ES2352490A1 - Plataforma de fondo submarino configurable para mediciones diversas, con opción de control remoto, y modos cautivo o libre. - Google Patents

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.

Antecedentes de la invención respecto a la configuración para perfiles de playas

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.

Descripción de la invención

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:

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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),

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peso muy reducido (transportable por una sola persona),

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construcción modular (montaje/desmontaje rápido y muy sencillo),

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rigidez estructural muy alta (indeformable, para medición de alta precisión),

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excelente penetración hidrodinámica (velocidad de desplazamiento, >1 m/s, y desacople de la acción del oleaje en la crítica zona de rompientes),

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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).

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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.).

Breve descripción de los dibujos

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.

Descripción de dos realizaciones preferidas para distintas profundidades

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.