Ekinox-D Kompakte INS-GNSS-Lösung mit zwei Antennen

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Wellenbewegung, Schaukeln und Stampfen sind die drei Translationsbewegungen, die beschreiben, wie sich ein Schiff oder eine Plattform im Meer bewegt. Sie sind Teil der sechs Freiheitsgrade (DOF) der Bewegung, zu denen auch Nick-, Roll- und Gierbewegung (die Rotationsbewegungen) gehören.

• Die Längsbewegung ist die lineare Bewegung des Schiffes entlang seiner Längsachse (vorwärts und rückwärts). Wenn ein Schiff beispielsweise aufgrund von Wellen oder Antriebskräften beschleunigt oder abbremst, kommt es zu einer Längsbewegung.
• Die Seitengangbewegung ist die lineare Bewegung entlang der Querachse (von einer Seite zur anderen). Sie tritt auf, wenn ein Schiff aufgrund von Strömungen, Wind oder von der Seite herannahenden Wellen seitwärts abdriftet.
• Der Hub ist die lineare Bewegung entlang der vertikalen Achse (auf und ab). Er wird in erster Linie durch Wellen verursacht, die das Schiff anheben und absenken.

Zusammen bestimmen Schwankungen, Schaukeln und Auf- und Abbewegungen die Translationsverschiebungen des Schiffes im dreidimensionalen Raum. Diese Bewegungen spielen bei der Navigation, bei Offshore-Bohrungen, bei der dynamischen Positionierung und bei der Meeresvermessung eine entscheidende Rolle, da sie sich unmittelbar auf Stabilität, Genauigkeit und Sicherheit auswirken.

Die Bathymetrie befasst sich mit der Erforschung und Vermessung der Tiefe und Form des Unterwasserreliefs und konzentriert sich dabei vor allem auf die Kartierung des Meeresbodens und anderer unter Wasser liegender Landschaften. Sie ist das Unterwasseräquivalent der Topografie und liefert detaillierte Einblicke in die Unterwassermerkmale von Ozeanen, Meeren, Seen und Flüssen. Die Bathymetrie spielt eine entscheidende Rolle in verschiedenen Anwendungsbereichen, darunter Navigation, Wasserbau, Rohstoffexploration und Umweltforschung.

Moderne bathymetrische Techniken stützen sich auf Sonarsysteme wie Ein- und Mehrstrahl-Echolote, die Schallwellen zur Messung der Wassertiefe verwenden. Diese Geräte senden Schallpulse in Richtung des Meeresbodens und zeichnen die Zeit auf, die die Echos für die Rückkehr benötigen, wobei die Tiefe anhand der Schallgeschwindigkeit im Wasser berechnet wird. Insbesondere Mehrstrahl-Echolote ermöglichen die Kartierung großer Meeresbodenstreifen auf einmal, wodurch hochdetaillierte und genaue Darstellungen des Meeresbodens ermöglicht werden. Häufig wird eine RTK- + INS-Lösung eingesetzt, um präzise positionierte 3D-Darstellungen des Meeresbodens zu erstellen.

Bathymetrische Daten sind für die Erstellung von Seekarten unverzichtbar, die dazu beitragen, Schiffe sicher zu lotsen, indem sie potenzielle Unterwassergefahren wie unter Wasser liegende Felsen, Schiffswracks und Sandbänke aufzeigen. Sie spielen zudem eine entscheidende Rolle in der wissenschaftlichen Forschung und helfen Forschern dabei, geologische Strukturen unter Wasser, Meeresströmungen und marine Ökosysteme zu verstehen.

Die hydrografische Vermessung ist der Prozess der Vermessung und Kartierung der physikalischen Merkmale von Gewässern, darunter Ozeane, Flüsse, Seen und Küstengebiete. Dazu gehört die Erfassung von Daten zur Tiefe, Form und Kontur des Meeresbodens (Meeresbodenkartierung) sowie zur Lage von unter Wasser liegenden Objekten, Navigationsgefahren und anderen Unterwassermerkmalen (z. B. Meeresschluchten). Die hydrografische Vermessung ist für verschiedene Anwendungsbereiche von entscheidender Bedeutung, darunter die Navigationssicherheit, das Küstenmanagement und die Küstenvermessung, das Bauwesen sowie die Umweltüberwachung.

Die hydrografische Vermessung umfasst mehrere Schlüsselelemente, angefangen bei der Bathymetrie, bei der Wassertiefe und Meeresbodentopografie mithilfe von Sonarsystemen wie Ein- oder Mehrstrahl-Echoloten gemessen werden, die Schallpulse zum Meeresboden senden und die Rücklaufzeit des Echos messen.

Eine präzise Positionierung ist von entscheidender Bedeutung und wird durch den Einsatz von Globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS) und Trägernavigationssystemen (INS) erreicht, um Tiefenmessungen mit genauen geografischen Koordinaten zu verknüpfen. Darüber hinaus werden Wassersäulendaten wie Temperatur, Salinität und Strömungen gemessen sowie geophysikalische Daten erfasst, um Unterwasserobjekte, Hindernisse oder Gefahren mithilfe von Werkzeugen wie Seitensonar (Side-Scan-Sonar) und Magnetometern zu erkennen.

Die Multibeam-Echolotung (MBES) ist ein modernes Verfahren der hydrografischen Vermessung, mit dem der Meeresboden und Unterwassermerkmale hochpräzise kartiert werden können.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Echoloten mit nur einem Messstrahl, die Wassertiefen an einem einzelnen Punkt direkt unter dem Schiff messen, nutzt das MBES ein Array aus Sonarstrahlen, um gleichzeitig Tiefenmessungen über eine breite Streifenbreite des Meeresbodens zu erfassen. Dies ermöglicht eine detaillierte, hochauflösende Kartierung des Unterwasserterrains, einschließlich Topografie, geologischer Strukturen und potenzieller Gefahren.

MBES-Systeme senden Schallwellen aus, die sich durch das Wasser ausbreiten, vom Meeresboden reflektiert werden und zum Schiff zurückkehren. Durch die Analyse der Zeit, die die Echos für den Rückweg benötigen, berechnet das System die Tiefe an mehreren Punkten und erstellt so eine umfassende Karte der Unterwasserlandschaft.

Diese Technologie ist für verschiedene Anwendungsbereiche unverzichtbar, darunter Navigation, Wasserbau, Umweltüberwachung und Rohstoffexploration, und liefert wichtige Daten für einen sicheren Schiffsbetrieb und eine nachhaltige Bewirtschaftung der Meeresressourcen.

Wellenmesssensoren sind unverzichtbare Hilfsmittel, um die Dynamik der Ozeane zu verstehen und die Sicherheit sowie Effizienz bei maritimen Aktivitäten zu verbessern. Durch die Bereitstellung genauer und aktueller Daten zu den Wellenbedingungen tragen sie dazu bei, fundierte Entscheidungen in verschiedenen Bereichen zu treffen – von der Schifffahrt und Navigation bis hin zum Umweltschutz. Wellenbojen sind schwimmende Geräte, die mit Sensoren ausgestattet sind, um Wellenparameter wie Höhe, Periode und Richtung zu messen.

Sie nutzen in der Regel Beschleunigungsmesser oder Gyroskope, um Wellenbewegungen (z. B. die Wellenperiode) zu erfassen, und können Echtzeitdaten zur Auswertung an landseitige Einrichtungen übertragen.