Misura delle onde nel mare artico
Misurazione delle onde in oceano aperto e nel ghiaccio con AHRS.
"Le unità si sono rivelate affidabili, senza guasti nelle difficili condizioni dell'Artico. Hanno funzionato ininterrottamente per oltre un anno senza richiedere cicli di alimentazione, ecc.". | Dr. Martin Doble
Programma Zona di ghiaccio marginale (MIZ)
Negli ultimi decenni l'Artico si è riscaldato più di ogni altra regione, portando a una significativa riduzione del volume del ghiaccio marino. La combinazione di una maggiore area libera dai ghiacci e di una copertura di ghiaccio più mobile ha portato all'emergere di una zona di ghiaccio marginale stagionale (MIZ) nel Mare di Beaufort.
L'iniziativa MIZ dell'Office of Naval Research prevede un programma integrato di osservazioni e simulazioni per studiare le dinamiche ghiaccio-oceano-atmosfera con diversi sistemi autonomi, tra cui boe a onde.
Ellipse-A per studiare le caratteristiche delle onde oceaniche
Il programma comprendeva 25 Wave Buoys per quantificare le caratteristiche e l'evoluzione delle onde in alto mare e in ghiaccio. Venti boe sono state dispiegate nel periodo estivo, 5 in inverno. "Avevamo bisogno di una soluzione molto rapida ed economica per misurare gli spettri d'onda direzionali nell'oceano.
Il tempo per il dispiegamento era breve, quindi era essenziale una soluzione integrata che ci fornisse buoni numeri di onda subito dopo il dispiegamento. Anche i tempi di consegna delle unità erano critici", indica il dott. Martin Doble, oceanografo presso la scuola francese UPMC e membro del programma oceoresearch.
Le boe estive, dapprima perforate nel ghiaccio, sono state alimentate con pannelli solari e dotate di sensori di movimento inerziale Ellipse-A per rilevare gli effetti delle onde lontane e vicine sulla banchisa locale. Una volta sciolto il ghiaccio, le boe estive hanno continuato a misurare le caratteristiche dell'oceano aperto.
Le 5 boe invernali sono state installate sul ghiaccio. Queste boe erano realizzate in alluminio per una maggiore resistenza e contenevano batterie sufficienti ad alimentarle durante i bui mesi invernali. Ogni boa conteneva anche l'elettronica di elaborazione e controllo, una scheda SD, un GPS, un modem satellitare Iridium e antenne per trasmettere i dati registrati su richiesta alla stazione base di Cambridge.
I dati delle boe estive (onde dell'oceano aperto) e delle boe invernali (onde del ghiaccio) sono stati utilizzati insieme per quantificare il tasso di attenuazione delle onde.
Quando la calibrazione della temperatura ha senso
I sensori inerziali Ellipse-A sono stati utilizzati per l'altezza e la direzione delle onde. Ellipse-A misura in tempo reale rollio, beccheggio, direzione con un'accuratezza di 0,35°, e l'ondeggiamento, con un'accuratezza di 10 cm.
Ogni sensore è calibrato per bias, linearità, guadagno, disallineamento, asse trasversale e giro-g da -40°C a +85°C. Ciò consente loro di fornire dati affidabili in ambienti difficili, e cosa può essere più difficile dei ghiacci artici? "Le unità si sono rivelate affidabili, senza guasti nelle difficili condizioni dell'Artico.
Gli Ellipse-A hanno funzionato ininterrottamente per oltre un anno senza bisogno di cicli di alimentazione, ecc. e i numeri sembrano buoni, fornendo risultati chiari", per citare il Dr. Doble.
"Avevamo bisogno di una soluzione molto rapida ed economica per misurare gli spettri d'onda direzionali nell'oceano". | Dr. Martin Doble
Ellipse-A: AHRS miniaturizzato ad alte prestazioni
Durante il progetto, è stata rilasciata la Ellipse Series , una nuova linea che sostituisce la serie IG-500.
Più precisi nell'assetto e più affidabili (IP68) a parità di budget, i nuovi sensori inerziali miniaturizzati offrono ora un'ondulazione che si adatta automaticamente al periodo dell'onda, per prestazioni più elevate.
I sensori Ellipse-A sono attualmente utilizzati in un nuovo progetto ONR nei mari di Beaufort e Chukchi.
Ellipse-A
Ellipse-A è un sistema di riferimento di assetto e direzione (AHRS) economico e ad alte prestazioni. Incorpora la migliore procedura di calibrazione magnetica della categoria per una direzione ottimale ed è adatto per applicazioni a bassa e media dinamica.
Calibrato in fabbrica da -40°C a 85°C, questo robusto sensore di movimento inerziale fornisce dati di rollio, beccheggio, direzione e inclinazione.
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Benvenuti nella nostra sezione FAQ! Qui troverete le risposte alle domande più comuni sulle applicazioni che presentiamo. Se non trovate quello che cercate, non esitate a contattarci direttamente!
Cosa sono i sensori di misura delle onde?
I sensori per la misurazione delle onde sono strumenti essenziali per comprendere le dinamiche oceaniche e migliorare la sicurezza e l'efficienza delle operazioni marine. Fornendo dati accurati e tempestivi sulle condizioni delle onde, aiutano a prendere decisioni in diversi settori, dalla navigazione alla conservazione dell'ambiente. Le boe d'onda sono dispositivi galleggianti dotati di sensori per misurare i 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.
Che cos'è la batimetria?
La batimetria è lo studio e la misurazione della profondità e della forma del terreno sottomarino, principalmente incentrata sulla mappatura del fondo marino e di altri paesaggi sommersi. È l'equivalente subacqueo della topografia e fornisce informazioni dettagliate sulle caratteristiche subacquee di oceani, mari, laghi e fiumi. La batimetria svolge un ruolo cruciale in diverse 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 raggio singolo e multiplo, che utilizzano le onde sonore per misurare la profondità dell'acqua. Questi dispositivi inviano impulsi sonori verso il fondale marino e registrano il tempo di ritorno degli echi, calcolando la profondità in base alla velocità del suono nell'acqua. Gli ecoscandagli multibeam, in particolare, consentono di mappare contemporaneamente ampie zone del fondale marino, fornendo rappresentazioni altamente dettagliate e accurate del fondale. Spesso si associa una soluzione RTK + INS per creare rappresentazioni batimetriche 3D del fondale marino accuratamente posizionate.
I dati batimetrici sono essenziali per la creazione di carte nautiche, che aiutano a guidare le imbarcazioni in modo sicuro identificando potenziali pericoli sottomarini come rocce sommerse, relitti e banchi di sabbia. Svolgono inoltre un ruolo fondamentale nella ricerca scientifica, aiutando i ricercatori a comprendere le caratteristiche geologiche sottomarine, le correnti oceaniche e gli ecosistemi marini.
A cosa serve una boa?
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 nei corpi idrici. Guidano navi e imbarcazioni, aiutandole a evitare punti pericolosi come rocce, acque basse o relitti.
Vengono utilizzate come punti di ancoraggio per le imbarcazioni. Le boe di ormeggio consentono alle imbarcazioni di allacciarsi senza dover gettare l'ancora, il che può essere particolarmente utile in aree in cui l'ancoraggio non è pratico o è dannoso per l'ambiente.
Le boe strumentate sono dotate di sensori per misurare 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 sul clima e gli studi oceanografici.
Alcune boe fungono da piattaforme per la raccolta e la trasmissione di dati in tempo reale dall'acqua o dal fondale marino, spesso utilizzate per la ricerca scientifica, il monitoraggio ambientale e le applicazioni militari.
Nella pesca commerciale, le boe segnalano la posizione delle trappole o delle reti. Sono utili anche per l'acquacoltura, in quanto segnalano la posizione degli allevamenti sottomarini.
Le boe possono anche segnalare aree designate come zone di divieto di ancoraggio, di pesca o di balneazione, aiutando a far rispettare le norme in acqua.
In tutti i casi, le boe sono fondamentali per garantire la sicurezza, facilitare le attività marine e sostenere la ricerca scientifica.
Che cos'è il galleggiamento?
La galleggiabilità è la forza esercitata da un fluido (come l'acqua o l'aria) che si oppone al peso di un oggetto immerso in esso. Consente agli oggetti di galleggiare o salire in superficie se la loro densità è inferiore a quella del fluido. La galleggiabilità si verifica a causa della differenza di pressione esercitata sulle parti 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, secondo il quale 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. La galleggiabilità è essenziale in molti campi, dall'ingegneria navale (progettazione di navi e sottomarini) alla funzionalità di dispositivi galleggianti come le boe.