PT87468B - BOIA MARITIMA SERVING A BIDIRECTIONAL RELAY BETWEEN A SUBMARINE CAPACITY ISSUED-RECEIVER OF ULTRASONIC SIGNS AND A GROUND BASE - Google Patents
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Abstract
Description
COMMUNAUTÉ EUROPEÉNNE DE L’ÉNÉRGIE ATOMIQUE (EURATOM)COMMUNAUTÉ EUROPEÉNNE DE L’ÉNÉRGIE ATOMIQUE (EURATOM)
BOIA MARÍTIMA QUE SERVE DE RELÉ BIDIRECCIONAL ENTREMARITIME BUOY THAT BIDIRECTIONAL RELAY BETWEEN
UMA CÁPSULA SUBMARINA EMISSORA-RECEPTORA DEA SUBMARINE SENDER-RECEIVER CAPSULE
SINAIS ULTRASSÓNICOS E UMA BASE TERRESTREULTRASONIC SIGNS AND A GROUND BASE
A presente invenção refere-se a uma bóia marítima que serve de relê bidireccional entre uma cápsula submarina emissora-receptora de sinais ultrassónicos e uma base terrestre, compreendendo um emissor acústico para transmitir comandos a uma cápsula submarina, hidrofones para receber sinais acústicos da cápsula, meios de amplificação e de codificaçao que fornecem, em resposta a estes sinais, sinais digitais, um sistema de emissão/recepção radioelêctricas e meios de alimentação electrica.The present invention relates to a marine buoy that serves as a bidirectional relay between an underwater transmitter-receiver capsule of ultrasonic signals and a terrestrial base, comprising an acoustic emitter to transmit commands to an underwater capsule, hydrophones to receive acoustic signals from the capsule, amplification and coding means that provide, in response to these signals, digital signals, a radioelectric emission / reception system and electrical power means.
Durantes estes últimos anos, navios de pesquisa têm efectuado medições oceanográficas para aprofundar os conhecimentos sobre o fundo do mar às grandes profundidades. Para isso, depuseram-se cápsulas de medição no solo e os dados recolhidos pela cápsula foram transmitidos para o navio, quer por um cabo ou por um canal de transmissão ultrassónica. Os dados assim adquiridos são de valor limitado porque, por um lado, apenas dão uma imagem instantânea, não podendo o navio manter-se num lugar senão durante um intervalo de tem2 po limitado e, por outro lado, os equipamentos de bordo não permitem muitas vezes senão uma avaliação preliminar dos dados adquiridos, fazendo-se a avaliação definitiva apenas depois da viagem com o auxílio de computadores potentes num centro de investigação terrestre.During the past few years, research vessels have been carrying out oceanographic measurements to deepen the knowledge about the seabed at great depths. For this, measuring capsules were deposited on the ground and the data collected by the capsule were transmitted to the ship, either by a cable or by an ultrasonic transmission channel. The data thus acquired is of limited value because, on the one hand, it only gives an instant image, and the ship cannot remain in one place for a limited time and, on the other hand, the on-board equipment does not allow many sometimes if not a preliminary assessment of the acquired data, the final assessment being made only after the trip with the aid of powerful computers in a terrestrial research center.
A presente invenção tem pois por objecto proporcionar uma bóia marítima que serve de relê entre uma fonte submarina de sinais ultrassónicos e um centro terrestre, e que pode manter-se operativa, sem manutenção, durante anos. Esta bóia deve pois ser susceptível de transmitir - em tempo real - os resultados de medida da cápsula submarina para um centro terrestre de avaliação que pode eventualmente ser distante de mais de 5 000 Km.The present invention therefore aims to provide a marine buoy that serves as a relay between an underwater source of ultrasonic signals and a terrestrial center, and which can remain operational, without maintenance, for years. This buoy must therefore be capable of transmitting - in real time - the measurement results of the underwater capsule to an onshore assessment center that may possibly be more than 5,000 km away.
Este objectivo é alcançado por meio de uma bóia marítima tal como a que atrás se especificou, que é caracterizada por os meios de amplificação e de codificação estarem associados a uma memória que permite armazenar os sinais mais recentes ou os seus equivalentes digitais durante algumas horas sob o controlo de um computador, por o sistema de emissão radioeléctrica compreender uma antena omnidireccional de ligação com um satélite geostacionário e por os meios de alimentação compreenderem acumuladores carregados por painéis solares.This objective is achieved by means of a marine buoy such as the one specified above, which is characterized by the means of amplification and encoding being associated with a memory that allows the most recent signals or their digital equivalents to be stored for a few hours under the control of a computer, because the radio emission system comprises an omnidirectional antenna for connection to a geostationary satellite and the power means comprise accumulators charged by solar panels.
No que respeita a formas de realização preferidas, faz-se referência às reivindicações secundárias.With regard to preferred embodiments, reference is made to the secondary claims.
Descreve-se a seguir com mais pormenor a presente invenção com o auxílio de um exemplo de realização preferido e com referência aos desenhos anexos, cujas figu3The present invention is described in more detail below with the aid of a preferred embodiment and with reference to the accompanying drawings, the figures of which
ras representam:ras represent:
A fig. 1, um esquema de comunicação entre uma bóia segundo a presente invenção e uma base terrestre e entre uma bóia e uma cápsula submarina;Fig. 1, a communication scheme between a buoy according to the present invention and a land base and between a buoy and an underwater capsule;
A fig. 2, esquematicamente uma bóia segundo a presente invenção; eFig. 2, schematically a buoy according to the present invention; and
A fig. 3, um esquema do equipamento de instrumentação da referida bóia.Fig. 3, a schematic of the instrumentation equipment of said buoy.
Na fig. 1 vê-se uma cápsula com instrumentos, que está colocada nos sedimentos (2) no fundo do mar. Em alternativa, e em função do objecto da investigação, a cápsula pode ser colocada no fundo do mar ou flutuar na água a uma certa altura.In fig. 1 there is a capsule with instruments, which is placed in the sediments (2) on the seabed. Alternatively, and depending on the subject of the investigation, the capsule can be placed on the seabed or floated in the water at a certain height.
Esta cápsula compreende um emissor/receptor de sinais ultrassónicos que comunica com órgão análogos numa bóia (3), a saber emissores ultrassónicos (4) e hidrofones ultrassónicos (5). A bóia flutua à superfície do mar e é an( corada mecanicamente. A bóia está provida de antenas omnidireccionais que permitem enviar dados de medição para um satélite (6) na gama das micro-ondas e comunicar directamente com uma base terrestre (7) na gama das ondas curtas.This capsule comprises an emitter / receiver of ultrasonic signals that communicates with analogous organs in a float (3), namely ultrasonic emitters (4) and ultrasonic hydrophones (5). The buoy floats on the sea surface and is an (mechanically colored. The buoy is equipped with omnidirectional antennas that allow measurement data to be sent to a satellite (6) in the microwave range and to communicate directly with a terrestrial base (7) in the short wave range.
Na fig. 2, vê-se com mais pormenor a estrutura mecânica da bóia (3) da fig. 1. Esta bóia compreende um tubo metálico (8), com o comprimento de 5 metros e com a largura de 60 cm, que contêm um peso de 1 500 Kg na sua parte inferior e uma câmara de aparelhagem (9) na sua parte superior.In fig. 2, the mechanical structure of the buoy (3) of fig. 1. This buoy comprises a metallic tube (8), with a length of 5 meters and a width of 60 cm, which contains a weight of 1 500 kg at its bottom and a rigging chamber (9) at its top .
Esta câmara aloja baterias de acumuladores e a electrónica. O tubo (8) está fixado num flutuador (10) com um diâmetro de 2 nu e com uma altura de 2 m , que está cheio de espuma de poliuretano. Acima do nível da água (11), eleva-se um pilão (12) de 4 metros de altura, que suporta painéis amarelos de aviso (13), painéis solares (14), um reflector de radar (15) para aviso dos barcos, uma fonte luminosa (16), uma antena (17) para um sistema passivo de navegação por satélite, uma antena omnidireccional (18) para emitir sinais de dados para o satélite (6) e uma antena (19) para a comunicação bidireccional directa por ondas curtas com a base terrestre.This camera houses accumulator batteries and electronics. The tube (8) is attached to a float (10) with a diameter of 2 nu and a height of 2 m, which is filled with polyurethane foam. Above the water level (11), a 4 meter high pylon (12) rises, which supports yellow warning panels (13), solar panels (14), a radar reflector (15) for warning boats , a light source (16), an antenna (17) for a passive satellite navigation system, an omnidirectional antenna (18) for sending data signals to the satellite (6) and an antenna (19) for direct bidirectional communication by short waves with the land base.
A instrumentação da bóia está representada na fig. 3.The instrumentation of the buoy is shown in fig. 3.
A mesma está agrupada em torno de um computador (20), que supervisiona o fluxo de dados para um certo número de unidades periféricas, e vice-versa, isto ê;It is grouped around a computer (20), which supervises the flow of data to a number of peripheral units, and vice versa, that is;
- um circuito de emissão (21) que alimenta a antena (19) de ligação com o satélite (6),- an emission circuit (21) that feeds the antenna (19) connecting to the satellite (6),
- um circuito de emissão/recepção (22) que estabelece através da antena (18) a ligação bidireccional em ondas curtas com a base terrestre (7),- an emission / reception circuit (22) which establishes, via the antenna (18) the bidirectional connection in short waves with the terrestrial base (7),
- captadores (23) colocados directamente na bóia e medindo por exemplo valores meteorológicos ou geoquímicos da água,- pickups (23) placed directly on the buoy and measuring, for example, meteorological or geochemical values of water,
- um sistema (24) de emissão ou de recepção dos sinais de localização de alta frequência ou hiperfrequência para a localização da bóia e para a sua eventual recupe5 raçao, (- a system (24) for the emission or reception of high frequency or hyper frequency signals for the location of the buoy and for its eventual recovery5, (
- uma memória (25), tal como um gravador de fita magnética sem fim ou um disco que permite armazenar os sinais mais recentes ou os seus equivalentes digitais provenientes da cápsula durante um certo intervalo de tempo, tal como alguns dias ou algumas semanas,- a memory (25), such as an endless magnetic tape recorder or a disc that allows the most recent signals or their digital equivalents from the capsule to be stored for a certain period of time, such as a few days or a few weeks,
- um gerador (26) de sinais de comando que envia sinais pelo emissor ultrassónico (4) para a cápsula para lhe transmitir sinais de comando,- a command signal generator (26) which sends signals through the ultrasonic emitter (4) to the capsule to transmit command signals to it,
- meios de amplificação e de codificação (27) que transmitem os sinais provenientes do hidrofone (5) para o computador (20),- amplification and encoding means (27) that transmit the signals from the hydrophone (5) to the computer (20),
- e meios de alimentação compostos por uma bateria de acumuladores (28) e painéis solares (14) de.recarga.- and supply means composed of an accumulator battery (28) and solar panels (14) for charging.
computador está programado de maneira tal que reúne automaticamente os dados provenientes do hidrofone (4) e captadores (23) e os emite automaticamente para o circuito de emissão (21) e a antena (19). A transmissão de uma sequência de dados incorrectamente recebida na base terrestre (7) através do satélite desencadeia um programa de diagnóstico. Segundo esse programa, emitem-se sinais de comando pela via directa em ondas curtas para a boia para repetir a sequência de dados em questão. Se o erro persistir, pode estender-se, pela mesma via d.e comunicação, o procedimento de diagnóstico ao computador (20) e mesmo à cápsula (1).The computer is programmed in such a way that it automatically gathers data from the hydrophone (4) and pickups (23) and automatically sends it to the emission circuit (21) and the antenna (19). The transmission of a data stream incorrectly received at the terrestrial base (7) via the satellite triggers a diagnostic program. According to this program, command signals are emitted by the direct route in short waves to the buoy to repeat the sequence of data in question. If the error persists, the diagnostic procedure can be extended to the computer (20) and even to the capsule (1) by the same communication method.
Utilizando esta via de comunicação, é igualmen6 te possível interrogar captadores (23) ou, através do emissor (4), a cápsula para obter informações suplementares ou para modificar o funcionamento dos captadores.Using this communication route, it is also possible to interrogate pickups (23) or, through the emitter (4), the capsule to obtain additional information or to modify the operation of the pickups.
Os meios de alimentação na bóia compreendem os painéis (14) e uma bateria de acumuladores (28) de 12V/105 Ah cada uma, que podem alimentar a bóia durante mais de um mês sem recarga. Os painéis solares (14) fornecem 30 W, o que ê suficiente para recarregar regularmente os acumuladores.The supply means on the float comprise the panels (14) and an accumulator battery (28) of 12V / 105 Ah each, which can supply the float for more than a month without recharging. The solar panels (14) provide 30 W, which is sufficient to regularly recharge the accumulators.
Uma tal bóia pode servir de relê durante anos entre uma ou várias cápsulas com instrumentos no fundo do mar profundo e uma base terrestre afastada para fornecer dados referentes aos fenómenos de longo prazo no mar profundo e mesmo dos fenómenos em sedimentos submarinos, no caso de a cápsula ou uma parte desta última ter penetrado nesses sedimentos.Such a buoy can serve as a relay for years between one or more capsules with instruments on the deep seabed and a remote terrestrial base to provide data regarding long-term phenomena in the deep sea and even phenomena in subsea sediments, in case the capsule or a part of the latter has penetrated these sediments.
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