USV SeaRobotics con Ekinox-E

I sensori per la misurazione delle onde sono strumenti essenziali per comprendere le dinamiche oceaniche e migliorare la sicurezza e l'efficienza nelle operazioni marittime. Fornendo dati accurati e tempestivi sulle condizioni delle onde, contribuiscono a supportare le decisioni in vari settori, dalla navigazione marittima alla conservazione ambientale. Le boe di misurazione delle onde sono dispositivi galleggianti dotati di sensori per misurare parametri delle onde come altezza, periodo e direzione.

In genere utilizzano accelerometri o giroscopi per rilevare il moto ondoso e possono trasmettere dati in tempo reale a strutture a terra per l'analisi.

La batimetria è lo studio e la misurazione della profondità e della forma del terreno sottomarino, principalmente focalizzata sulla mappatura del fondale marino e di altri paesaggi sommersi. È l'equivalente sottomarino della topografia, fornendo informazioni dettagliate sulle caratteristiche sottomarine di oceani, mari, laghi e fiumi. La batimetria svolge un ruolo cruciale in varie applicazioni, tra cui la navigazione, le costruzioni marine, l'esplorazione delle risorse e gli studi ambientali.

Le moderne tecniche batimetriche si basano su sistemi sonar, come gli ecoscandagli a fascio singolo e multifascio, che utilizzano onde sonore per misurare la profondità dell'acqua. Questi dispositivi inviano impulsi sonori verso il fondale marino e registrano il tempo impiegato dagli echi per ritornare, calcolando la profondità in base alla velocità del suono nell'acqua. Gli ecoscandagli multifascio, in particolare, consentono di mappare ampie porzioni del fondale marino contemporaneamente, fornendo rappresentazioni del fondale marino altamente dettagliate e accurate. Frequentemente, una soluzione RTK + INS è associata per creare rappresentazioni batimetriche 3D del fondale marino posizionate accuratamente.

I dati batimetrici sono essenziali per la creazione di carte nautiche, che aiutano a guidare le navi in sicurezza identificando potenziali pericoli sottomarini come rocce sommerse, relitti e banchi di sabbia. Svolgono anche un ruolo fondamentale nella ricerca scientifica, aiutando i ricercatori a comprendere le caratteristiche geologiche sottomarine, le correnti oceaniche e gli ecosistemi marini.

Una boa è un dispositivo galleggiante utilizzato principalmente in ambienti marittimi e acquatici per diversi scopi fondamentali. Le boe sono spesso posizionate in luoghi specifici per segnalare passaggi sicuri, canali o aree pericolose in specchi d'acqua. Guidano navi e imbarcazioni, aiutandole a evitare punti pericolosi come rocce, acque poco profonde o relitti.

Sono usati come punti di ancoraggio per le navi. Le boe di ormeggio consentono alle imbarcazioni di ormeggiare senza dover gettare l'ancora, il che può essere particolarmente utile in aree in cui l'ancoraggio è impraticabile o dannoso per l'ambiente.

Le boe strumentate sono dotate di sensori per misurare le condizioni ambientali come la temperatura, l'altezza delle onde, la velocità del vento e la pressione atmosferica. Queste boe forniscono dati preziosi per le previsioni meteorologiche, la ricerca climatica e gli studi oceanografici.

Alcune boe fungono da piattaforme per la raccolta e la trasmissione di dati in tempo reale dall'acqua o dai fondali marini, spesso utilizzate nella ricerca scientifica, nel monitoraggio ambientale e nelle applicazioni militari.

Nella pesca commerciale, le boe contrassegnano la posizione di trappole o reti. Aiutano anche nell'acquacoltura, contrassegnando le posizioni degli allevamenti sottomarini.

Le boe possono anche contrassegnare aree designate come zone di non ancoraggio, zone di non pesca o aree di nuoto, contribuendo a far rispettare le normative sull'acqua.

In ogni caso, le boe sono fondamentali per garantire la sicurezza, facilitare le attività marittime e supportare la ricerca scientifica.

La spinta di galleggiamento è la forza esercitata da un fluido (come acqua o aria) che si oppone al peso di un oggetto immerso in esso. Permette agli oggetti di galleggiare o salire in superficie se la loro densità è inferiore a quella del fluido. La spinta di galleggiamento si verifica a causa della differenza di pressione esercitata sulle porzioni sommerse dell'oggetto: una pressione maggiore viene applicata a profondità inferiori, creando una forza verso l'alto.

Il principio di galleggiamento è descritto dal principio di Archimede, il quale afferma che la forza di galleggiamento verso l'alto su un oggetto è uguale al peso del fluido spostato dall'oggetto. Se la forza di galleggiamento è maggiore del peso dell'oggetto, questo galleggerà; se è minore, l'oggetto affonderà. Il galleggiamento è essenziale in molti campi, dall'ingegneria navale (progettazione di navi e sottomarini) alla funzionalità di dispositivi galleggianti come le boe.

Un sistema di guida inerziale per un veicolo di superficie senza equipaggio (Unmanned Surface Vehicle, USV) è fondamentale per una navigazione e un controllo precisi, soprattutto quando il GNSS non è disponibile. I sensori inerziali tracciano il movimento e l'orientamento, consentendo una navigazione efficace in ambienti difficili.

I sistemi di navigazione inerziale (INS) integrano i dati IMU con altri sistemi, come GNSS o Doppler Velocity Logs, per una maggiore precisione. Impiegano inoltre algoritmi di navigazione, come il filtro di Kalman, per calcolare posizione e velocità.

I sensori inerziali supportano il funzionamento autonomo, fornendo dati accurati di heading e posizione per varie applicazioni. Garantiscono un funzionamento efficace in condizioni di assenza di GNSS e consentono regolazioni in tempo reale per una maggiore manovrabilità.