Forskerblog: Søopmålingen ombord på Galathea 3

Professor Katherine Richardson har bedt Farvandsvæsenet forklare, hvordan multibeamen under Vædderen fungerer, da den var til overraskende stor nytte for forskerne i [Salomonhavet](http:///apps/pbcs.dll/Professor Katherine Richardson har bedt Farvandsvæsenet forklare, hvordan multibeamen under Vædderen fungerer, da den var til overraskende stor nytte for forskerne i Salomonhavet.).

I forbindelse med ombygningen af Vædderen til Galathea 3-ekspeditionen har skibet bl.a. fået monteret et avanceret ekkolod på en specialbygget "Batwing" der er monteret under skibets bund. Batwingen er i alt ca. 8m*4m stor og indeholder ud over det avancerede ekkolod også to akustiske doppler-strømmålere og flere traditionelle ekkolodder af singlebeam-typen.

I gamle dage

Et traditionelt ekkolod, som alle skibe har til navigationsbrug, kaldes et singlebeam ekkolod. Det er grundlæggende en undervands­højttaler og -mikrofon sam­men­byg­get i én enhed - transduceren. Ekkoloddet fungerer ved, at der sendes en lydimpuls mod havbunden lige nedenunder skibet og halvdelen af den tid, der går fra udsendelse af lydpulsen til modtagelse af et returekko, er et udtryk for afstanden fra ekkolod til havbund. Et ekkolod af denne type tegner så at sige en fin "streg" på havbunden af lodskud. Lydstrålens horisontale udbredelse ligger typisk på mellem 7 og 15 grader. Indtil for få år siden blev denne type ekkolodder også anvendt til søopmåling i både danske og grønlandske farvande. Vædderen har tre singlebeam ekkolodder med hver sin arbejdsfrekvens. Operatøren vælger det bedste ekkolod til den aktuelle vanddybde.

Langt mere avanceret teknologi

Det avancerede ekkolod, der er blevet monteret på Vædderen, er et såkaldt multibeam ekkolod. Multibeam ekkolodder benytter sig af langt mere avanceret teknologi og stiller langt større krav til andre sensorer i skibet. I det efterfølgende vil dette bliver uddybet, men først lidt om principperne bag det multibeam ekkolod som er monteret i Vædderen.

Det multibeam ekkolod, som er monteret, har 12 og 24kHz som mulige arbejdsfrekvenser. 24kHz benyttes typisk til dybder på ned til 1000 meter. 12kHz benyttes på større dybder. Loddet har indtil videre været anvendt på dybder ned til ca. 5500 meter. Et multibeam ekkolod producerer flere hundrede lodskud for hvert lydudsendelse eller "ping". Desuden består et multibeam ekkolod af en separat transmitter og receiver.

Lyden transmitteres af en lang transmitter der genererer en meget smal vifte af lyd. En vifte som er meget smal i sejlretningen, men er meget bred på tværs af sejlretningen. Når lyden kommer tilbage til ekkoloddet, kommer det fra forskellige retninger, på forskellige tidspunkter og med forskellige signalstyrker. Modtageren sidder vinkelret i forhold til transmitteren og modtager med samme smalle vinkel, men nu på den anden led. Desuden kan modtageretningen elektronisk styres over i alt 150° fra den ene side til den anden. Den samlede bredde, som herved dækkes af lydpulsen, er på op til 7,4 gange den aktuelle vanddybde - og i modsætning til singlebeam ekkoloddet, der lavede en "streg på bunden", så laver multibeam ekkoloddet et bredt tætvævet tæppe af lodskud mens der sejles…

I den nuværende konfiguration genereres 256 lodskud pr. ping og hvert lodskud har en horisontal udbredelse på nedtil 1° gange 1°.

Krav til skibets bevægelsessensorer

Multibeam-teknologien stiller som nævnt langt større krav til andre sensorer i skibet - primært skibets bevægelsessensor.

Når der modtages lyd fra andre retninger end lodret under skibet, bliver det essentielt at kende specielt skibets krængning - altså hvor meget skibet ruller fra side til side. Jo mere nøjagtigt rulningen kan måles, des mere nøjagtigt vil de enkelte lodskud blive positioneret på havbunden. Ombord i Vædderen er der installeret et bevægelsessensorsystem der kombinerer målinger fra et tre accelerometre og tre gyroer med data fra to GPS-modtagere. Systemet leverer informationer om skibets og derved ekkoloddets bevægelser i en opløsning på 0.02 grader 50 gange i sekundet. Informationerne kobles løbende sammen med de målte dybder og modtagelsesretninger fra ekkoloddet og lagres digitalt.

Leveres til forskerne

Alle dataene kvalitetskontrolleres og behandles efterfølgende af søopmåleren og ved hjælp af forskelligt visualiseringssoftware produceres 2D- eller 3D-modeller af havbunden. Disse modeller benyttes som beslutningsgrundlag for, hvor der skal foretages seismiske målinger, hvor der skal opsamles bundprøver, hvor der skal bundskrabes mv.

Ud over at levere data og diverse dybdemodeller til at forbedre beslutningsgrundlaget for forskningsprojekterne, leverer Søopmålingen forskellige individuelt tilpassede navigations- og bevægelsessensordata til forskningsprojekter ombord. På det meste af Galathea 3-ekspeditionen overvåges og leveres data 24 timer i døgnet til brugerne via skibets netværk. Desuden ydes assistance til Danmarks Meteorologiske Institut og Danmarks Rumcenter som har udstyr stående ombord.

Fakta om Vædderens multibeam

Ekkolod: Fabrikat: Reson 7150 Frekvens: 12/24kHz Åbningsvinkel (nadir): 11 grad (24kHz), 22 grader (12kHz) Pulselængde: 1-50ms Range: 100m-12800m Computer: Intel Xeon 3.6GHz m. 2GB RAM

Bevægelsessensor: Fabrikat: Applanix POS/MV V4 Inertial Measurement Unit (IMU): Tre solid-state linear accelerometre og tre solid-state gyroer GPS: To Trimble BD950 interne GPS-kort Antenner: To Trimble Zephyr geodætiske antenner

Positionering (primær): Ovenstående Applanix POS/MV-system leverer position.

Positionering (backup): Javad Maxor, dual frequency, 20-kanals modtager med mulighed for både GPS/GLONASS. [box]

Vædderens multibeam

Ekkolod: Fabrikat: Reson 7150 Frekvens: 12/24kHz Åbningsvinkel (nadir): 11 grad (24kHz), 22 grader (12kHz) Pulselængde: 1-50ms Range: 100m-12800m Computer: Intel Xeon 3.6GHz m. 2GB RAM

Bevægelsessensor: Fabrikat: Applanix POS/MV V4 Inertial Measurement Unit (IMU): Tre solid-state linear accelerometre og tre solid-state gyroer GPS: To Trimble BD950 interne GPS-kort Antenner: To Trimble Zephyr geodætiske antenner

Positionering (primær): Ovenstående Applanix POS/MV-system leverer position.

Positionering (backup): Javad Maxor, dual frequency, 20-kanals modtager med mulighed for både GPS/GLONASS. [/box]

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten