ES2352490A1 - Plataforma de fondo submarino configurable para mediciones diversas, con opción de control remoto, y modos cautivo o libre. - Google Patents
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Abstract
Plataforma de fondo submarino configurable para mediciones diversas, con opción de control remoto, y modos cautivo o libre, consistente en una base estructural de 3 tubos curvados en "L"-fijados a 120º a una placa central- que acaban en planchas deslizantes o ruedas motrices. Su envolvente es prismático-triangular. Lleva adaptada una pértiga (y/u otros dispositivos) con reflector de infrarrojos (medición con Estación Total) o DGPS-RTK. Deslizándola sobre fondo sedimentario -por arrastre (cautivo) o autopropulsión (control remoto, por cable o radiofrecuencia)- y midiendo la posición del extremo visible, a intervalos, se describen perfiles. Compite con batimetrías desde barco que tienen muy baja precisión por referirse al variable nivel del mar y usar una medición indirecta (tiempo) que relacionada a una inconstante velocidad del sonido da espacio (profundidad). Las playas requieren la alta precisión de la medición directa (espacio; longitud total plataforma/pértiga). Para ello se desarrolló este diseño con posibilidad de desplazamiento rápido sobre el fondo.
Description
Plataforma de fondo submarino configurable para
mediciones diversas, con opción de control remoto, y modos cautivo o
libre.
La presente invención se refiere a una
plataforma, o armazón, que configurada con accesorios varios -al
desplazarse sobre un fondo submarino sedimentario- capta información
para almacenarla o trasmitirla a una base remota, o ambas cosas.
Su aplicación más típica es la descripción
morfológica (topográfica e hidrográfica) de playas y costas con
fondos sedimentarios -hasta el nivel subacuático de base del
movimiento de los sedimentos por el oleaje- mediante perfiles
medidos con una Estación Total Topográfica o con
DGPS-RTK.
Son conocidos algunos intentos rudimentarios de
uso de móviles para medición directa submarina de perfiles de playas
por parte de instituciones de investigación y particulares. Se
arrastraban sobre ruedas ó pletinas deslizadoras (tipo trineo o
"sledge"). Se medía con un nivel y una pértiga graduada fijada
al vehículo.
Se conoce la patente US-5990809.
A ojos expertos, llevarla a la práctica parece imposible, y aún más
remoto que sea viable como alternativa a la práctica actual.
La plataforma fundamental está formada por un
chasis con una estructura central -un corto tubo vertical terminado
en dos placas horizontales (P1, P2)- con tres tubos (o varillas)
curvados en "L" (aprox.) fijados (a intervalos de 120º) a la
placa superior (P1) y que terminan en placas horizontales de
calibrado (Cal1-3). A estas se unen a modo de pies
por medio de 3 tornillos bien placas basales (PB1-3)
en forma de láminas deslizantes con 6 huecos para 3 fijaciones
(bi-direccionalidad), ó ruedas (ó combinación de
ambas) que en todo caso se apoyan en un mismo plano base.
Los tubos curvados están afianzados en el otro
extremo por 3 separadores (TR1-3), que irradian de
la placa inferior, más 3 cables perimetrales
(CP1-3). En su envolvente, tiene forma de prisma
triangular. Sus extremos inferiores forman un trípode. Adaptándola
distintos accesorios, puede operar en varias configuraciones (con
ruedas y/o planchas deslizadoras inferiores) para aplicaciones
diferentes.
En una de ellas -la batimétrica llamada
"Flamenco"- en el centro de la placa superior (P1) tiene un
vástago (VA). Este acoge la base de una pértiga de materiales
ligeros (fibra de carbono, o aluminio, o
madera-aluminio) con diámetros de 3Q, 25 y 2Q mm. La
pértiga lleva un reflector de infrarrojos (IRR) en su extremo y 3
tirantes (para fijación y ajuste de la verticalidad) de varilla de
acero inoxidable de 3 mm roscada en los extremos, o bien de cable de
acero inoxidable o de nylon, con diámetros de 1,5 a 2 mm. Las
varillas roscadas, o tensores, fijados en A1-3
permiten ajustar la perpendicularidad de la pértiga al plano de la
placa 1ª (P1) y al que describen las tres bases
(PB1-3). El reflector está siempre a la vista,
fuera del agua. Al deslizar la plataforma sobre un fondo arenoso
hacia tierra, tanto por cabestrante e hilo como por autopropulsión
a control remoto, se toman los datos con medios de alta precisión:
ya sea una Estación Total, un DGPS-RTK, ó ambos.
Así se realizan perfiles de playas muy precisos hasta distancias
(\sim500 m de la orilla) más allá de las Profundidades de Cierre
típicas del transporte de sedimentos, con un sólo equipo
instrumental.
A gran profundidad la pértiga no es práctica y
la plataforma está unida por cable (o módem acústico) al módulo
receptor que permanece a flote para el control remoto. El presente
nuevo método de medición directa (longitudes) respecto al fondo, da
una precisión muy superior a la de la tecnología estándar, con GPS y
sonar, para perfilar playas. El SONAR da la profundidad por
medición indirecta (tiempos, que se pasan a longitudes por medio de
una velocidad del sonido, V_{S}). Sus limitaciones mayores son
dos: que el "0", u origen de medida, es el plano de agua de
posición muy difícil de precisar, y que se usa una V_{S} constante
(de una densidad superficial) aunque suele ser variable en la
columna. En casos reales (estructura térmica de verano) puede
alcanzarse un error superior al 10% del fondo de escala (20%, por
ida y vuelta), al ser las aguas costeras un medio de densidad tan
anisótropa.
El diseño del presente invento, prácticamente,
no tiene nada en común con móviles de medición de playas conocidas
hasta ahora. Sus ventajas que vienen de un diseño de carácter
acuático en sentido estricto, con una razón peso/volumen mínima y
con forma óptima para regímenes de alto N_{\Re} (número de
Reynolds), son:
- \bullet
- forma, dimensiones y materiales inéditos, óptimos para operar en el ámbito costero, y a mayores profundidades, sobre todo en presencia de fuertes corrientes, unidireccionales (tipo de marea) u oscilatorias (tipo oleaje),
- \bullet
- peso muy reducido (transportable por una sola persona),
- \bullet
- construcción modular (montaje/desmontaje rápido y muy sencillo),
- \bullet
- rigidez estructural muy alta (indeformable, para medición de alta precisión),
- \bullet
- excelente penetración hidrodinámica (velocidad de desplazamiento, >1 m/s, y desacople de la acción del oleaje en la crítica zona de rompientes),
- \bullet
- operación rápida, de gran sencillez, y alto rendimiento (en modo "perfiles de playa" -con Estación Total- la precisión es mejor que 1 cm en X-Y-Z).
\vskip1.000000\baselineskip
El peso inicial puede alterarse con sencillez (a
más o a menos) según la aplicación. Lo que tienen en común los
métodos clásico y novedoso, para hacer perfiles de playas, es la
parte de topografía terrestre. Como extra, el método clásico -para
la parte marina (denominada batimetría, para profundidades
superiores a 1,20 m)- necesite una embarcación con equipamientos
complejos, así como un operativo y cálculos "a
posteriori" complicados.
El nuevo método puede realizar perfiles hasta
las profundidades de 6 (Flamenco) y 11 m (Estrella), manteniendo la
sencillez y alta precisión de la topografía terrestre. En resumen,
las ventajas de la invención son: necesitar un solo equipo con
medios sencillos y no dos (tierra-mar) con medios
muy complejos; alcanzar una precisión elevada (una mejora cercana a
2 órdenes de magnitud); obtener un perfil completo sin las típicas
discontinuidades tierra-mar; y facilitar una entrega
inmediata de los datos (sin la complejidad de las integraciones
-Campaña de Tierra/Campaña de Mar, posición/profundidad- y de las
correcciones de nivel del Mar, oleaje, etc.).
Para la mejor comprensión de cuanto queda
descrito en esta memoria se añaden unos dibujos en los que, tan sólo
a título de ejemplo, se representan casos prácticos de realización
de "Plataforma de fondo submarino configurable para mediciones
diversas, con opción de control remoto, y modos cautivo o
libre".
Figura 1, la plataforma en modalidad
"Flamenco", configurada para batimetría hasta 6 m de
profundidad con dos patas avante, con pértiga en dos tramos y sus
tres tirantes, más el Reflector IR de 360º (IRR) y un Flotador (FL)
antivuelco.
Figura 2, detalle de la plataforma fundamental y
sus componentes (sin pértiga), configurada para batimetría con 2
patas avante. Figura 3, placa basal deslizadora. Figura 4, la rueda
doble con el motor y engranaje.
Figura 5, plataforma para más de 11 m en modo
"Estrella", con dos ruedas y cable extensible (en su módulo de
almacenamiento) de unión al conjunto flotante de trasmisiones
(control y datos) y de posicionamiento (GPS u otro). En raso
necesario, como en presencia de fuertes corrientes en la columna de
agua, puede prescindirse del cable y comunicar por medio de módems
acústicos.
Hasta 6 m. en aluminio (tubos: A= 30x3,3
y B= 20x1,5 mm; pletinas de 8 a 6 mm). El trípode tiene como tronco
o núcleo un tubo A con dos placas horizontales soldadas en sus
extremos: la triangular central primaria (P1) con el vástago de
anclaje de la pértiga (VA) atornillado, y la secundaria (P2) en
posición inferior.
La placa 1ª tiene soldados 3 cilindros
(C1-3), a 120º, en los que se insertan tres tubos A
(de 1,5 m) que de la horizontal se curvan hasta la vertical a modo
de patas. Estos tubos se afirman por un pasador a otros tubos B
rectos (TR1-3) horizontales anclados a la placa 2ª
(P2). El conjunto se mantiene rígido por medio de tres finos cables
perimetrales (CP1 -3) de acero inoxidable con tensores
(T1-3).
Cada tubo-pata tiene soldado un
anclaje (A1-3) para uno de los tirantes que adrizan
la pértiga. Por abajo, llevan soldada una placa de calibrado
(Cal1-3) a la que se fija cada placa basal
deslizadora o "pie" (PB1-3) por tres tornillos
(en vértices de triángulo equilátero) regulables. Estos pies, en
forma de patín o miniski (Figs. 2-3), se deslizan
sobre la superficie sedimentaria del fondo sin alterarla.
Los anclajes tipo A1-3, sirven
como puntos de tracción y disponen de enganche para el arrastre,
tanto en la configuración "dos avante" como en la "uno
avante".
Hasta 11 m. en acero inoxidable
(varillas, de 7 mm soldada a roscada de 14 mm). Las placas
horizontales del tronco (1ª-2ª) se unen por 3 varillas de 7 mm en
vez de un tubo. La placa 1ª tiene soldadas 3 tubos a 120º para
acoger a las varillas curvadas de 7 mm (de 2 m) que se afianzan por
tuerca y tope en cada lado del tubo.
Como en el caso anterior, cada varilla tiene
soldado un anclaje (A1-3) para un tirante de la
pértiga que también sirve de enganche para el arrastre. En el
extremo inferior va soldada un tramo de varilla roscada de 14 mm,
vertical, para fijar las pequeñas placas de calibrado por su
orificio central roscado y con tuerca.
El resto es similar al de 6 m, con los tres
tornillos para fijar los pies o las ruedas. La pértiga es de un
material compuesto de tubo de aluminio anodizado de 20 mm con alma
de madera. Lleva un arreglo de 3 tirantes y crucetas para la
verticalidad.
Para >11 m (sin pértiga), la
plataforma puede ir unida por cable para el control y gestión de los
datos a un flotador que mantiene el módulo de comunicaciones
(control y datos), y de posición (Fig. 5) fuera del agua, en
comunicación visual (A).
También puede funcionar sin cable, efectuándose
las comunicaciones en modo acústico, a través de la columna de
agua, con módems al efecto (B).
Las dos primeras versiones anteriores sirven
para aplicaciones tipo estudios batimétricos de playas. Todas pueden
dar soporte a cualquier tipo de sensores ambientales, así como a
captadores de imagen (más las fuentes de iluminación, etc.). Si lo
requiere la aplicación, las placas basales deslizaderas pueden
substituirse por ruedas cilíndricas con motor de CC (con embrague)
en número de 2 ó 3. Las ruedas pueden acoger estructuras
antideslizantes.
El módulo controlador va alojado entre las
placas centrales. Las fuentes de alimentación eléctrica encajan bajo
la placa central 2ª.
Cada placa basal, o rueda, lleva elementos que
permiten ajustar sus inclinaciones y longitudes para mantenerse en
un mismo plano y que éste sea paralelo al plano principal que
define la placa central 1ª. Así, pueden efectuarse calibrados de
precisión en la forma y mantener la simetría respecto al plano
vertical que describe la pértiga en el desplazamiento de avance.
Si se usan combinaciones de ruedas y placas
basales, éstas requieren un suplemento alargador para mantenerse en
un mismo plano.
Claims (7)
1. Plataforma de fondo submarino configurable
pana mediciones diversas, con opción de control remoto, y modos
cautivo o libre, formada por un chasis con una estructura central
-un corto tubo vertical terminado en dos placas horizontales (P1 y
P2)- a cuya placa superior se afianzan tres tubos (o varillas)
curvados en "L" (aprox.) terminados en placas horizontales de
calibrado (Cal1-3); a ellas se unen a modo de pies
por medio de 3 tornillos bien las placas basales
(PB1-3), ó las ruedas, ó combinación de ambas, que
en cualquier caso se apoyan en un mismo plano base. Al calibrar se
ajustan tanto el paralelismo de los 4 planos -el de la placa 1ª
(P1), y los 3 planos de apoyo (PB1-3)- como las
distancias entre ellos para igualarlas. Los tubos curvados se fijan
a intervalos de 120º a la placa 1ª (P1) y se afirman por el otro
extremo con tres tubos separadores (TR1-3) que
irradian de la placa inferior (P2) más tres cables perimetrales
(CP1-3). La estructura de placas (y/o ruedas),
tubos (o varillas) y cables tiene un plano vertical de simetría
paralelo al vector del desplazamiento (normal al eje de giro de las
ruedas).
2. Plataforma de fondo submarino configurable
para mediciones diversas, con opción de control remoto, y modos
cautivo o libre, según la Reivindicación 1, con vástago de anclaje
(VA) para pértiga de materiales ligeros (fibra de carbono, o
aluminio, o madera-aluminio) con diámetros de 30, 25
y 20 mm, y con anclajes (A1-3) para los tirantes de
soporte de la pértiga.
3. Plataforma de fondo submarino configurable
para mediciones diversas, con opción de control remoto, y modos
cautivo o libre, según la Reivindicación 1, con tirantes para la
pértiga o bien de varilla de acero inoxidable de 3 mm roscada en los
extremos, o bien de cable de acero inoxidable o de nylon, con
diámetros de 1,5 a 2 mm. Las varillas roscadas andadas en
A1-3, o tensores, permiten ajustar la
perpendicularidad de la pértiga al plano de la placa 1ª (P1) y al
que describen las tres bases (PB1-3) que son
paralelos entre sí todos ellos.
4. Plataforma de fondo submarino configurable
para mediciones diversas, con opción de control remoto, y modos
cautivo o libre, según la Reivindicación 1, con bases de apoyo
(PB1-3) en forma de láminas adecuadas (espátula)
para deslizar sobre la superficie sedimentaria, con 6 huecos para 3
fijaciones (PB1-3) para la
bi-direccionalidad.
5. Plataforma de fondo submarino configurable
para mediciones diversas, con opción de control remoto, y modos
cautivo o libre, según la Reivindicación 1, con ruedas (Fig. 4) de
llanta bi-cilíndrica (sin neumático) directamente en
contacto con el fondo.
6. Plataforma de fondo submarino configurable
para mediciones diversas, con opción de control remoto, y modos
cautivo o libre, según la Reivindicación 1, con control remoto por
radio, o por cable (A), o por módem acústico (B), para el caso de la
configuración más de 11 m de profundidad, o combinación de los
anteriores.
7. Plataforma de fondo submarino configurable
para mediciones diversas, con opción de control remoto, y modos
cautivo o libre, según la Reivindicación 1, en configuración para
batimetría, o hidrografía, del fondo sedimentario con una pértiga
que porta un reflector de infrarrojos IRR sencillo, o múltiple
(360º), ó un DGPS-RTK, en su extremo visible, y que
al tener una altura conocida con gran precisión, por la
triangulación típica de la topografía convencional y aplicando una
Función de Transferencia que depende de dicha altura y de la
pendiente media del terreno, consigue con gran precisión las
coordenadas de posición y la cota del punto de intersección de la
proyección de la pértiga con el suelo.
Al desplazarla por una alineación determinada
con un cabestrante y cable, o por sus propios medios, describe
perfiles topográfico-batimétricos con estas
mediciones, que una vez integrados dan la superficie que es el
objetivo final de la campaña de mediciones.
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WO2010092203A1 (es) | 2010-08-19 |
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