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Short baseline

Kurze Basislinie ist ein akustisches Unterwasser Positionierungssystem oder Positionsbezugssystem für Schiffe mit dynamische Positionierung.

Allgemeine Akustiksysteme

Akustiksysteme bestehen aus verschiedenen Teilen zum Senden und Empfangen Schallwellen. Die Sender/Empfänger stehen unter Wasser. Der Sender an Bord des Schiffes, auch genannt Wandler genannt, befindet sich am Boden des Schiffes und gibt einen Schallimpuls ab. Unterwasser sind Unterwasserbaken (Leuchtfeuer). Ein solches Leuchtfeuer besteht aus einem druckerzeugenden Element (normalerweise piezoelektrisch), ein druckempfindliches Element, eine Stromquelle und einen Computer zum Betrieb. Diese Beacons gibt es in 3 verschiedenen Formen:

  • Transponder: Diese Bake sendet selbst einen Tonimpuls, nachdem er den Tonimpuls empfangen hat. Bei mehreren Transpondern hat jeder Transponder ein eigenes Identifikationssignal, um die Signale voneinander zu unterscheiden.
  • Responder: Sie machen das gleiche wie der Transponder, nur haben sie den Unterschied, dass das Signal nicht vom Wasser übertragen wird, sondern über ein Kabel zum Transponder geht. Der Responder antwortet dann durch das Wasser. Dies hat den Vorteil, dass mit dem erneuten Senden eines Impulses nicht gewartet werden muss, bis der Geber die Antwort des Responders erhalten hat, was insbesondere im Tiefwasser von Vorteil ist, da ansonsten
  • Pinger: Sie senden in einem bestimmten Intervall kontinuierlich Schallimpulse aus. Sie tun dies mit einer bestimmten Häufigkeit.

Sie können diese Beacons auf dem Meeresboden oder auf einem ROV, einen Trolling-Fisch oder etwas anderes unter Wasser besteigen.

Neben den unterschiedlichen Schallgeschwindigkeiten Dabei spielt die Brechung, die Krümmung des Schalls, eine große Rolle. Wenn ein Signal von einer Wasserschicht zu einer anderen Wasserschicht mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften geht, kann es an der Grenzfläche, der Grenze zwischen den beiden Wasserschichten, unterbrochen werden, wodurch das Signal die Richtung ändert (Snells Gesetz). Aufgrund der unterschiedlichen Wasserschichten in der Wassersäule ergeben sich auch Unterschiede in der Schallgeschwindigkeit zwischen den Wasserschichten.

Das Short-Baseline-System

Betrieb des SBL-Systems. Mit Td als Wandler und H 1, 2 und 3 sind die Hydrophone.

Im System gibt es eine unter dem Schiff Wandler und 2 oder mehr Hydrophone in ein Dreieck gelegt. Diese Module orientieren sich alle am Schiffsreferenzsystem und die Positionen werden genau bestimmt. Die Basislinien verlaufen zwischen diesen Modulen und die Abstände liegen oft in der Größenordnung von mehreren zehn Metern. Auf der Unterseite befindet sich eine Bake, die für die Rückkehr des Schallimpulses sorgt. Bei diesem Verfahren sendet der Geber ein Signal und die Hydrophone und der Geber nehmen das Signal auf, nachdem es den Transponder am Meeresboden erreicht hat. Bei Verwendung von 3 Hydrophonen und 1 Schwinger werden 4 Laufzeiten erstellt. Der Wandler sendet einen Schallimpuls aus und dann startet die Uhr. Wenn der Transponder den Impuls empfängt, sendet er ein Antwortsignal zurück. Bei Empfang durch die Hydrophone und den Transducer stoppt die Uhr. Die folgende Formel berechnet den Neigungsabstand zwischen Transponder, Hydrophonen und Schwinger:

Nach der Berechnung der Schrägdistanzen berechnet das System schließlich die Position des Transponders und des Messgefäßes. DGPS und anderen Verbesserungen des USBL-Systems ist es nun veraltet.

Siehe auch