Mit unserem INS in eine nachhaltige Zukunft segeln

Sensoren zur Wellenmessung sind unverzichtbar, wenn es darum geht, die Dynamik der Ozeane zu verstehen und die Sicherheit und Effizienz im Schiffsbetrieb zu verbessern. Indem sie genaue und zeitnahe Daten über die Wellenbedingungen liefern, helfen sie bei Entscheidungen in verschiedenen Bereichen, von der Schifffahrt und Navigation bis hin zum Umweltschutz. Wellenbojen sind schwimmende Geräte, die mit Sensoren zur Messung von Wellenparametern wie Höhe, Periode und Richtung ausgestattet sind.

Sie verwenden in der Regel Beschleunigungsmesser oder Gyroskope, um Wellenbewegungen zu erfassen, und können Echtzeitdaten zur Analyse an Einrichtungen an Land übertragen.

Die Bathymetrie ist die Untersuchung und Messung der Tiefe und Form von Unterwasserlandschaften, wobei der Schwerpunkt auf der Kartierung des Meeresbodens und anderer Unterwasserlandschaften liegt. Sie ist das Unterwasser-Äquivalent zur Topografie und bietet detaillierte Einblicke in die Unterwassereigenschaften von Ozeanen, Meeren, Seen und Flüssen. Die Bathymetrie spielt eine entscheidende Rolle bei verschiedenen Anwendungen, wie z. B. in der Navigation, beim Meeresbau, bei der Erkundung von Ressourcen und bei Umweltstudien.

Moderne bathymetrische Verfahren stützen sich auf Sonarsysteme wie Einstrahl- und Fächerecholote, die Schallwellen zur Messung der Wassertiefe nutzen. Diese Geräte senden Schallimpulse zum Meeresboden und zeichnen die Zeit auf, die die Echos für ihre Rückkehr benötigen, um die Tiefe auf der Grundlage der Schallgeschwindigkeit im Wasser zu berechnen. Insbesondere mit Fächerecholoten können große Bereiche des Meeresbodens auf einmal kartiert werden, was eine sehr detaillierte und genaue Darstellung des Meeresbodens ermöglicht. Häufig wird eine RTK- und INS eingesetzt, um genau positionierte bathymetrische 3D-Darstellungen des Meeresbodens zu erstellen.

Bathymetrische Daten sind unerlässlich für die Erstellung von Seekarten, die Schiffe sicher führen, indem sie potenzielle Unterwassergefahren wie untergetauchte Felsen, Wracks und Sandbänke identifizieren. Sie spielen auch eine wichtige Rolle in der wissenschaftlichen Forschung, da sie Forschern helfen, geologische Unterwassermerkmale, Meeresströmungen und marine Ökosysteme zu verstehen.

Eine Boje ist ein schwimmendes Gerät, das in erster Linie in maritimen und wasserbasierten Umgebungen für mehrere wichtige Zwecke verwendet wird. Bojen werden oft an bestimmten Stellen platziert, um sichere Passagen, Kanäle oder gefährliche Bereiche in Gewässern zu markieren. Sie leiten Schiffe und Boote und helfen ihnen, gefährliche Stellen wie Felsen, flache Gewässer oder Wracks zu vermeiden.

Sie werden als Ankerplätze für Schiffe verwendet. Anlegebojen ermöglichen das Anlegen von Schiffen, ohne den Anker werfen zu müssen, was besonders in Gebieten nützlich sein kann, in denen das Ankern unpraktisch oder umweltschädlich ist.

Instrumentierte Bojen sind mit Sensoren ausgestattet, die Umweltbedingungen wie Temperatur, Wellenhöhe, Windgeschwindigkeit und Luftdruck messen. Diese Bojen liefern wertvolle Daten für die Wettervorhersage, die Klimaforschung und ozeanographische Studien.

Einige Bojen dienen als Plattformen für die Erfassung und Übermittlung von Echtzeitdaten aus dem Wasser oder vom Meeresboden und werden häufig in der wissenschaftlichen Forschung, der Umweltüberwachung und für militärische Zwecke eingesetzt.

In der kommerziellen Fischerei markieren Bojen den Standort von Fallen oder Netzen. Sie helfen auch in der Aquakultur, indem sie die Standorte von Unterwasserfarmen markieren.

Bojen können auch ausgewiesene Gebiete markieren, z. B. Zonen, in denen nicht geankert, nicht geangelt oder geschwommen werden darf, und so zur Durchsetzung von Vorschriften auf dem Wasser beitragen.

In allen Fällen sind Bojen von entscheidender Bedeutung für die Gewährleistung der Sicherheit, die Erleichterung von Meeresaktivitäten und die Unterstützung der wissenschaftlichen Forschung.

Der Auftrieb ist die Kraft, die von einer Flüssigkeit (z. B. Wasser oder Luft) ausgeübt wird und die dem Gewicht eines darin eingetauchten Objekts entgegenwirkt. Sie ermöglicht es Objekten, zu schwimmen oder an die Oberfläche zu steigen, wenn ihre Dichte geringer ist als die der Flüssigkeit. Der Auftrieb entsteht durch den unterschiedlichen Druck, der auf die untergetauchten Teile des Objekts ausgeübt wird - in geringerer Tiefe herrscht ein größerer Druck, der eine nach oben gerichtete Kraft erzeugt.

Das Prinzip des Auftriebs wird durch das archimedische Prinzip beschrieben, das besagt, dass die nach oben gerichtete Auftriebskraft auf ein Objekt gleich dem Gewicht der vom Objekt verdrängten Flüssigkeit ist. Ist die Auftriebskraft größer als das Gewicht des Objekts, schwimmt es, ist sie kleiner, sinkt das Objekt. Der Auftrieb ist in vielen Bereichen wichtig, von der Meerestechnik (Konstruktion von Schiffen und U-Booten) bis hin zur Funktionalität von schwimmenden Geräten wie Bojen.

Der Unterschied zwischen einer InertialmesseinheitIMU) und einem Inertialnavigationssystem (INS) liegt in ihrer Funktionalität und Komplexität.

Eine IMU (Inertialmesseinheit) liefert Rohdaten über die lineare Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die von Beschleunigungsmessern und Gyroskopen gemessen werden. Sie liefert Informationen zum rollen, nicken, Gieren und zur Bewegung, berechnet aber keine Positions- oder Navigationsdaten. Die IMU ist speziell dafür ausgelegt, wichtige Bewegungs- und Orientierungsdaten für die externe Verarbeitung zur Bestimmung von Position und Geschwindigkeit zu übermitteln.

Ein INS (Inertiales Navigationssystem) hingegen kombiniert IMU Daten mit fortschrittlichen Algorithmen, um die Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung eines Fahrzeugs über die Zeit zu berechnen. Es beinhaltet Navigationsalgorithmen wie die Kalman-Filterung zur Sensorfusion und -integration. Ein INS liefert Echtzeit-Navigationsdaten, einschließlich Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung, ohne auf externe Positionierungssysteme wie GNSS angewiesen zu sein.

Dieses Navigationssystem wird typischerweise in Anwendungen eingesetzt, die umfassende Navigationslösungen erfordern, insbesondere in Umgebungen, in denen GNSS nicht verfügbar ist, wie z. B. bei militärischen UAVs, Schiffen und U-Booten.