Una emisión acústica es un dispositivo oceanográfico para el despliegue y posterior recuperación de instrumentación del fondo marino, en el que la recuperación se activa de forma remota mediante una señal acústica de mando . [1]
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/c/c9/BrnBld_AcousticReleaser.svg/80px-BrnBld_AcousticReleaser.svg.png)
Una liberación típica consiste en el hidrófono (vea la tapa gris oscuro en la figura), la carcasa de la batería (cilindro gris largo) y un gancho (rojo) que se abre para soltar el ancla mediante un motor eléctrico de alto par.
Método de operación
- Fase de despliegue: el paquete de instrumentos se deja caer al fondo del mar. Los componentes principales del paquete son el peso del ancla que permite que el conjunto se hunda y luego permanezca firmemente en el fondo del mar, el dispositivo de liberación acústica que puede recibir una orden remota desde la estación de control para soltar el peso del ancla, el instrumento o la carga útil que se va a desplegar y posteriormente recuperar, y un dispositivo de flotación que mantiene el conjunto en posición vertical sobre el fondo del mar, y al final del despliegue le permite volver a la superficie.
- Fase de operaciones: el paquete de instrumentos está en el fondo del mar. Esta fase puede durar desde minutos hasta varios años, según la aplicación. El paquete de instrumentos ahora suele estar desatendido, realizando sus observaciones o su trabajo.
- Fase de recuperación: Durante esta fase, la estación de control emite un comando acústico. La estación de control se encuentra típicamente en un barco, pero también puede ser un dispositivo operado por un buceador o montado en un ROV . Tras la recepción y verificación, la liberación acústica activa un mecanismo que deja caer el peso del ancla . El resto del paquete de instrumentación se lleva ahora a la superficie mediante el dispositivo de flotación para su recuperación.
Historia y uso
El uso temprano de emisiones acústicas para la oceanografía se informó en la década de 1960, [2] cuando se reconoció que las corrientes oceánicas profundas podrían medirse con mayor precisión con instrumentos montados en el fondo del mar en lugar de con instrumentos a bordo de barcos. Un medio obvio de recuperación fue el uso de una boya de señalización de superficie vinculada al instrumento del fondo marino, pero en áreas de alto tráfico de barcos o la presencia de icebergs, esto resultó problemático. La liberación acústica se convirtió en un método para resolver ese problema, permitiendo que los medidores de corriente permanecieran desatendidos en el fondo marino durante semanas o más, hasta que el barco de investigación regresó y activó la liberación del instrumento por comando remoto, lo que le permitió flotar a la superficie. En el libro Descriptive Physical Oceanography , los autores Pickard y Emery describen vívidamente la fase de recuperación:
Al regresar a la ubicación general del amarre desplegado, el científico reactivará el sistema acústico en el lanzamiento y lo utilizará para ubicar mejor el amarre y asegurar su condición de listo para soltar. Cuando está listo, el mecanismo de liberación o de corte de alambre se activa y el amarre queda libre para subir a la superficie. Son muchos los momentos tensos a la espera de que el amarre salga a la superficie; puede ser difícil de detectar ya que flota a baja altura en el agua, por lo que generalmente lleva un transmisor de radio y una luz para ayudar a ubicarlo.
Hoy en día, las emisiones acústicas se utilizan ampliamente tanto en oceanografía como en trabajos en alta mar. Las aplicaciones son variadas y van desde la recuperación de instrumentos individuales hasta operaciones de salvamento. Los avances tecnológicos más recientes han dado lugar a la introducción de dispositivos más pequeños que ahora se implementan en grandes cantidades. Por ejemplo, el Instituto Pfleger de Investigación Ambiental ha desplegado una serie de 96 receptores acústicos para el seguimiento de las migraciones de peces en las Islas del Canal de California , con emisiones acústicas utilizadas para recuperar receptores más allá de la profundidad del buceador en intervalos regulares para la descarga de datos y el servicio. [3]
El mecanismo de liberación
Un elemento central de cualquier lanzamiento acústico es su mecanismo de lanzamiento. La función del mecanismo de liberación es abrir una puerta para liberar una línea de anclaje y un peso de anclaje adjunto, lo que permite que el conjunto ahora flotante viaje a la superficie. También hay variaciones de este uso, donde una liberación de carga ligera libera una esfera de flotación, que viaja a la superficie arrastrando una correa fuerte que permanece unida al instrumento. La esfera se recupera y el pesado instrumento se sube a bordo con un cabrestante.
La función general de un mecanismo de liberación se muestra en la figura 2, utilizando el ejemplo de una liberación de enlace fusible, un mecanismo patentado. [4] Antes de soltarla, la palanca (A) se mantiene en la posición cerrada mediante un cable fusible (B). Para desencadenar la liberación, una descarga eléctrica de aprox. Se pasan 14 kW a través del cable fusible, lo que hace que se derrita o se evapore en cuestión de unos pocos milisegundos. La palanca ahora puede abrirse libremente (por la fuerza de la flotación del instrumento), liberando el ancla u otra línea de liberación (C).
El objetivo del diseño de los mecanismos de liberación es la máxima confiabilidad al tiempo que ofrece una capacidad de carga adecuada. Los mecanismos de liberación pueden fallar debido a bioincrustaciones o corrosión que pueden afectar el movimiento de sus componentes, modos de falla que los diseñadores intentan contrarrestar minimizando el número de partes móviles sujetas a agarrotamiento o aplicando un alto torque para superar la resistencia. Pero las fallas también ocurren debido a factores de uso y medio ambiente como aparejos y corrientes oceánicas o marejadas que pueden resultar en un enredo del dispositivo.
Tipo de mecanismo | Método y características | Dispositivos de muestra | |
---|---|---|---|
Motor de alto par | Un motor potente abre una puerta. Los disparadores de motor pueden soportar cargas pesadas de hasta miles de libras. Sin embargo, al contener varias partes móviles, también son relativamente complejos y voluminosos. Numerosos fabricantes emplean mecanismos motorizados. | Benthos 865, iXblue Acoustic Releases , Sonardyne ORT, DORT y LRT , ORE CART, ORE 8242 | |
Enlace fusible | Un alambre se funde o evapora rápidamente mediante una fuerte descarga eléctrica. El mecanismo es de acción rápida, muy compacto y, con una sola pieza móvil, sencillo. Sin embargo, un límite de carga de decenas a 100 libras generalmente restringe este lanzamiento a instrumentos más pequeños a menos que se utilice una ventaja mecánica. | Desert Star Systems ARC-1 | |
Erosión electrolítica | Un lazo de alambre de acero inoxidable que sostiene la línea de anclaje se erosiona electrolíticamente por una corriente continua. Este mecanismo es muy simple sin partes móviles. Sin embargo, el proceso de erosión toma varios minutos y depende de la salinidad del agua. Al igual que la liberación de enlace fusible, esta liberación se utiliza generalmente con cargas más ligeras. | Submarino Sonics AR-60 |
Criterios de selección específicos del proyecto
Las aplicaciones de los lanzamientos acústicos pueden variar sustancialmente y, en consecuencia, los dispositivos se diseñan y seleccionan para adaptarse mejor a los requisitos de un trabajo en particular. Las características comunes de diseño y selección son las siguientes:
Rango de transmisión acústica y confiabilidad: las transmisiones de comandos acústicos se utilizan para emitir el comando de liberación cuando el sonido viaja fácilmente a través del agua. El rango de transmisión debe ser suficiente para alcanzar el dispositivo. Las liberaciones individuales se identifican mediante códigos de identificación únicos, y el número y la seguridad de los códigos disponibles pueden ser criterios cuando se implementan muchas liberaciones o en áreas donde las liberaciones accidentales o no autorizadas pueden ser un problema. El sistema de transmisión de comandos para descargas en aguas poco profundas también debe ser resistente a la propagación por múltiples rutas (reverberaciones o ecos) que pueden corromper una señal.
Duración de la batería: los disparadores acústicos generalmente funcionan con baterías recargables o reemplazables. La vida útil de la batería debe ser suficiente para cubrir el período de implementación anticipado más un margen de seguridad razonable. Según el modelo, la duración de la batería puede variar desde varias semanas hasta algunos años.
Estación de control: las emisiones acústicas generalmente se pueden controlar desde la embarcación de superficie, bajando un transductor de sonda al agua (figura 3). Sin embargo, algunos lanzamientos también ofrecen la opción de montar un interrogador en un vehículo submarino como un ROV (figura 4). Si un disparador no llega a la superficie, el vehículo submarino puede desplegarse y la función de alcance se puede utilizar para localizar el instrumento atascado, recuperándolo con el manipulador del ROV u otros métodos.
Clasificación de profundidad: El escape acústico debe soportar la presión del agua en el sitio de operaciones. Las clasificaciones de profundidad pueden variar desde 300 mo menos hasta la profundidad total del océano.
Capacidad de carga: los disparadores acústicos están diseñados para manejar una determinada carga máxima. El despliegue de instrumentos más grandes generalmente requiere una capacidad de carga más alta. Un disparador también puede tener una capacidad de carga mínima, requerida para el funcionamiento confiable de su mecanismo.
Resistencia a fallas: los modos de falla para emisiones acústicas son específicos de la aplicación y del sitio. Los componentes de acero inoxidable, por ejemplo, están sujetos a corrosión por grietas en aguas anóxicas . Las liberaciones que se usan en sitios de aguas poco profundas están más sujetas a la contaminación biológica que puede impedir un mecanismo que las que se usan en aguas dulces o profundas. Los sitios de aguas poco profundas también están más sujetos a fuerzas mecánicas en el amarre causadas por el oleaje.
Capacidad de generación de informes de estado y alcance: algunos lanzamientos acústicos ofrecen una capacidad de informe de estado y alcance remoto. Al llegar al lugar, se puede interrogar una liberación específica y determinar su distancia. También se pueden informar parámetros operativos como la capacidad restante de la batería o el estado del mecanismo de liberación. Esta información se puede utilizar para colocar el recipiente de superficie sobre el instrumento para facilitar la recuperación después de la liberación, o para evaluar la salud y el estado de un dispositivo.
Ver también
Referencias
- ^ Universidad de Rhode Island http://www.dosits.org/gallery/tech/bt/ar1.htm Archivado el 23 de febrero de 2009 en la Wayback Machine.
- ^ Oceanografía física descriptiva: una introducción , quinta edición, página 112-113, ISBN 0-7506-2759-X
- ^ Método para la implementación y mantenimiento de una matriz de seguimiento de etiquetas acústicas: un ejemplo de las islas del canal de California, Michael L. Domeier, Marine Technology Society Journal, volumen 39, número 1 (primavera de 2005)
- ^ Patente de Estados Unidos 7.138.603: Dispositivo para desacoplar de forma remota objetos acoplados con un enlace fusible bajo el agua, Desert Star Systems, 2006