Дайвтехносервис

For foreign partners

Профессиональное водолазное снаряжение и оборудование

+7 (812) 350-95-44
office@diveservice.ru

↑

НАВИГАЦИЯ И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ МОРСКИХ ОБЪЕКТОВ

13 июля 2009

Стив Сирл, менеджер по морским операциям,

Global Marine Systems Ltd, Великобритания

Благодаря совершенствованию технологий значительно увеличилась точность навигации и позиционирования судов и подводных аппаратов

Навигация и точное позиционирование судов и подводных аппаратов – неотъемлемая часть всех морских операций. Это существенно не только для осмотра и прокладки кабельных магистралей телекоммуникационных/силовых сетей, но также для обустройства нефтегазовых месторождений, осмотра кабеля или трубопровода, научных исследований и шельфовых изысканий возобновляемых источников энергии. Развитие технологий, совершенствование оборудования и услуг в последние годы привели к значительному повышению точности и надежности позиционирования.

МОРСКИЕ ОПЕРАЦИИ

Для морских операций целесообразно использование спутниковых систем позиционирования, таких как GNSS (Global Navigation Satellite Systems – Глобальная навигационная спутниковая система), которая имеет множество функций, включая взаимодействие с GPS, GLONASS и GALILEO. После отмены режима ограниченного доступа (Selective Availability) в мае 2000 года точность значительно повысилась, и в настоящее время автономные GPS системы обеспечивают точность в пределах нескольких метров.

Тем не менее, потребность в дальнейшем повышении точности и надежности всегда существует. Гарантировано поставщики услуг предлагают точность 1 – 2 метра для поправки одночастотных и дециметровую точность для поправки двухчастотных приемников. На море сегодня используют наиболее современные двухчастотные GNSS приемники, то есть они принимают сигнал на двух различных частотах, что делает их более устойчивыми к таким атмосферным помехам, как сцинтилляции. Особое значение данная проблема имеет для судов, работающих около геомагнитного экватора.

ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ ПОДВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Есть различные методы акустического позиционирования подводных объектов, однако наиболее широкое распространение для этой цели получила система с ультракороткой базой (USBL). С установленного на судне приемопередатчика, сигнал поступает на акустический маяк-ответчик, затем данные о его положении объединяются с данными о положении и курсе надводного корабля и информацией GPS датчика.

Имея высокую точность, эта техника проста в эксплуатации, и ею широко пользуются в морских операциях. USBL активно используют на ТПА для операций слежения, поэтому ТПА можно использовать для опорного входного сигнала системы динамического позиционирования судна. Новейшие системы используют широкополосные акустические сигналы, улучшающие работу USBL, в результате сигнал обладает большей помехоустойчивостью.

Модернизация как поверхностного, так и подводного оборудования, без сомнения, привела к существенному увеличению точности позиционирования. Однако системное программное обеспечение является не менее важным элементом, необходимым для сбора, расшифровки, показа, анализа, проверки и обработки всей информации, что способствует принятию взвешенных решений операторами, дает возможность регистрировать данные для последующего анализа.

Так же, как поверхностные и подводные системы позиционирования, системы программного обеспечения типа Global Marine\'s Navigator (Глобальный морской навигатор) являются ключевыми к успешным морским операциям.

Система содержит набор инструментов, который включает систему контроля провисания кабеля при прокладке под водой (Navslack) и Data Log Analyser, позволяющий наблюдать в реальном времени и производить анализ тенденций регистрируемых данных. Navigator – краеугольный камень пакета программ навигационной прокладки, а NavPPT – пакет программ для последующей обработки. Основной является центральная система вычислений и управления Navserv.

Система открывается через Microsoft Windows network, предоставляя полный или "ограниченный" доступ с серверов или рабочих станций. Она основана на функции serial over LAN, которая позволяет соединить периферийное оборудование с ближайшим ПК, имеющим доступ к сети. Все вычисления позиции производятся по широте и долготе, сводя к минимуму вероятность выбора неправильных величин, а следовательно и погрешность позиционирования.

Благодаря Navigator оператор может дать реальную форму и фактический курс надводных кораблей и подводных аппаратов. Поправки системы позиционирования обеспечиваются подводным оборудованием, дающим абсолютную точность и стабильность независимо от ориентации подводного аппарата.

Система устойчива и надежна, хорошо зарекомендовала себя в различных морских операциях, таких как прокладка кабеля под водой, осмотры с помощью ТПА и ветропарки.

ПРОКЛАДКА КАБЕЛЯ ПОД ВОДОЙ

При прокладке кабеля под водой следует принимать во внимание не только механические свойства кабеля, но также точность и надежность надводного корабля и любого подводного аппарата. Зависимость между провисанием кабеля при изготовлении и провисанием его при прокладке по морскому дну сложна. Чтобы прогнозировать, что случится с кабелем, когда с борта корабля он опустится на морское дно, кабельная промышленность обычно пользуется математическими моделями. Эти модели анализируют сингулярные условия стационарного состояния, не учитывая непрерывную укладку, при которой имеют место переменные факторы, такие как тип кабеля, скорость корабля, скорость кабеля и ландшафт морского дна.

Контроль провисания гарантирует, что зафиксированный кабель следует за контурами морского дна с минимальным риском слишком сильного натяжения кабеля, либо образования петель. Возможность повреждений на глубине невелика, однако из-за морских течений недостаточное провисание может, в конечном счете, привести к перетиранию кабеля. При излишнем провисании образовавшиеся петли могут запутаться, например, при ремонтных работах.

Построенные математические модели связывают сингулярные условия стационарного состояния для получения непрерывных решений. Исходя из этих решений, планируется провисание кабеля, составляются инструкции по укладке, затем в программное обеспечение типа Navigator вносится маршрут. Затем корабль проверяется и регистрируется, тем самым подтверждается запланированный маршрут укладки кабеля и гарантируется его размещение с провисанием насколько возможно близким к запланированному. Подводные кабельные системы составляют основу Интернета, поэтому его надежность зависит от них.

ОСМОТРЫ ТПА

На различных подводных проектах используют телеуправляемые подводные аппараты для осмотра трубопровода, силовых или телекоммуникационных кабелей, для обзора окружающей среды. Во всех этих случаях для достоверности собранных данных и результата в целом чрезвычайно важны точность датчиков и привязка ТПА к месту.

Благодаря размещению датчиков на вышеупомянутом ТПА возможен контроль заглубления кабеля для точного определения координат.

Профилограф используется для вычисления среднего уровня морского дна путем усреднения его высоты по обе стороны от ТПА. Корректировка данных, полученных с помощью профилографа осуществляется с помощью сигнала, направленного от основания аппарата для получения горизонтальной координаты. Т. о., осуществляется привязка объектов к левому и правому борту, и измеренное расстояние затем сверяется с тем, что высвечивается на пульте управления на поверхности. Для контроля точности блок управления профилографа непрерывно обновляется со скоростью звука в воде, которая автоматически рассчитывается прибором, измеряющим глубину.

Для простоты форма и точки интереса приведены к общей точке отражения. Точность измерений для смещений по x, y, z влияет непосредственно на точность позиционирования ТПА.

Это особенно важно, когда ТПА меняет направление движения вверх или вниз вдоль той же самой измеряемой линии.

СТАБИЛЬНОСТЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

При позиционировании подводных объектов часто требуется вертикальная компонента позиции, которая также приводится к известному или определенному нулю глубин. Это важно при повторном посещении объекта, чтобы определить изменения морского дна, вызванные эрозией, движением или осаждением грунта.

Для определения вертикальной компоненты зарегистрированное заглубление объекта и его высота должны быть рассчитаны с учетом местного нуля глубин.

Чтобы этого достичь, позиционирование надводного корабля использует RTK (Real Time Kinematic – кинематические поправки в реальном времени). Базовая станция GPS передает поправки RTK, чтобы обеспечить сантиметровую точность по x, y, z. При позиционировании надводного корабля с помощью датчика уровня вертикальной и килевой качки и бортового крена вводится поправка на естественное движение моря.

Затем, используя GPS высоту и принимая во внимание вертикальную и килевую качку и бортовой крен корабля, рассчитывается высота ватерлинии в местном нуле глубин. Величины высоты киля и осадки корабля нужны, чтобы определить правильную высоту ватерлинии. Глубина погружения ТПА измеряется установленным на нем точным датчиком давления, поправка учитывает килевую качку и бортовой крен.

Высота установки датчика давления на ТПА рассчитывается путем вычитания глубины погружения ТПА из высоты ватерлинии судна. Затем с помощью установленного на корабле датчика для барометрического регулирования глубины вводится поправка на барометрическое давление. Далее принимая во внимание килевую качку и бортовой крен ТПА, на компьютере вычисляют высоту TSS coil. Значения поправок бокового и вертикального смещений, полученные с помощью кабелеискателя, используются, чтобы, наконец, получить высоту и позицию объекта в локальном нуле высот. Эта информация необходима для любого будущего осмотра.

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

По техническим условиям требуется позиционирование ветропарков. На их строительстве задействовано много судов, что вполне обычно для многофункциональных операций на весьма небольшой территории. Чтобы гарантировать точность и надежность работы всех операторов, должны быть известными позиции всех опор, всех подводных объектов, всех мест спуска и подъема якоря, информация о позиции и заглублении кабельных сетей.

В последнее время в связи с поиском возобновляемых источников энергии активизировалась деятельность на шельфе, в частности строительство ветропарков. Для их позиционирования было адаптировано и успешно использовалось программное обеспечение Global Marine\'s Navigator, например в 2004-2005 г.г. на проекте Kentish Flats, а в настоящее время на Horns Rev2 у побережья Дании. В связи с растущей потребностью в шельфовых ветропарках, программное обеспечение было приспособлено к системе управления баржей, действующей на wi-fi оборудовании, что дает очень высокую надежность и исключительный диапазон при прослеживании буксиров.

Система управления баржей обеспечивает возможность мониторинга, контроля и регистрации данных обо всех судах по участку работы и позиции, по образцу якоря, спуску и подъему якоря. Инновационное использование беспроводной сети дает возможность диспетчерам общаться с буксирами, использующими VoIP и/или удаленный доступ и возможность управления ПК на буксирах. Помимо сокращения необходимого персонала это повышает безопасность, поскольку сводит к минимуму перемещения персонала по судну и дает операторам возможность лучше понимать ситуацию.

Каталог продукции

Барокамеры и барокомплексы Пневматические и гидравлические системы Водолазное снаряжение Средства для обеспечения водолазных спусков и подводно-технических работ Гидрокостюмы Компрессорное оборудование Средства подводного позиционирования, поиска, обнаружения, передачи данных Снаряжение специального назначения Телеуправляемые подводные аппараты Обитаемые подводные аппараты Печатная продукция