ES2335728A1 - Vehiculo sumergido remolcado empleado en la caracterizacion del fondo marino. - Google Patents
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Abstract
Vehículo sumergido remolcado empleado en la caracterización del fondo marino. Remolcado por una nave remolcadora, comprende un armazón (1) de tubo o perfil, con un cerramiento de paneles (5). Incorpora una cámara (4) digital cenital para tomar imágenes del fondo, además de objetivo, foco (8) y punteros (9) láser para establecer la escala. Incorpora sondas (7) para mediciones de presión, temperatura y salinidad y un altímetro (6) para medir distancia al fondo. Mediante un primer módem (3) acústico ubicado en el vehículo sumergido y un segundo módem acústico instalado en la nave remolcadora se transmite la información de las mediciones. El vehículo sumergido no emplea umbilicales y se conecta a la nave remolcadora por medio de un cable (2) y pies de gallo (16). Presenta gran estabilidad debido a un par de timones (12) en la parte trasera (13), su forma aerodinámica, un lastre (14) pesado en la parte inferior y boyas (15) en la parte superior.
Description
Vehículo sumergido remolcado empleado en la
caracterización del fondo marino.
El objeto de la presente invención consiste en
un vehículo sumergido remolcado que se emplea en la caracterización
de los fondos marinos.
La exploración y caracterización del fondo
marino resulta de gran utilidad en diferentes campos de la ciencia y
de la investigación. En concreto, se emplean, entre otras
aplicaciones, en geología, para determinar la estructura y la
composición del fondo marino, así como en biología, para determinar
y contabilizar la fauna y la flora submarinas del lugar. También
tiene su importancia en otras aplicaciones, como son la localización
de objetos hundidos, por citar algún ejemplo.
Los métodos tradicionalmente empleados para
explorar el fondo marino consisten en arrojar al mar instrumentos de
captura del tipo de redes de arrastre o dragas, que se hunden y
recogen muestras del fondo marino, que son posteriormente
analizadas.
Dichos medios de captura no se pueden emplear en
situaciones en las que el fondo marino presenta salientes rocosos,
pues resultan dañados los propios medios de captura, ni tampoco en
los casos en los que dicha técnica resulte invasiva y destructiva
para el fondo marino, como es el caso de de fondos poblados de
especies o hábitats vulnerables (o en reservas marinas).
Los mencionados inconvenientes obligan al
empleo, para los casos mencionados, de métodos visuales, tales como
cámaras remolcadas, vehículos manejados a distancia (ROVs, del
inglés "remote operating vehicles"), o sumergibles tripulados,
lo cual acarrea costes muy superiores a los de los métodos de
captura, tanto por el precio de los elementos empleados, como por su
equipamiento sofisticado de tecnología avanzada asociado y personal
altamente cualificado de apoyo que se necesita. Como inconveniente
adicional se tiene que, en muchos casos, esta metodología
proporciona únicamente información cualitativa o como mucho
semi-cuantitativa (fotografías o transectos de
vídeo, etc.), lo cual produce información difícil de analizar
estadísticamente, que resulta por tanto inadecuada para establecer
comparaciones.
La irrupción de la tecnología multihaz ha
supuesto una gran revolución en la caracterización de los fondos
marinos. No se trata de un método visual, sino acústico, por lo que
no precisa de iluminación y se puede emplear en aguas profundas y/o
turbias. Además presenta un gran campo de acción, lo que permite
explorar grandes superficies en un tiempo reducido. Sin embargo, su
relativamente baja definición no le permite caracterizar fondos
marinos con gran precisión, con lo cual se emplea como tecnología
inicial para caracterizar rápidamente la superficie marina objeto de
estudio
en busca de zonas significativas cuyos detalles serán posteriormente investigados mediante técnicas más precisas.
en busca de zonas significativas cuyos detalles serán posteriormente investigados mediante técnicas más precisas.
El empleo de técnicas más precisas, como es el
caso de vehículos submarinos remolcados dotados de equipamiento
adecuado para tomar imágenes de gran precisión y alta definición que
son transmitidas en tiempo real a la nave remolcadora, implica el
empleo de cables de conexión entre la nave remolcadora y el vehículo
sumergido remolcado (denominados umbilicales) que deben ser capaces
de remolcar el vehículo sumergido y transmitir una gran tasa de
información, lo cual implica que deben ser confeccionados a través
de tecnología puntera (fibra óptica, etc.) y consiguientemente, su
precio resulta prohibitivo para un gran número de aplicaciones.
El problema técnico que se plantea consiste en
la necesidad de desarrollar un vehículo sumergido remolcado equipado
de medios para obtener información gráfica del fondo marino, que sea
capaz de proporcionar información precisa en condiciones normales de
exigencia y que no requiera de medios especialmente costosos para su
utilización.
La presente invención resuelve el problema
técnico planteado mediante la utilización de un vehículo sumergido
remolcado por una nave remolcadora, que comprende una carcasa
fabricada en material resistente a las condiciones submarinas, que
sirve de fijación y protección para el resto de los elementos, y que
está equipado con medios captadores de imágenes del fondo marino;
sondas de captación de variables oceanógraficas (presión,
temperatura y salinidad); medios de transmisión de la información
relativa a las imágenes y a las variables oceanógraficas; y medios
de conexión con la nave remolcadora.
La característica fundamental de la invención
radica en la eliminación de la necesidad de utilizar costosos
umbilicales para transmitir tanto el movimiento de la nave
remolcadora al vehículo sumergido de la invención, como la
información entre el vehículo sumergido y la nave remolcadora. En
efecto, el arrastre del vehículo sumergido se realiza por medio de
un sencillo cable de acero unido a la nave remolcadora, por medio de
pies de gallo, mientras que la transmisión de información se lleva a
cabo a través de un primer módem acústico ubicado en el vehículo
sumergido y de un segundo módem acústico instalado en la nave
remolcadora.
Adicionalmente, la carcasa de la invención
dispone de un cerramiento realizado con paneles de fibra de vidrio o
material funcionalmente equivalente, que evita eventuales daños al
vehículo sumergido y su equipamiento causados por posibles
enganches.
El rango de condiciones de funcionamiento óptimo
de la invención está comprendido entre una profundidad no superior a
aproximadamente 1000 metros y no inferior a aproximadamente 25
metros; una distancia al fondo marino de entre 2 y 6 metros y una
velocidad de avance de entre aproximadamente 0.5 y 1.5 nudos (0.9 -
2.8 km/h).
El vehículo sumergido de la invención destaca
fundamentalmente por su versatilidad y su alta relación entre
prestaciones y coste, debido a que mediante su empleo se posibilita
la caracterización tanto gráfica como oceanógrafica de fondos
marinos rocosos con gran precisión dentro de un rango más que
moderado de profundidades sin necesidad de una elevada
inversión.
Otro aspecto positivo de la invención resulta de
la acertada combinación que presenta de parámetros difíciles de
equilibrar, como son unas dimensiones reducidas y un valor de peso
lo suficientemente bajo como para permitir una fácil maniobrabilidad
y un gasto reducido, y a su vez lo suficientemente elevado como para
permitir unas buenas condiciones de estabilidad dentro del rango de
profundidades y de velocidades de avance descritos.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de
la invención en disposición suspendida antes de ser introducida en
el mar.
Figura 2.- Muestra una vista lateral de la
invención en la que se aprecian de forma esquemática los elementos
que la componen.
El vehículo sumergido remolcado por una nave
remolcadora empleado en la caracterización de fondos marinos según
la invención comprende los siguientes elementos:
- Un armazón (1) fabricado en forma de
estructura tubular o perfilada de acero o de un material
funcionalmente equivalente en cuanto a peso y resistencia. El
armazón (1) sirve de soporte y protección al resto de los elementos
que incorpora la invención. El armazón (1) incorpora unos paneles
(5) de cerramiento para evitar daños al vehículo sumergido o a su
equipamiento debido a enganches tanto en resaltes del fondo como
durante las operaciones de largado y recogida desde el barco.
Algunos de las paneles (5) de cerramiento pueden estar fabricados en
acero y otros paneles (5) de cerramiento pueden ser transparentes
y/o estar fabricados en fibra de vidrio.
- Un conjunto de elementos captadores de
información relevante referente al fondo marino en estudio. Dichos
elementos de captación de información se dividen en medios de
captación de imágenes y sondas de captación de variables
oceanógraficas (presión, temperatura y salinidad). Entre estas
últimas se incluyen altímetro acústico (6) para medir distancia al
suelo marino así como sondas (7) de temperatura, presión y
salinidad, equipadas con memorias para almacenar los datos recogidos
durante la medida.
- Medios de transmisión de la información
captada, mediante los cuales se transmiten desde el vehículo
sumergido hacia la nave remolcadora las imágenes obtenidas, de
manera correlacionada con la información obtenida desde el altímetro
(6). La característica fundamental de la invención consiste en que
la información es transmitida entre el vehículo y la nave
remolcadora desde un primer módem (3) acústico de fondo ubicado en
el vehículo sumergido hacia un segundo módem acústico de superficie
(no representado) ubicado en la nave remolcadora.
- Medios de conexión entre el vehículo sumergido
y la nave remolcadora. Como consecuencia de la transmisión de la
información a través del primer módem (3) y del segundo módem, la
invención posee la ventaja de que no necesita un umbilical eléctrico
para conectar el vehículo sumergido con la nave remolcadora. De este
modo, es válido para conectar el vehículo sumergido y la nave
remolcadora cualquier dispositivo de suspensión adecuado a las
condiciones de trabajo, como puede ser, en una realización preferida
de la invención, un cable mecánico (2) de acero, unido a la nave
remolcadora por medio de pies (16) de gallo.
Los medios de obtención de imágenes incluyen una
cámara (4), fotográfica y/o de vídeo, de alta resolución, según una
realización práctica de la invención de 8 Megapíxels útiles, así
como equipamiento adicional.
El equipo adicional comprende accesorios y demás
elementos para aumentar las prestaciones de la cámara (4), entre los
que se encuentran un flash electrónico y/o un foco (8) para iluminar
el fondo, un objetivo gran angular para aumentar el campo, una
tarjeta de memoria para almacenar las imágenes y un conjunto de 4
punteros (9) láser que se emplean para determinar la escala en las
imágenes, según es conocido en el campo de aplicación de la
invención. Los 4 punteros (9) láser forman un rectángulo
(preferentemente un cuadrado) de dimensiones conocidas. En las
imágenes obtenidas se proyecta el rectángulo, de modo que es posible
escalar las dimensiones de la imagen a partir de la proyección de
los lados del rectángulo, aplicando simple proporcionalidad directa
y otras técnicas de la fotogrametría. El flash electrónico se
encuentra desplazado hacia delante en el vehículo y montado con
diferente ángulo que la cámara (4), de tal forma que sus ejes
ópticos coinciden sobre el fondo a la distancia adecuada. Esto
permite eliminar gran parte de los reflejos indeseados de las
partículas en suspensión existentes en el agua y obtener imágenes
más nítidas.
La cámara (4), operando en función disparo, toma
una instantánea a intervalos de tiempo predefinidos según un
temporizador electrónico configurable. Según una realización
preferida de la invención, el intervalo tiene un valor de
aproximadamente 10 a 15 segundos.
La cámara (4) se encuentra ubicada en la parte
inferior del vehículo sumergido, apuntando hacia el fondo marino
objeto del estudio según una orientación sustancialmente cenital.
Esta disposición de la cámara (4) presenta el inconveniente respecto
a las instaladas en los ROV's, orientadas según el sentido de la
marcha, que el campo de visión es más limitado, pero tiene la
ventaja de que permite y simplifica enormemente el análisis
fotogramétrico posterior.
Según se acaba de indicar, las imágenes captadas
por la cámara (4) se someten a un análisis fotogramétrico, que
consiste en obtener sus dimensiones geométricas a partir de la
posición de los punteros (9) s láser.
La distancia habitual del fondo marino a la que
se ubica la parte inferior del vehículo sumergido, en condiciones
normales de trabajo, se encuentra entre 2 y 6 metros. Una distancia
superior supone la obtención de imágenes con deficiente iluminación,
mientras que una distancia inferior conllevaría riesgo de colisión
del vehículo sumergido con el fondo marino, debido a las
oscilaciones inevitables de altura ocasionadas por el oleaje. No
obstante esto puede variar dependiendo de las claridad del agua y de
la estructuras del fondo a prospectar.
El vehículo sumergido de la invención es capaz
de operar satisfactoriamente en un rango óptimo de profundidades de
entre 25 y 1000 metros desde la superficie del mar. Para
profundidades superiores sería necesario adaptar la resistencia a la
presión de los materiales e instrumentos empleados, aumentar el peso
y procurar medios de estabilización y conexión con la nave
remolcadora de mayor eficacia. El límite inferior de 25 metros para
la profundidad está relacionado con el funcionamiento de los módems
(3).
La velocidad de avance de la nave remolcadora,
es decir, la velocidad de viaje del vehículo sumergido, se encuentra
comprendida entre los valores extremos de aproximadamente 0.5 nudos
(0.9 Km./h.) y 1.5 nudos (2.7 Km/h.) Una velocidad inferior
supondría la obtención de gran cantidad de información reiterativa,
además de aumentar en gran medida el tiempo necesario para la
caracterización del fondo marino, mientras que una velocidad
superior conllevaría inconvenientes asociados a la estabilidad del
vehículo sumergido.
Como ya se ha mencionado con anterioridad, la
invención basa su característica más ventajosa en el hecho de
transmitir la información del altímetro (6) desde el vehículo
sumergido hacia la nave remolcadora por medio de un primer módem (3)
acústico ubicado en el vehículo sumergido y de un segundo módem
acústico ubicado en la nave remolcadora. Una consecuencia ventajosa
directamente obtenible de lo que se acaba de mencionar es que los
medios de conexión entre la nave remolcadora y el vehículo sumergido
no necesitan de un excesivamente costoso umbilical de transmisión de
datos, con lo cual dichos medios de conexión deben cumplir
únicamente la función de remolcar el vehículo sumergido y de
responder a las indicaciones del altímetro (6) para regular la
distancia al fondo marino. De este modo, los medios de conexión
comprenden, según una realización preferida de la invención, un
cable (2), unido a la nave remolcadora por una pluralidad de pies
(16) de gallo anclados en sendos puntos de anclaje (10) distribuidos
adecuadamente en la carcasa (1) del vehículo sumergido para mantener
su estabilidad, fijados a la nave remolcadora. Un motor ubicado en
la nave remolcadora y que es regulado según la información
proporcionada por el altímetro (6) recoge y extiende el cable (2)
para ajustar la distancia del vehículo sumergido al fondo
marino.
El vehículo sumergido de la invención incluye
medios y dispositivos de estabilización, puesto que resulta de gran
importancia mantener la orientación del vehículo sumergido, así como
evitar las oscilaciones. El vehículo sumergido debe presentar
constantemente su parte delantera (11) orientada según el sentido de
la marcha, así como deben evitarse cambios bruscos de altura y
movimientos de alabeo (giro según el eje longitudinal del vehículo
sumergido). Para cumplir esta doble finalidad, el vehículo sumergido
presenta forma aerodinámica en su parte delantera (11), un par de
timones (12) en su parte trasera (13) y un conjunto formado por un
lastre (14) pesado ubicado en la parte inferior del vehículo
sumergido y un dispositivo de ayuda a la flotación que, según una
realización práctica de la invención, comprende un conjunto de boyas
(15).
Claims (5)
1. Vehículo sumergido remolcado empleado en la
caracterización del fondo marino, del tipo de los que
comprenden:
- un armazón (1) fabricado en material
resistente a las condiciones submarinas, que sirve de fijación y
protección para el resto de los elementos,
- medios de captación de imágenes,
- medios de captación de variables
oceanógraficas,
- medios de conexión con una nave
remolcadora,
- medios de transmisión hacia la nave
remolcadora de la información recopilada por el altímetro,
caracterizado porque los medios de
transmisión de la información comprenden un primer módem (3)
acústico que envía dicha información hacia un segundo módem acústico
ubicado en la nave remolcadora.
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2. Vehículo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el armazón (1) comprende adicionalmente
un cerramiento a base de paneles (5) para evitar daños debidos a
enganches de la carcasa (1) con elementos submarinos o de a
bordo.
3. Vehículo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora
unos medios estabilizadores de la posición y la orientación.
4. Vehículo según la reivindicación 3,
caracterizado porque los medios estabilizadores comprenden un
par de timones (12) destinados a mantener el vehículo orientado para
un avance según el sentido de la marcha de la nave remolcadora.
5. Vehículo según la reivindicación 3,
caracterizado porque los medios estabilizadores comprenden un
lastre (14) pesado en la parte inferior y un dispositivo de ayuda a
la flotación en la parte superior.
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Also Published As
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|---|---|
| WO2010037885A1 (es) | 2010-04-08 |
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