτη φάση θα περιλαμβάνει τη μελέτη και διαστασιολόγηση σκάφους και εξοπλισμού, την κατασκευή του σκάφους, την ανάπτυξη συστήματος τηλεχειριζόμενης ναυσιπλοΐας και την εγκατάσταση συστήματος φιλτραρίσματος νερού. Σε αυτό το στάδιο η πλοήγηση θα εκτελείται από απομακρυσμένο χειριστή στην ξηρά. Ο εντοπισμός της κηλίδας γίνεται από άνθρωπο.
2. Ημι-αυτόνομο σύστημα: μετά την επιτυχή ολοκλήρωση της 1^ης φάσης, θα επικεντρωθούμε στην αυτονομία του σκάφους, ώστε να μην χρειάζεται χειριστής καθ’ όλη τη διάρκεια της αποστολής, παρά μόνο στον σχεδιασμό της. Τα σημεία πορείας (way points) θα εισάγονται από τον χρήστη πριν την αποστολή, στη συνέχεια θα φορτώνονται στον αυτόματο πιλότο του σκάφους και αυτό θα εκτελεί την αποστολή αυτόνομα. Ο εντοπισμός της κηλίδας γίνεται από άνθρωπο.
3. Πλήρως αυτόνομο σύστημα: το τελικό στάδιο ανάπτυξης περιλαμβάνει τον αυτόματο σχεδιασμό της αποστολής. Ο εντοπισμός της κηλίδας θα γίνεται από ιπτάμενα αυτόνομα οχήματα (drones) μέσω ανάλυσης εικόνας από camera ή/και με τη χρήση άλλων αισθητήρων. Στη συνέχεια, τα δεδομένα από τα drones θα χρησιμοποιούνται από έναν αλγόριθμο ο οποίος θα σχεδιάζει αυτόματα την αποστολή του σκάφους. Το σκάφος θα εκτελεί την αποστολή του όπως στη φάση 2.

Λίγα Λόγια για Εμάς

Ο Χριστόφορος Ρεκατσίνας είναι διπλωματούχος Μηχανολόγος και Αεροναυπηγός Μηχανικός από το Πανεπιστήμιο Πατρών (2003-2010). Απέκτησε το διδακτορικό του από την ίδια σχολή, εκπονώντας την διατριβή του πάνω στη μηχανική σύνθετων και ευφυών υλικών (2011-2016). Έχει μεγάλη ερευνητική εμπειρία στο σχεδιασμό και ανάλυση κατασκευών από σύνθετα υλικά, στους πιεζοηλεκτρικούς διεγέρτες και αισθητήρες (δύναμης, επιτάχυνσης, κ.α.), στη συλλογή δεδομένων από αισθητήρες και στο στήσιμο πειραματικών διατάξεων.

Ο Χριστόφορος εργαζόταν ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στην πολυτεχνική σχολή Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών, όπου ήταν υπεύθυνος για Ευρωπαϊκά και Ελληνικά προγράμματα (2016-2019). Τώρα εργάζεται ως Βασικός Μηχανικός στην GIVE όπου είναι υπεύθυνος για την διεξαγωγή υπολογιστικών αναλύσεων προσδιορισμού της δομικής ακεραιότητας ενός ηλεκτροκίνητου δίκυκλου και ενός drone κατασκευασμένο από σύνθετα πολυμερή υλικά.

Ο Νικόλας Κουβαράς είναι διπλωματούχος Ναυπηγός Μηχανολόγος Μηχανικός από το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (2002-2008). Έχει μεταπτυχιακό και διδακτορικό (2009-2015)  στο Ocean Engineering από το Florida Atlantic University. Εργάστηκε σαν ερευνητής στο SeaTech - The Institute for Ocean & Systems Engineering για πάνω από 5 χρόνια. Η τελευταία του θέση εκεί ήταν αυτή του μεταδιδακτορικού ερευνητή.

Ο Νικόλας, πέραν της ακαδημαϊκής του εμπειρίας, έχει εργαστεί και αρκετά χρόνια στο χώρο της ναυτιλίας. Έκανε την πρακτική του στα ναυπηγεία Νεωρίου στη Σύρο (2007)  και  δούλεψε σαν βοηθός αρχιμηχανικού σε ναυτιλιακή εταιρεία διαχείρισης πλοίων container (2011-2012). Τα τελευταία χρόνια (2016-σήμερα) εργάζεται σε ναυτιλιακή εταιρεία η οποία διαχειρίζεται έναν στόλο 400 περίπου πλοίων. Εκεί, σχεδιάζει συστήματα βελτιστοποίησης της ενεργειακής απόδοσης των πλοίων με σκοπό την μείωση ρύπων, ζημιών και κατανάλωσης καυσίμων.

Ευχαριστούμε!

Με εκτίμηση,

Χριστόφορος και Νικόλας

Introduction

Man cannot discover new oceans unless he has the courage to lose sight of the shore, (André Gide, 1869-1951).

Thus, we left the “shore” so as to help it, as well as the people and the environment which surround it. I, Christoforos Rekatsinas, and my friend Nicholas Kouvaras, decided to get involved in the development of smart vehicles which would have an environmental impact. As engineers we share a common passion for autonomous systems.

It was for this reason that we decided to initiate the project "Angelfish" and build an autonomous surface vehicle which would survey the coast/marinas/ports and rid the sea surface of scum and oil spills. The idea arose from common experiences we both had since, coming from the Ionian islands, we saw the beaches and marinas inundated with scum every windless summer day.

Goal

The proposed system will execute the following mission:

1. Spill tracking
2. Autonomous navigation from the base to the spill
3. Spill scanning with simultaneous water filtration and clean water returning to the sea
4. Autonomous navigation to the base and pollutant discharge

The vehicle will be electrically powered using batteries for all its consumers (propulsion, steering, filtration, automation, etc.). Furthermore, to achieve maximum mission duration, the vehicle will be equipped with systems generating energy from renewable sources such as solar panels, etc. The shore-based station will have the ability to collect and analyze data regarding the pollutants for the monitoring of the harmful substances on the surface of the sea.

We know that the crowdfunding concept is rewarding. However, this type of project cannot provide product or service rewards to its supporters. Nevertheless, it can offer moral satisfaction that we have all lent a hand for cleaner oceans, something that is everyone’s concern. Furthermore, all project supporters will be acknowledged, and their names will be published on our webpage.

The funds raised through crowdfunding will be used:

• Phases A & B completion (as explained below)
• Trials
• Patenting the idea

Development Phases

The project has been planned so as to be executed in the following phases:

1. Remote-control system: the first phase will include vehicle and equipment design and dimensionalization, vehicle building, development of a remote-control navigation system and the installation of the water filtering system on board. At this stage navigation will be performed by a remote operator ashore. A human will track the spill.
2. Semi-autonomous system: after the successful completion of phase 1, the focus will be on vehicle autonomy, so that an operator will be only needed during mission-planning and not throughout the mission. The way points will be entered by the operator before the mission, then will be loaded into the autopilot and the vehicle will execute an autonomous mission. Again, a human will track the spill.
3. Fully autonomous system: the final stage of development involves automatic mission planning. Autonomous flying drones will track the spill during surveillance missions using data from cameras or other sensors. Next, the mission will be planned according to an algorithm based on the drones’ data. Then, the mission will be executed as in phase 2.

About Us

Christoforos Rekatsinas holds a Diploma in Mechanical and Aeronautics Engineering from the University of Patras (2003-2010) as well as a PhD (2011-2016) in Composite and Smart Structures. He has substantial research experience in design and analysis of composite structures, in piezoelectric actuators and sensors (loadcells, accelerometers, etc.), data acquisition, running simulations and conducting experiments.

Christoforos worked as a postdoctoral researcher in Mechanical and Aeronautics Engineer Department on various European and Greek projects (2016-2019). Now he is Principal Engineer in GIVE, an automotive prototyping company, conducting structural dynamics analysis for a two wheeled e-vehicle and a vertical take-off e-drone.

Nicholas Kouvaras holds a Degree in Naval Architecture and Marine Engineering from the National Technical University of Athens (2002-2008) and an MSc (2009-2010) as well as a PhD (2013-2015) in Ocean Engineering from Florida Atlantic University. He worked as a researcher at SeaTech - The Institute for Ocean & Systems Engineering for more than 5 years. His last position there was that of postdoctoral researcher.

Nicholas, besides his academic experience, has worked for a number of years in the maritime industry. He was an intern at Neorion Shipyards in Syros, Greece (2007) and worked as an assistant superintendent engineer for a shipping company managing container vessels (2011-2012). From 2016 to the present he has been working for a ship management company with a fleet of approximately 400 vessels of various types.  His task there is to develop the tools to monitor vessel performance for efficient operations, emission reduction and fuel savings.

We thank you in advance!

Sincerely,

Christoforos and Nicholas