ITMI20121871A1 - INDEPENDENT SUBMARINE SYSTEM FOR 4D ENVIRONMENTAL MONITORING - Google Patents
INDEPENDENT SUBMARINE SYSTEM FOR 4D ENVIRONMENTAL MONITORING Download PDFInfo
- Publication number
- ITMI20121871A1 ITMI20121871A1 IT001871A ITMI20121871A ITMI20121871A1 IT MI20121871 A1 ITMI20121871 A1 IT MI20121871A1 IT 001871 A IT001871 A IT 001871A IT MI20121871 A ITMI20121871 A IT MI20121871A IT MI20121871 A1 ITMI20121871 A1 IT MI20121871A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- vehicle
- underwater vehicle
- autonomous underwater
- modular autonomous
- station
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title description 29
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 title description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 36
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 17
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 10
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 10
- 230000009189 diving Effects 0.000 claims description 7
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 3
- 229910021654 trace metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 5
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 5
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 241000237852 Mollusca Species 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000008512 biological response Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 241000283153 Cetacea Species 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 230000005888 antibody-dependent cellular phagocytosis Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001139 pH measurement Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
- B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
- H05K5/06—Hermetically-sealed casings
- H05K5/069—Other details of the casing, e.g. wall structure, passage for a connector, a cable, a shaft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
- B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
- B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
- B63G2008/004—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned autonomously operating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
- B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
- B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
- B63G2008/008—Docking stations for unmanned underwater vessels, or the like
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/1826—Water organic contamination in water
- G01N33/1833—Oil in water
Description
SISTEMA SOTTOMARINO AUTONOMO PER IL MONITORAGGIO AMBIENTALE 4D AUTONOMOUS SUBMARINE SYSTEM FOR ENVIRONMENTAL MONITORING 4D
La presente invenzione si riferisce ad un sistema sottomarino autonomo per il monitoraggio ambientale in continuo, in sito, a lungo termine e ad ampio raggio, in particolare per la rilevazione di parametri ambientali in prossimità del fondale marino e lungo la colonna d’acqua. The present invention refers to an autonomous submarine system for continuous, on-site, long-term and wide-range environmental monitoring, in particular for the detection of environmental parameters near the seabed and along the water column.
Supervisionare i parametri ambientali in ambiente sottomarino rappresenta un’attività di particolare importanza, soprattutto in prossimità di zone a rischio come le aree di estrazione petrolifera. Supervising the environmental parameters in an underwater environment is an activity of particular importance, especially in the vicinity of areas at risk such as oil extraction areas.
Tradizionalmente per effettuare monitoraggi ambientali a mare vengono eseguite a cadenza periodica campagne di misura con calate di strumenti e prelievo di campioni per successive analisi di laboratorio. Questo approccio à ̈ chiaramente insufficiente a garantire la piena comprensione della dinamica dei fenomeni in corso e non à ̈ in grado di rilevare in tempo utile l’occorrenza di eventi anomali. Traditionally, in order to carry out environmental monitoring at sea, measurement campaigns are carried out periodically with the descent of instruments and sampling for subsequent laboratory analyzes. This approach is clearly insufficient to guarantee the full understanding of the dynamics of the phenomena in progress and is unable to detect the occurrence of anomalous events in a timely manner.
Dove sia richiesta una capacità di osservazione in continuo, sono impiegati osservatori sottomarini permanenti che, mediante idonee strumentazioni, raccolgono dati sull’ambiente circostante. Where continuous observation capacity is required, permanent submarine observatories are used which, using suitable instruments, collect data on the surrounding environment.
Questo approccio puntuale risulta utile per il monitoraggio di parametri relativi a fenomeni ambientali di lungo termine come terremoti, tsunami, vulcanismo, ma risulta difficilmente impiegabile per monitoraggi di ampio raggio. This punctual approach is useful for monitoring parameters relating to long-term environmental phenomena such as earthquakes, tsunamis, volcanism, but it is difficult to use for wide-ranging monitoring.
Per ovviare a questo inconveniente oggigiorno sono sempre più spesso impiegati veicoli sottomarini autonomi, noti nello stato dell’arte con il nome di AUV (Autonomous Underwater Vehicle). To overcome this drawback, autonomous submarine vehicles are increasingly used today, known in the state of the art as AUV (Autonomous Underwater Vehicle).
Questi veicoli sono generalmente equipaggiati con sistemi di propulsione e di comando per la movimentazione subacquea, e con vari strumenti di misura per la raccolta di dati concernenti l’ambiente sottomarino. These vehicles are generally equipped with propulsion and control systems for underwater handling, and with various measuring instruments for the collection of data concerning the underwater environment.
Gli AUV, se opportunamente programmati, permettono esplorazioni sottomarine su aree predefinite senza l’intervento umano per diverse ore. The AUVs, if properly programmed, allow underwater exploration on predefined areas without human intervention for several hours.
La durata di queste campagne esplorative à ̈ però condizionata dal livello di autonomia energetica del veicolo, che, al termine di ogni ricognizione, deve raggiungere una base per il recupero delle informazioni raccolte e la ricarica delle riserve d’energia. The duration of these exploratory campaigns is however conditioned by the level of energy autonomy of the vehicle, which, at the end of each reconnaissance, must reach a base for the recovery of the information collected and the recharge of the energy reserves.
Generalmente dette basi o stazioni sono posizionate in superficie per agevolare le operazioni che coinvolgono l’uomo, in particolare per una più semplice gestione delle operazioni di recupero dati, riconfigurazione e ricarica dei veicoli. Generally these bases or stations are positioned on the surface to facilitate operations involving humans, in particular for easier management of data recovery, reconfiguration and vehicle recharging operations.
Nello stato dell’arte sono altresì note stazioni sottomarine che permettono una gestione del veicolo in ambiente subacqueo. In the state of the art there are also known submarine stations that allow vehicle management in an underwater environment.
In particolare queste stazioni consentono la ricarica energetica del veicolo, la riconfigurazione dello stesso per la successiva ricognizione ed il caricamento/scaricamento dei dati raccolti dagli strumenti presenti a bordo. In particular, these stations allow the energy recharge of the vehicle, the reconfiguration of the same for the subsequent reconnaissance and the uploading / downloading of the data collected by the instruments on board.
Questa tecnica ha portato a un miglioramento del livello di autonomia dei veicoli che quindi possono continuare ad esplorare il fondale per un teorico tempo indefinito. This technique has led to an improvement in the level of autonomy of the vehicles which can therefore continue to explore the seabed for an indefinite theoretical time.
Ad esempio la domanda di brevetto US 2009/0095209 descrive una stazione sottomarina dotata di mezzi per accogliere un AUV, ricaricarne le batterie e scambiare con esso informazioni. For example, patent application US 2009/0095209 describes a submarine station equipped with means for receiving an AUV, recharging its batteries and exchanging information with it.
Questa soluzione permette lunghe esplorazioni interamente gestite in ambiente subacqueo. This solution allows long explorations entirely managed in an underwater environment.
Ulteriore esempio di stazione sottomarina per AUV à ̈ rappresentato dalla domanda di brevetto US 2009/0114140 nella quale à ̈ descritto un sistema a supporto delle operazioni subacquee. Questo sistema permette la gestione di AUV, ROV (Remotely Operated Vehicle) e HROV (Hybrid Remotely Operated Vehicle) dal punto di vista energetico, comunicativo e manutentivo. A further example of a submarine station for AUV is represented by the US patent application 2009/0114140 in which a system to support underwater operations is described. This system allows the management of AUV, ROV (Remotely Operated Vehicle) and HROV (Hybrid Remotely Operated Vehicle) from an energy, communication and maintenance point of view.
In particolare questi veicoli entrando in contatto con detto sistema, possono ricevere energia per le esplorazioni, scambiare informazioni, i.e. i dati raccolti dalle strumentazioni di bordo, ed essere sottoposti a manutenzione. In particular, these vehicles coming into contact with said system, can receive energy for explorations, exchange information, i.e. the data collected by the on-board instrumentation, and be subjected to maintenance.
Tuttavia questo sistema, nonché le attuali tecniche note nello stato dell’arte, non permettono di adattare la missione esplorativa del veicolo alle specifiche esigenze del momento, ed in particolare non permettono di riconfigurare la dotazione strumentale del veicolo in ambiente subacqueo. However this system, as well as the current techniques known in the state of the art, do not allow to adapt the exploratory mission of the vehicle to the specific needs of the moment, and in particular do not allow to reconfigure the instrumental equipment of the vehicle in an underwater environment.
Questo aspetto impone che, per ogni tipologia di esplorazione, debbano essere utilizzati veicoli equipaggiati a priori ad hoc. This aspect requires that, for each type of exploration, vehicles equipped ad hoc a priori must be used.
Questa mancanza di flessibilità dei metodi e sistemi noti nell’arte, limita l’autonomia di impiego delle attuali soluzioni esplorative in ambiente subacqueo. La Richiedente ha riscontrato che utilizzando stazioni subacquee per la ricarica energetica e lo scambio di comunicazioni con detti veicoli si risolve solo in parte la necessità di creare sistemi indipendenti e autonomi capaci di effettuare campagne esplorative subacquee di lungo periodo a ampio raggio. This lack of flexibility of the methods and systems known in the art limits the autonomy of use of current exploratory solutions in an underwater environment. The Applicant has found that using underwater stations for energy recharging and the exchange of communications with said vehicles only partially solves the need to create independent and autonomous systems capable of carrying out long-term, wide-range underwater exploration campaigns.
Nello stato dell’arte à ̈ inoltre noto l’utilizzo di veicoli subacquei autonomi costruiti secondo moduli, che consentono una certa flessibilità di allestimento del veicolo. Questa tecnica permette di realizzare AUV idonei a soddisfare differenti requisiti operativi. In the state of the art it is also known the use of autonomous underwater vehicles built according to modules, which allow a certain flexibility in setting up the vehicle. This technique allows to realize AUVs suitable to satisfy different operational requirements.
Ad esempio la domanda di brevetto WO 03/059734 descrive un AUV costruito con moduli meccanici che uniti tra loro formano un AUV rispondente alle specifiche esigenze esplorative del momento. For example, patent application WO 03/059734 describes an AUV constructed with mechanical modules which, when joined together, form an AUV responding to the specific exploratory needs of the moment.
In questo caso l’assemblaggio dei vari moduli costituenti l’AUV viene effettuato manualmente all’aria aperta e non in ambiente subacqueo. In this case, the assembly of the various modules making up the AUV is carried out manually in the open air and not in an underwater environment.
Con i veicoli subacquei autonomi a oggi noti, non risulta possibile una tempestiva ed autonoma modulabilità dell’AUV direttamente in ambiente subacqueo. La necessità di far riemergere dalle profondità l’AUV per poter aggiungere o modificare gli strumenti di bordo, rappresenta una notevole perdita di tempo, che limita fortemente la flessibilità operativa di questi sistemi. With the autonomous underwater vehicles known to date, a timely and autonomous modulation of the AUV directly in an underwater environment is not possible. The need to re-emerge the AUV from the depths in order to add or modify the on-board instruments represents a considerable waste of time, which severely limits the operational flexibility of these systems.
La Richiedente ha dunque ideato un veicolo subacqueo autonomo capace di ospitare uno o più moduli strumentali esterni intercambiabili direttamente in campo e senza richiedere intervento manuale di un operatore, in modo da consentire una completa adattabilità del mezzo alle specifiche esigenze esplorative del momento. The Applicant has therefore devised an autonomous underwater vehicle capable of hosting one or more external instrument modules interchangeable directly in the field and without requiring the manual intervention of an operator, in order to allow a complete adaptability of the vehicle to the specific exploratory needs of the moment.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati e in particolare quello di fornire un sistema sottomarino autonomo per l’esecuzione di monitoraggi a lungo termine, in continuo, in sito ed ampio raggio di parametri relativi all’ambiente marino, composto da una stazione subacquea multidisciplinare e da almeno un veicolo subacqueo autonomo, fra loro cooperanti al fine di consentire esplorazioni ambientali di vario genere. The purpose of the present invention is to obviate the aforementioned drawbacks and in particular to provide an autonomous submarine system for carrying out long-term, continuous, on-site and wide-ranging monitoring of parameters relating to the marine environment. , consisting of a multidisciplinary underwater station and at least one autonomous underwater vehicle, cooperating with each other in order to allow environmental explorations of various kinds.
In particolare per il monitoraggio dell’impatto ambientale di attività a mare, la caratterizzazione di siti inesplorati, il supporto alla gestione di aree inquinate, il monitoraggio dell’integrità delle strutture installate in ambiente subacqueo e la verifica dell’eventuale intrusione di terzi nell’area da monitorare. In particular for the monitoring of the environmental impact of activities at sea, the characterization of unexplored sites, the support for the management of polluted areas, the monitoring of the integrity of the structures installed in the underwater environment and the verification of any intrusion of third parties in the area to be monitored.
Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un veicolo subacqueo autonomo per esplorazioni ambientali di vario genere modulabile mediante moduli strumentali esterni attaccabili al corpo principale del veicolo. A further object of the present invention is to provide an autonomous underwater vehicle for environmental explorations of various kinds which can be modulated by means of external instrument modules which can be attached to the main body of the vehicle.
Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire una stazione sottomarina multidisciplinare dotata di mezzi e strumenti per effettuare vari tipi di rilevazioni ambientali. A further object of the present invention is to provide a multidisciplinary submarine station equipped with means and instruments for carrying out various types of environmental surveys.
Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire una stazione sottomarina multidisciplinare dotata di mezzi per gestire ed equipaggiare veicoli subacquei autonomi modulabili. A further object of the present invention is to provide a multidisciplinary submarine station equipped with means for managing and equipping modular autonomous underwater vehicles.
Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un metodo per il monitoraggio ambientale quadridimensionale in grado di rilevare dati in relazione al tempo lungo le 3 dimensioni dello spazio. A further object of the present invention is to provide a method for four-dimensional environmental monitoring capable of detecting data in relation to time along the 3 dimensions of space.
Questi e altri scopi secondo la presente invenzione sono raggiunti realizzando un sistema sottomarino autonomo per il monitoraggio ambientale 4D (quadridimensionale) come esposto nella rivendicazione 1, 18 e 40. These and other purposes according to the present invention are achieved by realizing an autonomous submarine system for 4D (four-dimensional) environmental monitoring as set forth in claims 1, 18 and 40.
Ulteriori caratteristiche del sistema sottomarino autonomo per il monitoraggio ambientale 4D sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti. Further features of the autonomous submarine system for 4D environmental monitoring are the subject of the dependent claims.
Le caratteristiche e i vantaggi di un sistema sottomarino autonomo per il monitoraggio ambientale 4D secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali: The characteristics and advantages of an autonomous submarine system for environmental monitoring 4D according to the present invention will be more evident from the following description, exemplifying and not limiting, referring to the attached schematic drawings in which:
- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica di una forma di realizzazione preferenziale di un sistema sottomarino autonomo per il monitoraggio ambientale 4D secondo la presente invenzione; Figure 1 is a schematic view of a preferential embodiment of an autonomous submarine system for environmental monitoring 4D according to the present invention;
- la figura 2 Ã ̈ una vista prospettica di una forma realizzativa preferita della stazione subacquea multidisciplinare posizionata sul fondale marino; - figure 2 is a perspective view of a preferred embodiment of the multidisciplinary underwater station positioned on the seabed;
- la figura 3a à ̈ una vista schematica di un veicolo subacqueo autonomo modulabile e di un modulo strumentale esterno ad esso attaccato; - figure 3a is a schematic view of a modular autonomous underwater vehicle and an external instrument module attached to it;
- la figura 3b à ̈ una vista prospettica di una forma realizzativa preferita del veicolo subacqueo autonomo modulabile mediante modulo strumentale esterno; Figure 3b is a perspective view of a preferred embodiment of the autonomous underwater vehicle which can be modulated by means of an external instrument module;
- la figure 4a à ̈ una vista prospettica sezionata del sistema di armamento del veicolo subacqueo autonomo e della zona di ormeggio per lo stesso, facenti parte della stazione subacquea multidisciplinare; - figure 4a is a sectional perspective view of the armament system of the autonomous underwater vehicle and of the mooring area for the same, which are part of the multidisciplinary diving station;
- la figure 4b à ̈ una vista prospettica del sistema di armamento equipaggiato con moduli strumentali e facente parte della stazione subacquea multidisciplinare; - figure 4b is a perspective view of the armament system equipped with instrument modules and forming part of the multidisciplinary underwater station;
- la figure 4c à ̈ una vista prospettica del modulo strumentale collegabile al veicolo subacqueo autonomo; - la figura 5 à ̈ una vista prospettica di una sezione verticale della stazione subacquea multidisciplinare in cui un veicolo subacqueo autonomo modulabile risulta ormeggiato per le operazioni di armamento mediante modulo strumentale esterno. - figure 4c is a perspective view of the instrument module that can be connected to the autonomous underwater vehicle; - figure 5 is a perspective view of a vertical section of the multidisciplinary underwater station in which a modular autonomous underwater vehicle is moored for arming operations by means of an external instrument module.
Con riferimento alle figure, viene mostrato un sistema sottomarino autonomo per il monitoraggio ambientale 4D, complessivamente indicato con 100. With reference to the figures, an autonomous submarine system for 4D environmental monitoring is shown, indicated as a whole with 100.
Costituisce un primo oggetto della presente invenzione un sistema sottomarino autonomo per il monitoraggio ambientale 100 comprendente una stazione subacquea multidisciplinare 101 dotata di strumentazione di bordo 202, almeno un veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 movimentabile all’interno di un’area da monitorare 107 lungo un percorso assegnato 106 e almeno un modulo strumentale esterno 206 collegabile a detto veicolo 102, in cui detta stazione subacquea multidisciplinare 101 à ̈ caratterizzata dal fatto di comprendere: A first object of the present invention is an autonomous submarine system for environmental monitoring 100 comprising a multidisciplinary underwater station 101 equipped with on-board instrumentation 202, at least one modular autonomous underwater vehicle 102 movable within an area to be monitored 107 along an assigned path 106 and at least one external instrument module 206 connectable to said vehicle 102, in which said multidisciplinary underwater station 101 is characterized in that it comprises:
- almeno una zona di ormeggio 204 atta ad ospitare detto veicolo 102; - at least one mooring area 204 adapted to house said vehicle 102;
- almeno un sistema di interfaccia 220 atto a comunicare con detto veicolo 102 ormeggiato; - at least one interface system 220 adapted to communicate with said moored vehicle 102;
- almeno un sistema di armamento 207 atto a fornire detti moduli strumentali 206 a detto veicolo 102 ormeggiato e comprendente almeno un’area di ricovero 208 atta all’archiviazione di detti moduli 206; - at least one armament system 207 suitable for supplying said instrumental modules 206 to said moored vehicle 102 and comprising at least one storage area 208 suitable for filing said modules 206;
- almeno un sistema di gestione 201 atto a gestire le funzionalità di detta stazione 101. - at least one management system 201 adapted to manage the functions of said station 101.
Tale area da monitorare 107 può essere una generica area sottomarina interessata da attività offshore in cui insistono infrastrutture di estrazione e di interfaccia dei giacimenti 103, condotte e cavi 105 di collegamento con una struttura di superficie 104 e quanto altro normalmente presente in un’area sottomarina interessata da attività oil&gas. This area to be monitored 107 can be a generic submarine area affected by offshore activities in which there are extraction and interface infrastructures of the fields 103, pipelines and cables 105 connecting with a surface structure 104 and anything else normally present in an area submarine involved in oil & gas activities.
In particolare la struttura di superficie 104 collegata mediante cavi e condotte 105 con l’area sottomarina, può essere una piattaforma galleggiante o una struttura ancorata al fondale marino. In particular, the surface structure 104 connected by cables and pipelines 105 with the underwater area, can be a floating platform or a structure anchored to the seabed.
In una forma preferita della presente invenzione detto veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 ispeziona detta area da monitorare 107 muovendosi lungo il percorso assegnato 106 secondo rotte preprogrammate o autonomamente calcolate dal veicolo stesso. In a preferred form of the present invention, said modular autonomous underwater vehicle 102 inspects said area to be monitored 107 moving along the assigned path 106 according to pre-programmed or autonomously calculated routes by the vehicle itself.
In particolare detto percorso assegnato 106 può essere costituito da traiettorie rette e/o traiettorie curve, percorse a profondità costante e/o variabile, preferibilmente compresa tra 0 e 1500 metri. In particular, said assigned path 106 may consist of straight and / or curved trajectories, traveled at a constant and / or variable depth, preferably between 0 and 1500 meters.
In una forma preferita della presente invenzione detta stazione subacquea multidisciplinare 101 comprende una struttura metallica 205, preferibilmente in lega di alluminio, capace di appoggiarsi sul fondale mediante gambe 210 dotate di piedi d’appoggio 212. In a preferred form of the present invention, said multidisciplinary underwater station 101 comprises a metal structure 205, preferably made of aluminum alloy, capable of resting on the seabed by means of legs 210 equipped with support feet 212.
Detta struttura 205 consente una protezione fisica da eventi accidentali della strumentazione di bordo 202, dei moduli strumentali 206, del veicolo subacqueo 102 quando ormeggiato nella stazione 101, e di quanto altro contenuto nella stazione 101. Said structure 205 allows physical protection from accidental events of the on-board instrumentation 202, of the instrument modules 206, of the underwater vehicle 102 when moored in station 101, and of anything else contained in station 101.
Detta struttura 205 permette altresì di contenere al suo interno il sistema di interfaccia 220, il sistema di armamento 207, il sistema di gestione 201, nonché le varie parti interne alla stazione subacquea multidisciplinare 101. Said structure 205 also allows to contain the interface system 220, the armament system 207, the management system 201, as well as the various internal parts of the multidisciplinary diving station 101.
In una forma preferita della presente invenzione detto veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 effettua campagne di monitoraggio in detta area da monitorare 107 raccogliendo dati sull’ambiente sottomarino e sull’integrità delle infrastrutture in esso operanti mediante strumenti installati a bordo del veicolo 102 e/o mediante detti moduli strumentali esterni 206. In a preferred form of the present invention, said modular autonomous underwater vehicle 102 carries out monitoring campaigns in said area to be monitored 107 by collecting data on the underwater environment and on the integrity of the infrastructures operating therein by means of instruments installed on board the vehicle 102 and / or through said external instrument modules 206.
In una forma preferita della presente invenzione detto sistema di armamento 207 fornisce a detto veicolo 102 il modulo 206 più idoneo allo scopo della missione di monitoraggio da operare, secondo le istruzioni ricevute da detto sistema di gestione 201. In a preferred form of the present invention, said weapon system 207 provides said vehicle 102 with the module 206 most suitable for the purpose of the monitoring mission to be operated, according to the instructions received from said management system 201.
In una forma preferita della presente invenzione detti moduli strumentali esterni 206 sono contenuti in un’area di ricovero 208, presente all’interno della struttura 205, dotata di strumenti elettromeccanici (non illustrati) che consentono la connessione/sconnessione dei moduli 206 dalla stazione. In particolare detti moduli strumentali 206 vengono stoccati in detta area di ricovero 208 e quando sono connessi a detta area di ricovero 208, possono essere ricaricati, configurati, programmati e gestiti mediante il sistema di gestione 201. In a preferred form of the present invention, said external instrument modules 206 are contained in a shelter area 208, present inside the structure 205, equipped with electromechanical instruments (not shown) which allow the connection / disconnection of the modules 206 from the railway station. In particular, said instrumental modules 206 are stored in said shelter area 208 and when they are connected to said shelter area 208, they can be reloaded, configured, programmed and managed by means of the management system 201.
In una forma particolare della presente invenzione detta area di ricovero 208 può essere un sistema automatizzato, preferibilmente a revolver (figura 4 b), che movimenta i moduli strumentali 206 per le operazioni di carico/scarico dal veicolo subacqueo 102, sulla base della missione esplorativa programmata o su comando dell’operatore remoto. In a particular form of the present invention, said shelter area 208 can be an automated system, preferably with a revolver (Figure 4 b), which moves the instrument modules 206 for loading / unloading operations from the underwater vehicle 102, on the basis of the exploratory mission programmed or on command of the remote operator.
Detti moduli strumentali 206, una volta sconnessi da detta area di ricovero 208, possono essere posizionati sul veicolo subacqueo 102 mediante mezzi elettromeccanici (non illustrati) presenti nel sistema di armamento 207. Said instrumental modules 206, once disconnected from said sheltering area 208, can be positioned on the underwater vehicle 102 by means of electromechanical means (not shown) present in the armament system 207.
In una forma preferita della presente invenzione detta stazione subacquea multidisciplinare 101 comprende una strumentazione di bordo 202, che può essere fissa 209 o mobile 213, atta a misurare almeno uno dei seguenti parametri: In a preferred form of the present invention, said multidisciplinary underwater station 101 comprises an on-board instrumentation 202, which can be fixed 209 or mobile 213, able to measure at least one of the following parameters:
- temperatura; - temperature;
- conducibilità elettrica; - electric conducibility;
- concentrazione e/o percentuale di saturazione dell’ossigeno disciolto; - concentration and / or percentage of saturation of dissolved oxygen;
- torbidità ; - turbidity;
- concentrazione e/o profilo del particolato in sospensione; - concentration and / or profile of the suspended particulate;
- fluorescenza (relativa ad esempio a clorofilla e CDOM); - fluorescence (relating for example to chlorophyll and CDOM);
- pH; - pH;
- concentrazione di gas disciolti (ad esempio CH4, H2S, CO2); - concentration of dissolved gases (for example CH4, H2S, CO2);
- concentrazione di idrocarburi (ad esempio PAH); - concentrazione di nutrienti (ad esempio nitrati, fosfati, silicati, ammoniaca); - concentration of hydrocarbons (for example PAH); - concentration of nutrients (for example nitrates, phosphates, silicates, ammonia);
- concentrazione di metalli in traccia; - concentration of trace metals;
- profilo di velocità e direzione della corrente marina; - sea current speed and direction profile;
- altezza e direzione dell’onda; - height and direction of the wave;
- livello di marea; - tide level;
- pressione dell’onda acustica i (ad esempio monitoraggio acustico della presenza e passaggio di specie marine quali cetacei tramite idrofon); - risposte biologiche di organismi viventi (ad esempio la frequenza di apertura/chiusura delle valve di molluschi appositamente strumentati). - acoustic wave pressure i (for example acoustic monitoring of the presence and passage of marine species such as cetaceans via hydrophone); - biological responses of living organisms (for example the frequency of opening / closing of the valves of specially instrumented molluscs).
In una forma realizzativa preferita della presente invenzione detta strumentazione di bordo fissa 209 à ̈ interamente contenuta all’interno della struttura 205, e comprende almeno un sensore 214 e almeno un’unità locale di controllo 215 preposta alla gestione di tutte le funzionalità dei sensori, ad esempio acquisizione, alimentazione, controllo, ecc.. In a preferred embodiment of the present invention, said fixed on-board instrumentation 209 is entirely contained within the structure 205, and comprises at least one sensor 214 and at least one local control unit 215 responsible for managing all the functions of the sensors, for example acquisition, power supply, control, etc.
In una forma realizzativa preferita della presente invenzione detta strumentazione di bordo mobile 213 differenzia rispetto alla strumentazione di bordo fissa 209 per la possibilità di allontanare la strumentazione di misura dalla stazione 101 grazie ad un involucro galleggiante 217, contenente al suo interno almeno un sensore, e ad un cavo 218 che ne impedisce il distacco dalla stazione 101. In a preferred embodiment of the present invention, said mobile on-board instrumentation 213 differs from the fixed on-board instrumentation 209 for the possibility of removing the measuring instrumentation from station 101 thanks to a floating casing 217, containing inside at least one sensor, and to a cable 218 which prevents it from being detached from station 101.
Detto cavo 218 permette, avvolgendosi per l’azione di un verricello 216, di riportare l’involucro galleggiante 217 dotato di sensori all’interno della stazione 101 per le attività di interfaccia con la stazione 101 stessa. Said cable 218 allows, by winding itself up by the action of a winch 216, to bring the floating casing 217 equipped with sensors inside station 101 for interface activities with station 101 itself.
Questo movimento verticale dell’involucro galleggiante 217 consente la profilazione della colonna d’acqua, rilevando, grazie ai sensori in esso contenuti, dati sull’ambiente sottomarino a differenti altezze dal fondale. This vertical movement of the floating casing 217 allows the profiling of the water column, detecting, thanks to the sensors it contains, data on the underwater environment at different heights from the seabed.
In una forma preferita della presente invenzione detta stazione subacquea multidisciplinare 101 comprende all’interno di detta struttura 205 un sistema di gestione 201, preposto alla gestione di tutte le funzionalità della stazione, in particolare la comunicazione tra le varie strumentazioni di bordo, l’interfaccia con una struttura di superficie 104, la distribuzione e regolazione dell’alimentazione elettrica, il monitoraggio di parametri tecnici del sistema (stato, allarmi ecc.), il prelievo e l’immagazzinamento dei dati raccolti dai vari strumenti, la configurazione e la scelta dei moduli strumentali esterni 206, nonché la programmazione delle missioni di monitoraggio. In a preferred form of the present invention, said multidisciplinary underwater station 101 comprises within said structure 205 a management system 201, responsible for managing all the functions of the station, in particular the communication between the various on-board instruments, the Interface with a surface structure 104, the distribution and regulation of the power supply, the monitoring of technical parameters of the system (status, alarms, etc.), the collection and storage of the data collected by the various instruments, the configuration and the choice of external instrumental modules 206, as well as the planning of monitoring missions.
In particolare detto sistema di gestione 201 può essere connesso con una struttura di superficie 104 tramite almeno un cavo ombelicale 211, che permette la trasmissione di dati e/o l’alimentazione energetica della stazione 101. In particular, said management system 201 can be connected with a surface structure 104 through at least one umbilical cable 211, which allows the transmission of data and / or the energy supply of station 101.
In una forma preferita della presente invenzione detta stazione subacquea multidisciplinare 101 comprende all’interno di detta struttura 205 una zona di ormeggio 204 atta a permettere l’ingresso/uscita ed il temporaneo ormeggio del veicolo 102 all’interno della stazione subacquea 101. In a preferred form of the present invention, said multidisciplinary underwater station 101 comprises inside said structure 205 a mooring area 204 suitable for allowing entry / exit and temporary mooring of the vehicle 102 inside the underwater station 101 .
L’ingresso e l’uscita del veicolo 102 in questa zona di ormeggio 204 sono agevolati da opportuni dispositivi di guida, scelti tra: sistemi di posizionamento acustico, telecamere, luci, sensori di prossimità 219, paratie di imboccatura. The entry and exit of the vehicle 102 in this mooring area 204 are facilitated by suitable guiding devices, chosen from: acoustic positioning systems, cameras, lights, proximity sensors 219, entrance bulkheads.
In particolare detti dispositivi di guida facenti parte di detta zona di ormeggio 204, possono essere connessi al sistema di gestione 201. In particular, said guiding devices forming part of said mooring area 204, can be connected to the management system 201.
Preferibilmente detta zona di ormeggio 204 può comprendere un piano orizzontale su cui il veicolo 102 si appoggia una volta entrato nella stazione 101, e un’apertura 203 nel piano orizzontale attraverso cui il sistema di armamento 207 collega i moduli strumentali 206 al veicolo 102 ormeggiato. Preferably said mooring area 204 can comprise a horizontal plane on which the vehicle 102 rests once it has entered the station 101, and an opening 203 in the horizontal plane through which the rigging system 207 connects the instrument modules 206 to the moored vehicle 102 .
È da notare che quando il veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 à ̈ posizionato nella zona di ormeggio 204 detto sistema di interfaccia 220 di detta stazione consente l’esecuzione di almeno una delle seguenti operazioni: It should be noted that when the modular autonomous underwater vehicle 102 is positioned in the mooring area 204 said interface system 220 of said station allows the execution of at least one of the following operations:
- comunicazione dati tra veicolo 102 e stazione 101; - ricarica delle batterie 312 del veicolo 102. - data communication between vehicle 102 and station 101; - charging the batteries 312 of the vehicle 102.
In una forma realizzativa preferita della presente invenzione detto sistema di interfaccia 220 Ã ̈ costituito da mezzi di connessione diretta quali prese di collegamento o elementi di contatto. In a preferred embodiment of the present invention said interface system 220 consists of direct connection means such as connection sockets or contact elements.
In una forma realizzativa alternativa detto sistema di interfaccia 220 tra detta stazione 101 e detto veicolo 102 Ã ̈ costituito da mezzi di comunicazione senza fili. In questa particolare soluzione le batterie 312 di detto veicolo 102 possono essere ricaricate mediante sistemi ad induzione elettromagnetica. In an alternative embodiment, said interface system 220 between said station 101 and said vehicle 102 is constituted by wireless communication means. In this particular solution, the batteries 312 of said vehicle 102 can be recharged by means of electromagnetic induction systems.
È da notare che detti sistemi ad induzione sono noti nell’arte e disponibili al tecnico del ramo senza un onere maggiore rispetto al normale lavoro di routine. Costituisce un secondo oggetto della presente invenzione un veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 dotato di sensori di misura di bordo 311, comprendente almeno un propulsore di avanzamento 302, almeno un propulsore ausiliario di posizionamento fine 305,306,307, uno scafo 301, almeno un modulo elettronico di controllo 313, almeno una riserva energetica 312, almeno un sistema di collegamento 308, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi per ancorare 317 almeno un modulo strumentale esterno 206 in cui detto modulo strumentale esterno 206 à ̈ dotato di almeno un sensore di misura 314. It should be noted that said induction systems are known in the art and available to the person skilled in the art without a greater burden than normal routine work. A second object of the present invention is a modular autonomous underwater vehicle 102 equipped with on-board measurement sensors 311, comprising at least one advance thruster 302, at least one auxiliary fine positioning thruster 305,306,307, a hull 301, at least one electronic control module 313 , at least one energy reserve 312, at least one connection system 308, characterized in that it comprises means for anchoring 317 at least one external instrument module 206 in which said external instrument module 206 is equipped with at least one measurement sensor 314.
In una forma preferita della presente invenzione detti propulsori di avanzamento 302 e di posizionamento fine 305,306,307 sono ad elica ed azionati da almeno un motore 310 interno allo scafo 301, preferibilmente detto motore 310 Ã ̈ elettrico. In a preferred form of the present invention said propulsors 302 and fine positioning 305,306,307 are propeller and driven by at least one motor 310 inside the hull 301, preferably said motor 310 is electric.
In particolare i propulsori laterali 305, frontali 306 e superiori/inferiori 307 servono per un dislocamento fine del veicolo 102 nello spazio, conferendo a questo un’ampia possibilità di manovra e di posizionamento. Le manovre del veicolo 102 possono essere ulteriormente agevolate da uno o più timoni di governo 303. In particular, the lateral thrusters 305, front 306 and upper / lower 307 serve for a fine displacement of the vehicle 102 in space, giving it a wide range of maneuvering and positioning possibilities. The maneuvers of the vehicle 102 can be further facilitated by one or more steering rudders 303.
In una forma preferita della presente invenzione detto scafo 301 Ã ̈ realizzato in materiale non corrodibile, preferibilmente in materiale composito. In a preferred form of the present invention said hull 301 is made of non-corrodible material, preferably of composite material.
I componenti interni che devono operare in aria come il modulo elettronico di controllo 313 e la riserva energetica 312 sono alloggiati in uno o più recipienti stagni 309 realizzati preferibilmente in titanio e capaci di sopportare elevate pressioni, preferibilmente fino a 300 bar. The internal components that must operate in air such as the electronic control module 313 and the energy reserve 312 are housed in one or more watertight vessels 309 preferably made of titanium and capable of withstanding high pressures, preferably up to 300 bar.
In una forma preferita della presente invenzione detti sensori di misura di bordo 311 effettuano misurazioni di almeno uno dei seguenti parametri: In a preferred form of the present invention said edge measurement sensors 311 perform measurements of at least one of the following parameters:
- temperatura; - temperature;
- conducibilità elettrica; - electric conducibility;
- concentrazione e/o percentuale di saturazione dell’ossigeno disciolto; - concentration and / or percentage of saturation of dissolved oxygen;
- torbidità ; - turbidity;
- fluorescenza (relativa a clorofilla e/o CDOM); - fluorescence (relative to chlorophyll and / or CDOM);
- pH; - pH;
- concentrazione di gas disciolti (ad esempio CH4, H2S, CO2); - concentration of dissolved gases (for example CH4, H2S, CO2);
- concentrazione di idrocarburi (ad esempio PAH). In particolare detti sensori di misura di bordo 311 presenti all’interno dello scafo 301 possono comunicare con l’ambiente marino mediante una o più bocchette 304 presenti sullo scafo stesso. - concentration of hydrocarbons (for example PAH). In particular, said onboard measurement sensors 311 present inside the hull 301 can communicate with the marine environment by means of one or more outlets 304 present on the hull itself.
In una forma preferita della presente invenzione detti mezzi di ancoraggio 317 possono essere mezzi ad azionamento elettromeccanico che permettono l’aggancio del modulo 206 al veicolo 102. In a preferred form of the present invention said anchoring means 317 can be electromechanically operated means which allow the coupling of the module 206 to the vehicle 102.
Detto veicolo 102 può comprendere mezzi di comunicazione (non illustrati) con il modulo strumentale esterno 206, consentendo uno scambio di informazioni bidirezionale finalizzato alla sincronizzazione dei dati rilevati dai vari sensori, nonché un eventuale scambio energetico. Said vehicle 102 may comprise means of communication (not shown) with the external instrument module 206, allowing a bidirectional exchange of information aimed at synchronizing the data detected by the various sensors, as well as a possible energy exchange.
In una forma preferita della presente invenzione detto veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 comprende un sistema di collegamento 308 capace di interfacciarsi con un sistema di interfaccia 220 per lo scambio di comunicazioni tra il veicolo 102 e la stazione subacquea 101. Detto sistema di collegamento 308 permette inoltre la ricarica delle riserve energetiche di bordo 312. In a preferred form of the present invention, said modular autonomous underwater vehicle 102 comprises a connection system 308 capable of interfacing with an interface system 220 for the exchange of communications between the vehicle 102 and the underwater station 101. Said connection system 308 also allows recharging of on-board energy reserves 312.
In una forma preferita della presente invenzione detto veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 può comprendere un modulo elettronico di controllo 313 che gestisce il funzionamento ed il controllo dei propulsori, dei sensori di bordo 311, delle riserve energetiche 312, dei mezzi di ancoraggio 317, del sistema di collegamento 308 e di eventuali mezzi di comunicazione con il modulo strumentale esterno 206. In a preferred form of the present invention, said modular autonomous underwater vehicle 102 can comprise an electronic control module 313 which manages the operation and control of the thrusters, of the on-board sensors 311, of the energy reserves 312, of the anchoring means 317, of the system connection 308 and any means of communication with the external instrument module 206.
In una particolare forma realizzativa della presente invenzione detta riserva energetica 312 Ã ̈ una batteria elettrica, preferibilmente una batteria agli ioni di litio o ai polimeri di litio. In a particular embodiment of the present invention said energy reserve 312 is an electric battery, preferably a lithium ion or lithium polymer battery.
È da notare che il veicolo può essere realizzato con una forma dello scafo 301 appiattita ed in particolare con una superficie inferiore piana per facilitare l’appoggio del veicolo 102 sulla stazione subacquea multidisciplinare 101 o sul fondale. It should be noted that the vehicle can be made with a flattened hull shape 301 and in particular with a flat bottom surface to facilitate the support of the vehicle 102 on the multidisciplinary diving station 101 or on the seabed.
In particolare, nel caso di accostamento del veicolo 102 alla stazione 101, la superficie inferiore dello scafo 301 permette un agevole appoggio al piano della zona di ormeggio 204, consentendo al sistema di armamento 207 di intervenire sul veicolo attraverso l’apertura 203 del piano. In particular, in the case of the vehicle 102 approaching the station 101, the lower surface of the hull 301 allows an easy support on the floor of the mooring area 204, allowing the armament system 207 to intervene on the vehicle through the opening 203 of the floor .
In una forma preferita della presente invenzione detto modulo strumentale esterno 206 dotato di sensori di misura 314 può comprendere: In a preferred form of the present invention said external instrument module 206 equipped with measurement sensors 314 can comprise:
- mezzi di raccordo 319; - means of connection 319;
- mezzi di comunicazione 320; - means of communication 320;
- un guscio 318; - a shell 318;
- un’unità di controllo 316. - a control unit 316.
In forma particolare della presente invenzione detto modulo strumentale esterno 206 comprende almeno una fonte energetica interna 315, preferibilmente una batteria elettrica. In particular form of the present invention, said external instrument module 206 comprises at least one internal energy source 315, preferably an electric battery.
In una forma preferita della presente invenzione l’unità di controllo 316 e la fonte energetica 315 possono essere contenute in uno o più recipienti stagni 321 interni al guscio 318 e capaci di sopportare le elevate pressioni sottomarine. In a preferred form of the present invention the control unit 316 and the energy source 315 can be contained in one or more watertight vessels 321 inside the shell 318 and capable of withstanding the high submarine pressures.
Preferibilmente detto recipiente stagno 321 Ã ̈ realizzato in titanio. Preferably said watertight container 321 is made of titanium.
È da notare che detta unità di controllo 316, detti sensori 314 e detta fonte energetica interna 315, sono contenuti all’interno di detto guscio 318 per una migliore protezione da eventuali urti e per assicurare un’adeguata idrodinamicità al veicolo. Preferibilmente detto guscio 318 à ̈ realizzato in materiale composito o altro materiale non corrodibile. It should be noted that said control unit 316, said sensors 314 and said internal energy source 315, are contained inside said shell 318 for better protection from possible impacts and to ensure adequate hydrodynamics to the vehicle. Preferably said shell 318 is made of composite material or other non-corrodible material.
In una forma preferita della presente invenzione detti mezzi di raccordo 319 permettono l’aggancio del modulo strumentale 206 al sistema di armamento 207 della stazione subacquea multidisciplinare 101 o al veicolo 102, garantendone un accoppiamento solidale durante il dislocamento del veicolo 102 in acqua. In a preferred form of the present invention, said connecting means 319 allow the coupling of the instrument module 206 to the armament system 207 of the multidisciplinary underwater station 101 or to the vehicle 102, ensuring an integral coupling thereof during the displacement of the vehicle 102 in the water.
In una forma particolare della presente invenzione detti mezzi di raccordo 319 possono essere meccanici o elettromeccanici comandati da detta unità di controllo 316 o costituiti da scanalature opportunamente sagomate presenti sul guscio 318. In a particular form of the present invention said connecting means 319 can be mechanical or electromechanical controlled by said control unit 316 or consisting of suitably shaped grooves present on the shell 318.
In una forma preferita della presente invenzione detti mezzi di comunicazione 320 consentono lo scambio di informazioni e/o la fornitura di energia con strutture esterne quali il veicolo 102 o il sistema di armamento 207 della stazione subacquea multidisciplinare 101. In a preferred form of the present invention said communication means 320 allow the exchange of information and / or the supply of energy with external structures such as the vehicle 102 or the weapon system 207 of the multidisciplinary diving station 101.
In una forma particolare della presente invenzione detti mezzi di comunicazione 320 permettono la sincronizzazione delle misure effettuate dai sensori 314 con quelle effettuate dai sensori di bordo 311 di detto veicolo 102. In a particular form of the present invention said communication means 320 allow the synchronization of the measurements carried out by the sensors 314 with those carried out by the on-board sensors 311 of said vehicle 102.
In una forma preferita della presente invenzione detta unità di controllo 316 controlla il funzionamento dei sensori di misura 314, la regolazione e la distribuzione dell’alimentazione energetica, e l’interfaccia con il veicolo 102. In a preferred form of the present invention said control unit 316 controls the operation of the measurement sensors 314, the regulation and distribution of the energy supply, and the interface with the vehicle 102.
In una forma preferita della presente invenzione detto sensore di misura 314 installato in detto modulo strumentale esterno 206 può essere scelto tra le seguenti tipologie di sensori: In a preferred form of the present invention, said measurement sensor 314 installed in said external instrument module 206 can be selected from the following types of sensors:
- ottico (fotocamere, videocamere); - optical (cameras, video cameras);
- acustico (sonar, ecoscandagli); - acoustic (sonar, echo sounders);
- analizzatore automatico di idrocarburi; - automatic hydrocarbon analyzer;
- analizzatore automatico di fenoli; - automatic phenol analyzer;
- analizzatore automatico di metalli in traccia; - automatic trace metal analyzer;
- analizzatore automatico di nutrienti. - automatic nutrient analyzer.
Costituisce un terzo oggetto della presente invenzione un metodo di monitoraggio ambientale 4D in ambiente sottomarino comprendente una stazione subacquea multidisciplinare 101 in accordo con la presente invenzione, almeno un modulo strumentale esterno 206 in accordo con la presente invenzione e almeno un veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 in accordo con la presente invenzione, caratterizzato dalle seguenti fasi: A third object of the present invention is a 4D environmental monitoring method in a submarine environment comprising a multidisciplinary underwater station 101 in accordance with the present invention, at least one external instrument module 206 in accordance with the present invention and at least one modular autonomous underwater vehicle 102 in agreement with the present invention, characterized by the following phases:
- selezione e fornitura di almeno un modulo strumentale esterno 206 al veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 da parte della stazione subacquea multidisciplinare 101; - selection and supply of at least one external instrument module 206 to the modular autonomous underwater vehicle 102 by the multidisciplinary underwater station 101;
- ancoraggio del modulo strumentale esterno 206 al veicolo subacqueo autonomo modulabile 102; - anchoring of the external instrument module 206 to the modular autonomous underwater vehicle 102;
- allontanamento del veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 e del modulo strumentale esterno 206 ad esso ancorato dalla stazione subacquea multidisciplinare 101; - removal of the modular autonomous underwater vehicle 102 and of the external instrument module 206 anchored to it from the multidisciplinary underwater station 101;
- ricognizione di monitoraggio del veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 e del modulo strumentale esterno 206 ad esso ancorato lungo un percorso predefinito o calcolato in tempo reale in base ai rilievi effettuati dai sensori; - monitoring survey of the modular autonomous underwater vehicle 102 and of the external instrument module 206 anchored to it along a predefined path or calculated in real time on the basis of the measurements made by the sensors;
- misura e raccolta di dati sull’ambiente sottomarino da parte dei sensori presenti nel veicolo subacqueo autonomo 102 e nel modulo strumentale esterno 206 ad esso ancorato; - measurement and collection of data on the underwater environment by the sensors present in the autonomous underwater vehicle 102 and in the external instrument module 206 anchored to it;
- rientro del veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 alla stazione subacquea multidisciplinare 101; - recupero da parte della stazione subacquea multidisciplinare 101 di detti dati raccolti; - return of the modular autonomous underwater vehicle 102 to the multidisciplinary diving station 101; - recovery by the multidisciplinary diving station 101 of said collected data;
- ricarica da parte della stazione subacquea multidisciplinare 101 delle batterie del veicolo subacqueo autonomo modulabile 102; - recharging by the multidisciplinary underwater station 101 of the batteries of the modular autonomous underwater vehicle 102;
- ormeggio del veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 entro la stazione subacquea multidisciplinare 101 fino alla successiva missione di ricognizione; - misura e raccolta di dati sull’ambiente sottomarino da parte della strumentazione di bordo 202 della stazione subacquea multidisciplinare 101; - mooring of the modular autonomous underwater vehicle 102 within the multidisciplinary underwater station 101 until the next reconnaissance mission; - measurement and collection of data on the underwater environment by the instrumentation 202 of the multidisciplinary underwater station 101;
- elaborazione dell’insieme di dati raccolti dal veicolo subacqueo autonomo modulabile 102, dal modulo strumentale esterno 206 e dalla strumentazione di bordo 202 per analisi sull’ambiente sottomarino. - processing of the set of data collected by the modular autonomous underwater vehicle 102, by the external instrument module 206 and by the on-board instrumentation 202 for analysis on the underwater environment.
In una forma preferita della presente invenzione detto metodo permette il monitoraggio ambientale associando detti dati raccolti all’istante di rilevazione ed alla posizione di rilevamento. In a preferred form of the present invention, said method allows environmental monitoring by associating said collected data to the instant of detection and to the detection position.
In una forma preferita della presente invenzione detti dati raccolti rappresentano misure di almeno uno dei seguenti parametri: In a preferred form of the present invention said collected data represent measurements of at least one of the following parameters:
- temperatura; - temperature;
- conducibilità elettrica; - electric conducibility;
- concentrazione e/o percentuale di saturazione dell’ossigeno disciolto; - concentration and / or percentage of saturation of dissolved oxygen;
- torbidità ; - turbidity;
- concentrazione e/o profilo del particolato in sospensione; - concentration and / or profile of the suspended particulate;
- fluorescenza (relativa ad esempio a clorofilla e CDOM); - fluorescence (relating for example to chlorophyll and CDOM);
- pH; - pH;
- concentrazione di gas disciolti (ad esempio CH4, H2S, CO2); - concentration of dissolved gases (for example CH4, H2S, CO2);
- concentrazione di idrocarburi; - concentration of hydrocarbons;
- concentrazione di nutrienti; - concentration of nutrients;
- concentrazione di metalli in traccia; - concentration of trace metals;
- concentrazione di fenoli; - concentration of phenols;
- profilo di velocità e direzione della corrente marina; - sea current speed and direction profile;
- altezza e direzione dell’onda; - height and direction of the wave;
- livello di marea; - tide level;
- pressione dell’onda acustica (ad esempio per monitoraggio acustico della presenza e passaggio di specie marine quali cetacei tramite idrofoni); - risposte biologiche di organismi viventi (ad esempio la frequenza di apertura/chiusura valve di molluschi appositamente strumentati); - acoustic wave pressure (for example for acoustic monitoring of the presence and passage of marine species such as cetaceans via hydrophones); - biological responses of living organisms (for example the frequency of opening / closing valves of specially instrumented molluscs);
- immagini ottiche e/o acustiche, ad esempio del fondale marino e delle infrastrutture oggetto di ispezione. - optical and / or acoustic images, for example of the seabed and of the inspected infrastructures.
In una forma preferita del presente metodo detto percorso prescelto può essere individuato autonomamente dal sistema di gestione 201 sulla base di mappe preimpostate o sulla base di elaborazioni effettuate in tempo reale sui dati raccolti, o in alternativa à ̈ imposto da un sistema di superficie (non illustrato) collegato con la stazione 101. In a preferred form of the present method, said chosen path can be identified autonomously by the management system 201 on the basis of preset maps or on the basis of elaborations carried out in real time on the data collected, or alternatively it is imposed by a surface system (not illustrated) connected to station 101.
In una forma preferita della presente invenzione detti dati raccolti in funzione del tempo, forniscono, previa elaborazione, una visione complessiva, ossia 4D (quadridimensionale), dell’ambiente sottomarino monitorato. In a preferred form of the present invention, said data collected as a function of time, provide, after processing, an overall view, ie 4D (four-dimensional), of the monitored submarine environment.
Esempio Example
Allo scopo à ̈ stato utilizzato un sistema sottomarino autonomo 100 posizionato all’interno di un’area 107 interessata da attività oil&gas collocata sul fondale marino secondo la figura 1, in cui un veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 si muove lungo un percorso 106 definito a priori sulla base del posizionamento delle infrastrutture 103 e delle tubature 105 che connettono dette infrastrutture alla piattaforma situata in superficie 104. For this purpose, an autonomous submarine system 100 was used, positioned inside an area 107 affected by oil & gas activities located on the seabed according to figure 1, in which a modular autonomous underwater vehicle 102 moves along a defined path 106 a priori on the basis of the positioning of the infrastructures 103 and of the pipes 105 which connect said infrastructures to the platform located on the surface 104.
Durante la missione esplorativa 106 il veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 acquisisce dati relativi all’ambiente marino e all’integrità delle infrastrutture in esso operanti per mezzo dei sensori installati a bordo e/o presenti sul modulo strumentale 206, rientrando, al termine della missione, nella stazione subacquea multidisciplinare 101 posizionata a fondo mare. During the exploration mission 106, the modular autonomous underwater vehicle 102 acquires data relating to the marine environment and the integrity of the infrastructures operating in it by means of the sensors installed on board and / or present on the instrument module 206, returning, at the end of the mission, in the multidisciplinary underwater station 101 located at the bottom of the sea.
In particolare l’area da monitorare con detto sistema sottomarino autonomo 100 si estende per circa 4 km di larghezza e 4 km di lunghezza ed à ̈ situata ad una profondità di circa 1000 metri. In particular, the area to be monitored with said autonomous submarine system 100 extends for about 4 km in width and 4 km in length and is located at a depth of about 1000 meters.
La stazione subacquea multidisciplinare 101 include una struttura in metallo 205 secondo la figura 2, che risulta saldamente posizionata sul fondale marino grazie a quattro gambe d’appoggio 210 dotate di altrettanti piedi d’appoggio 212. The multidisciplinary underwater station 101 includes a metal structure 205 according to figure 2, which is firmly positioned on the seabed thanks to four support legs 210 equipped with as many support feet 212.
All’interno di detta struttura 205, che ha una base 5x5 metri e un’altezza di 3,5 metri, sono disposti vari sistemi necessari al funzionamento della stazione. In particolare la stazione prevede un sistema di controllo 201 che attraverso un cavo ombelicale 211 comunica con la piattaforma galleggiante 104. Inside this structure 205, which has a 5x5 meter base and a height of 3.5 meters, various systems are arranged which are necessary for the functioning of the station. In particular, the station provides a control system 201 which communicates with the floating platform 104 through an umbilical cable 211.
Questo sistema di controllo 201 invia informazioni sulle missioni di monitoraggio effettuate e riceve informazioni di configurazione su quelle future. This control system 201 sends information on the monitoring missions carried out and receives configuration information on future ones.
Inoltre il sistema di controllo 201 gestisce la distribuzione e la regolazione dell’alimentazione elettrica ricevuta tramite cavo ombelicale 211 dalla struttura di superficie. In addition, the control system 201 manages the distribution and regulation of the electrical supply received via the umbilical cable 211 from the surface structure.
Il sistema di controllo 201 gestisce anche la comunicazione con le varie strumentazioni di bordo, raccogliendo i dati misurati e immagazzinandoli prima dell’elaborazione. The control system 201 also manages communication with the various on-board instruments, collecting the measured data and storing them before processing.
Detto sistema di controllo 201 garantisce inoltre il controllo dei vari parametri tecnici di sistema (stato, allarmi, ecc.). Said control system 201 also guarantees the control of the various technical parameters of the system (status, alarms, etc.).
La stazione 101 presenta al suo interno due tipologie di strumentazione di bordo 202, di tipo fisso 209 e di tipo mobile 213, che permettono la misurazione di alcuni parametri dell’ambiente subacqueo. Station 101 has two types of on-board instrumentation 202, fixed type 209 and mobile type 213, which allow the measurement of some parameters of the underwater environment.
Qui si seguito sono riportati alcuni dei sensori impiegati per la strumentazione di bordo. Here are some of the sensors used for the on-board instrumentation.
Sensore conduttività , temperatura e profondità per la misura della temperatura, conducibilità elettrica e parametri da questi derivati (salinità , densità , velocità del suono). In particolare à ̈ stato impiegato un sensore CTD SBE-16 della società Seabird Electronics. Conductivity, temperature and depth sensor for measuring temperature, electrical conductivity and parameters derived from these (salinity, density, speed of sound). In particular, an SBE-16 CTD sensor from Seabird Electronics was used.
Sensore per la misura della concentrazione e/o percentuale di saturazione dell’ossigeno disciolto di tipo ottico. In particolare à ̈ stato utilizzato un sensore modello 4330F della società AADI. Optical sensor for measuring the concentration and / or saturation percentage of dissolved oxygen. In particular, a sensor model 4330F from the AADI company was used.
Sensore per la misura della torbidità mediante lunghezze d’onde nella zona del blu. In particolare à ̈ stato impiegato un sensore modello ECO-NTU della società WETLABS. Sensor for the measurement of turbidity by wavelengths in the blue zone. In particular, an ECO-NTU sensor model from the WETLABS company was used.
Sensore per la concentrazione e profilo di articolato in sospensione del tipo ad alta frequenza acustica. In particolare à ̈ stato impiegato un sensore modello AQUAscat 1000 della società Aquatec. Sensor for the concentration and profile of articulated in suspension of the high acoustic frequency type. In particular, a sensor model AQUAscat 1000 from the company Aquatec was used.
Fluorimetro per la misura della fluorescenza, ad esempio della clorofilla e CDOM. In particolare à ̈ stato impiegato un fluorimetro modello ECO FL della società WETLABS. Fluorometer for the measurement of fluorescence, for example of chlorophyll and CDOM. In particular, an ECO FL fluorometer model from the WETLABS company was used.
Sensore di misura del pH. In particolare à ̈ stato utilizzato un sensore modello SBE-27 della Seabird Electronics. PH measurement sensor. In particular, a sensor model SBE-27 from Seabird Electronics was used.
Sensore di misura della concentrazione di metano disciolto. In particolare à ̈ stato impiegato un sensore modello METS della società Franatec. Dissolved methane concentration measurement sensor. In particular, a sensor model METS from the company Franatec was used.
Sensore di misura della concentrazione di idrocarburi. In particolare à ̈ stato utilizzato un sensore modello HydroC della società Contros. Hydrocarbon concentration measurement sensor. In particular, a HydroC sensor from the Contros company was used.
Sensore di misura della concentrazione di nutrienti: nitrati, fosfati, silicati, ammoniaca. In particolare à ̈ stato utilizzato un sensore in sito di nutrienti modello NAS3-X della società Envirotech Instruments. Sensore di misura della concentrazione di metalli in traccia quali Cu, Pb, Cd, Zn, Mn e Fe. In particolare à ̈ stata utilizzata una sonda voltametrica subacquea modello VIP della società Idronaut. Sensor for measuring the concentration of nutrients: nitrates, phosphates, silicates, ammonia. In particular, an on-site sensor of nutrients model NAS3-X from the company Envirotech Instruments was used. Sensor for measuring the concentration of trace metals such as Cu, Pb, Cd, Zn, Mn and Fe. In particular, an underwater voltmeter probe model VIP from the Idronaut company was used.
Sensore di misura del profilo di velocità e direzione della corrente marina. In particolare à ̈ stato impiegato un sensore Acoustic Doppler Current Profiler modello Workhorse Monitor ADCP della società RD Instruments. Sensore di misura del livello di marea. In particolare à ̈ stato impiegato un sensore di profondità ad alta pressione serie 8CB della società Paroscientific. Sensor for measuring the speed and direction of the sea current profile. In particular, an Acoustic Doppler Current Profiler sensor model Workhorse Monitor ADCP from RD Instruments was used. Tide level measurement sensor. In particular, an 8CB series high pressure depth sensor from the Paroscientific company was used.
Sensore per la misura della pressione dell’onda acustica. In particolare à ̈ stato impiegato un idrofono modello TC-4042 della società RESON. Sensor for measuring the pressure of the acoustic wave. In particular, a hydrophone model TC-4042 from the RESON company was used.
Sensore di misura sulle risposte biologiche dei molluschi. In particolare à ̈ stato impiegato un sistema sviluppato dalla società Biota Guard; Measuring sensor on the biological responses of molluscs. In particular, a system developed by the Biota Guard company was used;
Per quanto riguarda la strumentazione mobile 213, questa comprende un involucro galleggiante 217 realizzato in materiale composito, contenente uno o più sensori di misura. L’involucro 217, essendo spingente in acqua, permette l’esecuzione di profilazioni lungo la colonna d’acqua. As regards the mobile instrumentation 213, this comprises a floating casing 217 made of composite material, containing one or more measurement sensors. The casing 217, being pushed into the water, allows the execution of profiles along the water column.
Una volta effettuate queste operazioni, un verricello elettrico 216 riavvolge il cavo 218 che collega l’involucro galleggiante 217 alla stazione 101, riposizionando la strumentazione mobile 213 all’interno della struttura 205. Once these operations have been carried out, an electric winch 216 rewinds the cable 218 that connects the floating casing 217 to the station 101, repositioning the mobile instrumentation 213 inside the structure 205.
Al contrario, la strumentazione fissa 209 risulta solidalmente vincolata alla struttura 205, ma sostituibile in caso di necessità per mezzo di un normale intervento sottomarino a mezzo ROV dotato di adeguato braccio manipolatore. On the contrary, the fixed instrumentation 209 is solidly linked to the structure 205, but can be replaced in case of need by means of a normal submarine intervention by means of a ROV equipped with an adequate manipulator arm.
La stazione 101 contiene all’interno della struttura una zona di ormeggio 204, secondo le figure 2, 4a e 5, comprendente un piano orizzontale di dimensioni indicative 4000x2000 mm capace di accogliere agevolmente il veicolo subacqueo autonomo modulabile 102. Station 101 contains within the structure a mooring area 204, according to figures 2, 4a and 5, comprising a horizontal plane of indicative dimensions 4000x2000 mm capable of easily accommodating the modular autonomous underwater vehicle 102.
Detta zona di ormeggio 204 include inoltre alcuni strumenti che intervengono a supporto del veicolo 102 per facilitarne il posizionamento all’interno della stazione 101. In particolare nella zona di ormeggio 204 sono installati alcuni sistemi di posizionamento acustico e sensori di prossimità 219 che rilevano l’avvicinamento del veicolo 102 alla zona in questione. La zona di ormeggio 204 presenta inoltre un’apertura 203 nel piano orizzontale di appoggio attraverso la quale vengono installati sul veicolo 102 i moduli strumentali esterni 206. Said mooring area 204 also includes some instruments which intervene to support the vehicle 102 to facilitate its positioning inside station 101. In particular, in the mooring area 204 some acoustic positioning systems and proximity sensors 219 are installed which detect the € ™ approach of vehicle 102 to the area in question. The mooring area 204 also has an opening 203 in the horizontal support plane through which the external instrument modules 206 are installed on the vehicle 102.
Il veicolo 102 entrando nella stazione 101 si posiziona sul piano della zona di ormeggio 204 in una particolare posizione che permette alle sistema di armamento 207 di operare agevolmente sul veicolo 102, attraverso l’apertura del piano 203, per il recupero e sostituzione del modulo strumentale esterno 206. Upon entering the station 101, the vehicle 102 is positioned on the mooring area 204 in a particular position that allows the armament system 207 to operate easily on the vehicle 102, through the opening of the plane 203, for the recovery and replacement of the module external instrumental 206.
In particolare il sistema di armamento 207 posiziona il modulo strumentale 206 distaccato dal veicolo 102 all’interno dell’area di ricovero 208 e riceve istruzioni dal sistema di controllo 201 per il prelievo di un nuovo modulo strumentale esterno 206 da posizionare sul veicolo 102. In particular, the armament system 207 positions the instrument module 206 detached from the vehicle 102 inside the shelter area 208 and receives instructions from the control system 201 for the removal of a new external instrument module 206 to be placed on the vehicle 102 .
All’interno dell’area di ricovero 208 sono contenuti tutti i moduli strumentali esterni 206 disponibili, ed in particolare sono contenuti in un sistema a carosello che ruotando agevola il prelievo del modulo 206 prescelto per la missione di monitoraggio da effettuare; i restanti moduli 206 restano connessi al carosello per le operazioni di ricarica e configurazione. Inside the hospitalization area 208 there are all the external instrumental modules 206 available, and in particular they are contained in a carousel system which, by rotating, facilitates the removal of the module 206 chosen for the monitoring mission to be carried out; the remaining 206 modules remain connected to the carousel for recharging and configuration operations.
Una volta prelevato il modulo strumentale 206, il sistema di armamento 207 porta il modulo strumentale in corrispondenza dei mezzi di ancoraggio 317 presenti sotto al veicolo 102 e poi esegue l’operazione di aggancio del modulo esterno 206 al veicolo 102. Once the instrumental module 206 has been taken, the arming system 207 brings the instrumental module to the anchoring means 317 present under the vehicle 102 and then performs the operation of hooking the external module 206 to the vehicle 102.
Il modulo strumentale esterno 206 utilizzato, presenta dei mezzi di raccordo 319 che sporgono rispetto al guscio 318, come rappresentato in figura 4c. The external instrument module 206 used has connecting means 319 which protrude with respect to the shell 318, as shown in Figure 4c.
Questi mezzi di raccordo 319 permettono l’aggancio del modulo sia al sistema di armamento 207 che ai mezzi di ancoraggio 317 del veicolo. These connecting means 319 allow the module to be hooked both to the armament system 207 and to the anchoring means 317 of the vehicle.
In particolare il guscio 318 del modulo strumentale esterno 206 à ̈ stato realizzato in materiale composito. I componenti interni al modulo che devono operare in aria, quali l’unità di controllo 316 e la fonte energetica interna 315, sono contenuti in un recipiente stagno 321 capace di sopportare elevate pressioni. In particular, the shell 318 of the external instrument module 206 was made of composite material. The internal components of the module that must operate in the air, such as the control unit 316 and the internal energy source 315, are contained in a watertight container 321 capable of withstanding high pressures.
Il modulo strumentale esterno 206 presenta una forma cilindrica con estremità piane e raggiunge in alcune configurazioni i 1500 mm di lunghezza e i 250 mm di diametro. The external instrument module 206 has a cylindrical shape with flat ends and in some configurations reaches 1500 mm in length and 250 mm in diameter.
Una volta che il modulo 206 Ã ̈ stato posizionato correttamente dal sistema di armamento 207, i mezzi di ancoraggio 317 bloccano il modulo strumentale esterno 206 al veicolo 102. Once the module 206 has been correctly positioned by the weapon system 207, the anchoring means 317 locks the external instrument module 206 to the vehicle 102.
Solo successivamente i mezzi elettromeccanici del sistema di armamento 207 rilasciano il modulo 206 ritornando in posizione di riposo. Only subsequently do the electromechanical means of the arming system 207 release the module 206 returning to the rest position.
Il modulo strumentale 206 presenta inoltre un idoneo raccordo, che funge da mezzo di comunicazione 320, per lo scambio di informazioni e dati con il veicolo 102 o con la stazione subacquea 101. The instrument module 206 also has a suitable connection, which acts as a means of communication 320, for the exchange of information and data with the vehicle 102 or with the underwater station 101.
Questo raccordo permette lo scambio di informazioni in ingresso ed in uscita con il modulo 206. This connection allows the exchange of incoming and outgoing information with module 206.
In particolare quando il modulo 206 risulta agganciato al veicolo 102 mediante i mezzi di ancoraggio 317, il mezzo di comunicazione 320 entra in contatto con il mezzo di connessione (non illustrato) del veicolo subacqueo autonomo modulabile 102. In particular, when the module 206 is coupled to the vehicle 102 by the anchoring means 317, the communication means 320 comes into contact with the connection means (not shown) of the modular autonomous underwater vehicle 102.
Attraverso questa connessione gli strumenti 311 e 314 vengono sincronizzati in modo da ottenere una misurazione univoca in funzione del tempo. Through this connection the instruments 311 and 314 are synchronized in order to obtain a unique measurement as a function of time.
Il veicolo subacqueo autonomo modulabile 102 utilizzato presenta un scafo 301 avente forma appiattita per meglio consentire l’appoggio sul fondale e sul piano 204 della stazione 101 e include una serie di propulsori che permettono lo spostamento del mezzo nelle tre dimensioni (figura 3b). In particolare i propulsori di avanzamento 302 sono due e risultano posizionati a poppa del veicolo 102, mentre i propulsori ausiliari laterali sono due posteriori 305 e quattro frontali 306 e risultano disposti sui due lati del veicolo 102. Infine i propulsori ausiliari superiori ed inferiori 307 sono due per ogni lato e risultano posizionati a prua e a poppa del veicolo 102. Tutti i propulsori sono azionati da motori elettrici. L’insieme di tutti i propulsori permette al veicolo la massima flessibilità di spostamento e di posizionamento nello spazio ed inoltre la possibilità di stabilizzare orizzontalmente il veicolo 102 durante la marcia. The modular autonomous underwater vehicle 102 used has a hull 301 having a flattened shape to better allow it to rest on the seabed and on the plane 204 of station 101 and includes a series of thrusters that allow the vehicle to be moved in three dimensions (Figure 3b). In particular, the advance thrusters 302 are two and are positioned aft of the vehicle 102, while the lateral auxiliary thrusters are two rear 305 and four front 306 and are arranged on the two sides of the vehicle 102. Finally, the upper and lower auxiliary thrusters 307 are two on each side and are positioned forward and aft of the vehicle 102. All the propellers are driven by electric motors. The combination of all the engines allows the vehicle the maximum flexibility of displacement and positioning in space and also the possibility of stabilizing the vehicle 102 horizontally during travel.
I propulsori sono alimentati con batterie ricaricabili agli ioni di litio 312 capaci di garantire almeno 8 ore di autonomia. The engines are powered by 312 rechargeable lithium-ion batteries capable of guaranteeing at least 8 hours of autonomy.
Il timone di governo 303 consente inoltre di agevolare le manovre e di impostare le traiettorie da seguire durante le esplorazioni di monitoraggio 106. The steering rudder 303 also makes it possible to facilitate maneuvers and to set the trajectories to be followed during monitoring explorations 106.
I sensori di bordo 311 del veicolo 102 possono comunicare con l’ambiente marino mediante delle bocchette 304 presenti sullo scafo 301. The on-board sensors 311 of the vehicle 102 can communicate with the marine environment through outlets 304 present on the hull 301.
Il veicolo 102 raggiunge le dimensioni: 3750 x 1500 x 750 mm (lunghezza x larghezza x altezza) Vehicle 102 reaches dimensions: 3750 x 1500 x 750 mm (length x width x height)
I sensori di bordo 311 del veicolo 102 ed i sensori di misura 314 del modulo strumentale esterno 206 consentono la misurazione di numerosi parametri in relazione al tempo ad alla posizione. In particolare il veicolo à ̈ dotato di strumentazione di bordo per misurare i seguenti parametri: The on-board sensors 311 of the vehicle 102 and the measurement sensors 314 of the external instrument module 206 allow the measurement of numerous parameters in relation to time and position. In particular, the vehicle is equipped with on-board instrumentation to measure the following parameters:
- temperatura, conducibilità elettrica e pressione, tramite la sonda CTD SBE-49 della SeaBird - temperature, electrical conductivity and pressure, using the SeaBird SBE-49 CTD probe
- torbidità tramite sensore ECO NTU della WETLABS - turbidity through WETLABS ECO NTU sensor
- fluorescenza per clorofilla e CDOM tramite il sensore ECO FL della WETLABS - fluorescence for chlorophyll and CDOM through the WETLABS ECO FL sensor
- concentrazione di ossigeno disciolto e percentuale di saturazione tramite il sensore 4330F della AADI - dissolved oxygen concentration and saturation percentage through the AADI 4330F sensor
- concentrazione volumetrica di idrocarburi PAH tramite il sensore HydroC della CONTROS - volumetric concentration of PAH hydrocarbons via the CONTROS HydroC sensor
Il modulo strumentale esterno 206 attaccabile al veicolo e selezionabile, a seconda del programma di missione, prevede le seguenti soluzioni: The external instrument module 206, which can be attached to the vehicle and can be selected, according to the mission program, includes the following solutions:
• Modulo di prelievo di campioni d’acqua, equipaggiato con il campionatore automatico Aqua Monitor della società Envirotech Instruments â € ¢ Module for taking water samples, equipped with the Aqua Monitor automatic sampler from Envirotech Instruments
• Modulo da osservazione, da utilizzarsi per leakage detection o per ispezione visiva di infrastrutture sottomarine quali ad esempio flowlines, manifolds, PLEMS etc. E’ allestito con strumenti per il monitoraggio dei seguenti parametri/dati: â € ¢ Observation module, to be used for leakage detection or for visual inspection of subsea infrastructures such as flowlines, manifolds, PLEMS etc. It is equipped with tools for monitoring the following parameters / data:
- immagini e video rilevati tramite videocamera a colori ad alta risoluzione INSPECTOR HD prodotta dalla società ROS (Remote Ocean Systems); - images and videos recorded by means of a high resolution INSPECTOR HD color video camera produced by the company ROS (Remote Ocean Systems);
- concentrazione di metano rilevata tramite il sensore METS della società Franatech; - concentrazione volumetrica di idrocarburi PAH rilevata tramite il sensore HydroC della società CONTROS; - methane concentration measured by the METS sensor of the Franatech company; - volumetric concentration of PAH hydrocarbons detected by the HydroC sensor of the company CONTROS;
- presenza di sostanze traccianti rilevata mediante il sistema di misura ottica Bowtech impiegante la lampada LED-540 lamp e la telecamera monocromatica 600TVL. • Modulo d’analisi di inquinanti, per la misurazione in sito dei seguenti parametri: - presence of tracing substances detected by the Bowtech optical measurement system using the LED-540 lamp and the 600TVL monochrome camera. â € ¢ Pollutant analysis module, for on-site measurement of the following parameters:
- concentrazioni di metalli in traccia tramite la sonda VIP della società Idronaut; - trace metal concentrations through the VIP probe of the Idronaut company;
- concentrazione di idrocarburi specifici tramite uno o più analizzatori; - concentration of specific hydrocarbons through one or more analyzers;
- concentrazione di fenoli tramite analizzatore; - concentration of phenols by means of an analyzer;
- concentrazione di nutrienti tramite il sensore NAS3-X della società Envirotech Instruments; - concentration of nutrients through the NAS3-X sensor of the company Envirotech Instruments;
• Modulo per survey acustici impiegante il sonar ad apertura sintetica Prosas Surveyor prodotto dalla Applied Signal Technology Inc. â € ¢ Acoustic survey module using Prosas Surveyor synthetic aperture sonar produced by Applied Signal Technology Inc.
È chiaro, infine, che il sistema così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche. Finally, it is clear that the system thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are part of the invention; furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements. In practice, the materials used, as well as the dimensions, can be any according to the technical requirements.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT001871A ITMI20121871A1 (en) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | INDEPENDENT SUBMARINE SYSTEM FOR 4D ENVIRONMENTAL MONITORING |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT001871A ITMI20121871A1 (en) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | INDEPENDENT SUBMARINE SYSTEM FOR 4D ENVIRONMENTAL MONITORING |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITMI20121871A1 true ITMI20121871A1 (en) | 2014-05-01 |
Family
ID=47471913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT001871A ITMI20121871A1 (en) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | INDEPENDENT SUBMARINE SYSTEM FOR 4D ENVIRONMENTAL MONITORING |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITMI20121871A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2744694A1 (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-14 | Ifremer | UNDERWATER VEHICLE QUASI UNDERWATER SELF-PROPELLED AND RADIO-CONTROLLED |
| WO2012156425A2 (en) * | 2011-05-17 | 2012-11-22 | Eni S.P.A. | Autonomous underwater system for 4d environmental monitoring |
-
2012
- 2012-10-31 IT IT001871A patent/ITMI20121871A1/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2744694A1 (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-14 | Ifremer | UNDERWATER VEHICLE QUASI UNDERWATER SELF-PROPELLED AND RADIO-CONTROLLED |
| WO2012156425A2 (en) * | 2011-05-17 | 2012-11-22 | Eni S.P.A. | Autonomous underwater system for 4d environmental monitoring |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ITMI20110859A1 (en) | INDEPENDENT SUBMARINE SYSTEM FOR 4D ENVIRONMENTAL MONITORING | |
| Kaminski et al. | 12 days under ice–an historic AUV deployment in the Canadian High Arctic | |
| US11442191B2 (en) | System and method for deploying ocean bottom seismic nodes using a plurality of underwater vehicles | |
| CN107024244A (en) | Marine site hydrate mining environment three-dimensional monitoring system | |
| AU2011205031A1 (en) | Unmanned underwater vehicle and method for operating an unmanned underwater vehicle | |
| CN111942550B (en) | Three-dimensional mobile monitoring system for sea area hydrate exploitation environment | |
| EP2802092A1 (en) | System and method for seafloor exploration | |
| RU2563074C1 (en) | Underwater robotic complex | |
| Xiang et al. | Research progresses on equipment technologies used in safety inspection, repair, and reinforcement for deepwater dams | |
| CN205418033U (en) | Modularization is remote -controlled robot under water | |
| ITMI20121871A1 (en) | INDEPENDENT SUBMARINE SYSTEM FOR 4D ENVIRONMENTAL MONITORING | |
| US20220364899A1 (en) | Systems and methods for determining sludge levels in wastewater reservoirs | |
| Wenzhöfer et al. | TRAMPER-An autonomous crawler for long-term benthic oxygen flux studies in remote deep sea ecosystems | |
| RU110066U1 (en) | REPLACEABLE ROBOTIC COMPLEX FOR CARRYING OUT MEASURING AND UNDERWATER TECHNICAL WORKS | |
| Behar et al. | MSLED: The micro subglacial lake exploration device | |
| Bonin-Font et al. | Towards a new methodology to evaluate the environmental impact of a marine outfall using a lightweight AUV | |
| Grasso et al. | Clean sea hybrid ROV/AUV for asset integrity operations | |
| Ferreira et al. | TURTLE—Systems and technologies for deep ocean long term presence | |
| Gasparoni et al. | Towards Automatic, Continuous and Long-Term Asset Integrity and Environmental Monitoring in Offshore Scenarios: Clean-Sea Project | |
| Bellingham et al. | Demonstration of a high-performance, low-cost autonomous underwater vehicle | |
| Venusamy et al. | Systematic analysis of application challenges with ROV components | |
| Waniek | Cruise report rv poseidon cruise no. 470 [pos470], from 25.05. 2014 to 15.06. 2014, malaga (spain)-funchal (portugal) | |
| Kalwa | Towards Underwater Inspection Using AUVs: A review on the state of the art and technology taking the autonomous inspection of the “Albstollen” as challenging use case | |
| Wróbel | Underwater Vehicles’ Applications in Offshore Industry | |
| Stangeland | Subsea standalone vehicle system for Snorre |