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Sonda de barrido lateral

Diagrama del sonar de barrido lateral El sonar de barrido lateral (también llamado a veces sonar de barrido lateral , sonar de imágenes laterales , sonar de imágenes laterales y...

Diagrama del sonar de barrido lateral

El sonar de barrido lateral (también llamado a veces sonar de barrido lateral , sonar de imágenes laterales , sonar de imágenes laterales y sonar de clasificación de fondo ) es una categoría de sistema de sonar que se utiliza para crear de manera eficiente una imagen de grandes áreas del lecho marino.

Usos

El sonar de barrido lateral se utiliza para obtener imágenes de grandes áreas del lecho marino rápidamente. Sus aplicaciones incluyen estudios para arqueología marina , búsqueda de naufragios, búsqueda y recuperación (SAR) y monitoreo ambiental . [ 1 ] Junto con muestras del lecho marino, permite comprender las diferencias en el tipo de material y textura del fondo marino. Las imágenes de sonar de barrido lateral también son una herramienta comúnmente utilizada para detectar desechos y otras obstrucciones en el lecho marino que pueden ser peligrosas para la navegación o para las instalaciones submarinas de la industria del petróleo y el gas. Además, el estado de los oleoductos y cables en el lecho marino se puede investigar utilizando el sonar de barrido lateral. Los datos de barrido lateral se adquieren frecuentemente junto con sondeos batimétricos y datos de perfiladores de subsuelo , lo que proporciona una visión de la estructura superficial del lecho marino. El sonar de barrido lateral también se utiliza para la investigación pesquera, operaciones de dragado y estudios ambientales. También tiene aplicaciones militares, incluida la detección de minas.

Cómo funciona

El sonar de barrido lateral utiliza un dispositivo que emite pulsos cónicos o en forma de abanico hacia el fondo marino en un amplio ángulo perpendicular a la trayectoria del sensor a través del agua, que puede ser remolcado desde un buque de superficie o submarino (llamado "towfish"), o montado en el casco del barco . La intensidad de las reflexiones acústicas del fondo marino de este haz en forma de abanico se registra en una serie de cortes transversales. Al unirlos a lo largo de la dirección del movimiento, estos cortes forman una imagen del fondo marino dentro de la franja (ancho de cobertura) del haz. [ 2 ] Las frecuencias de sonido utilizadas en el sonar de barrido lateral suelen oscilar entre 100 y 500 kHz ; las frecuencias más altas proporcionan mejor resolución pero menor alcance.

Historia

Imagen de sonar de barrido lateral del naufragio del barco "Aid" en Estonia.
Imagen de sonar de barrido lateral de un puente sumergido en el fondo del lago Murray en Carolina del Sur.

Tecnología

Los primeros sonares de barrido lateral utilizaban un único transductor de haz cónico . Posteriormente, se fabricaron unidades con dos transductores para cubrir ambos lados. Los transductores se instalaban en un solo paquete montado en el casco o en dos paquetes a cada lado de la embarcación. Más adelante, los transductores evolucionaron a haces en forma de abanico para producir un sonograma o imagen de sonar de mejor calidad. Para acercarse al fondo en aguas profundas, los transductores de barrido lateral se colocaban en un dispositivo de remolque y se arrastraban mediante un cable.

Hasta mediados de la década de 1980, las imágenes comerciales de sonometría lateral se producían en discos de papel. Los primeros discos se producían con un trazador que grababa la imagen en un disco de papel desplazable. Los trazadores posteriores permitieron la representación simultánea de la posición y la información de movimiento del buque en el disco de papel. A finales de la década de 1980, los sistemas comerciales que utilizaban los sistemas informáticos más nuevos y económicos desarrollaron convertidores de escaneo digital que podían imitar de forma más económica los convertidores de escaneo analógico utilizados por los sistemas militares para producir imágenes del escaneo que se mostraban en televisores y ordenadores, y almacenarlas en cintas de vídeo. Actualmente, los datos se almacenan en discos duros o soportes de estado sólido ; normalmente se muestran en imágenes en escala de grises o en color, conocidas como sonogramas de sonometría lateral, que proporcionan una representación visual del entorno submarino. [ 3 ]

Aplicación militar

Uno de los inventores del sonar de barrido lateral fue el científico alemán Dr. Julius Hagemann , quien fue llevado a los Estados Unidos después de la Segunda Guerra Mundial y trabajó en el Laboratorio de Defensa contra Minas de la Armada de los Estados Unidos en Panama City, Florida, desde 1947 hasta su muerte en 1964. Su trabajo está documentado en la patente estadounidense 4,197,591 [ 4 ] , que se dio a conocer por primera vez en agosto de 1958, pero permaneció clasificada por la Armada de los Estados Unidos hasta que finalmente se emitió en 1980. Los sistemas experimentales de sonar de barrido lateral se fabricaron durante la década de 1950 en laboratorios como la Institución Scripps de Oceanografía y los Laboratorios Hudson, y por el Dr. Harold Edgerton en el MIT.

Los sonares de barrido lateral militares fueron fabricados en la década de 1950 por Westinghouse. Posteriormente, en las instalaciones de Westinghouse en Annapolis, hasta la década de 1990, se desarrollaron y construyeron sistemas avanzados para fines militares especiales, como la localización de bombas de hidrógeno perdidas en el mar o la búsqueda de un submarino ruso extraviado. Este grupo también produjo el primer y único sonar de barrido angular funcional , capaz de rastrear objetos mientras se inspeccionaba la parte inferior del vehículo.

Aplicación comercial

Imagen de barrido lateral del carguero Choctaw

El primer sistema comercial de sonar de barrido lateral fue el Kelvin Hughes "Transit Sonar", una ecosonda modificada con un transductor de haz en abanico de un solo canal montado en un mástil, introducido alrededor de 1960. En 1963, el Dr. Harold Edgerton, Edward Curley y John Yules utilizaron un  sonar de barrido lateral de haz cónico de 12 kHz para encontrar el buque faro hundido Vineyard en Buzzards Bay, Massachusetts. Un equipo liderado por Martin Klein en Edgerton, Germeshausen & Grier (más tarde EG & G., Inc.) desarrolló el primer sistema comercial de sonar de barrido lateral remolcado de doble canal exitoso entre 1963 y 1966. Martin Klein es generalmente considerado el "padre" del sonar de barrido lateral comercial. En 1967, Edgerton utilizó el sonar de Klein para ayudar a Alexander McKee a encontrar el buque insignia de Enrique VIII, el Mary Rose . Ese mismo año, Klein utilizó el sonar para ayudar al arqueólogo George Bass a encontrar un barco de 2000 años de antigüedad frente a la costa de Turquía. En 1968, Klein fundó Klein Associates (ahora KLEIN - A MIND Technology Business ) y continuó trabajando en mejoras, incluyendo los primeros  sistemas comerciales de alta frecuencia (500 kHz) y los primeros sonares de barrido lateral de doble frecuencia, y el primer sonar combinado de barrido lateral y perfilado de subsuelo. En 1985, Charles Mazel de Klein Associates (ahora Klein Marine Systems, Inc.) produjo los primeros videos de entrenamiento comercial de sonar de barrido lateral y el primer manual de entrenamiento de sonar de barrido lateral , y dos oceanógrafos encontraron los restos del RMS Titanic .

Para el estudio de grandes áreas, el sonar de barrido lateral GLORIA fue desarrollado por Marconi Underwater Systems y el Instituto de Ciencias Oceanográficas (IOS) para NERC . GLORIA significa Geological Long Range Inclined Asdic ( Asico Geológico de Largo Alcance Inclinado) . [ 5 ] Fue utilizado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos y el IOS en el Reino Unido para obtener imágenes de plataformas continentales en todo el mundo. Operaba a frecuencias relativamente bajas para obtener largo alcance. Como la mayoría de los sonares de barrido lateral, el instrumento GLORIA es remolcado detrás de un barco. GLORIA tiene una tasa de pulsos de dos por minuto y detecta retornos de un rango de hasta 22  km a cada lado del sonar.

Véase también

  • Síntesis de apertura : Mezcla de señales de múltiples telescopios para producir imágenes con alta resolución angular. 
  • Formación de haces : técnica de procesamiento de señales para conjuntos de sensores. 
  • Conjunto de antenas en fase: Conjunto de antenas que crean un haz orientable. 
  • Sonar 2087 – Sonar de matriz remolcada 
  • Sonar de apertura sintética : forma de sonar que utiliza el procesamiento posterior de datos de sonar. Páginas que muestran descripciones breves de objetivos de redirección. 

Referencias

  1. "Guía práctica para el manejo de sonares y dispositivos acústicos subacuáticos" . Blue Robotics . Consultado el 12 de enero de 2024 .
  2. "Guía práctica para el manejo de sonares y dispositivos acústicos subacuáticos" . Blue Robotics . Consultado el 18 de enero de 2024 .
  3. "Guía práctica para el manejo de sonares y dispositivos acústicos subacuáticos" . Blue Robotics . Consultado el 12 de enero de 2024 .
  4. Julius Hagemann (1958). "Grabación facsímil de valores sónicos del fondo oceánico" . Oficina de Patentes de los Estados Unidos .
  5. Rusby et al. 1973
  • Sistema de sonar marino HDS
  • Sonda de barrido lateral
  • Uso de sonar de barrido lateral para recuperar víctimas de ahogamiento. Archivado el 26/02/2008 en Wayback Machine.
  • Imágenes y descripción del vehículo remolcador del sonar de barrido lateral USGS Benthos SIS-1000 .
  • Uso por parte de la NOAA de sonar de barrido lateral y multihaz Archivado el 8 de febrero de 2001 en Wayback Machine para crear cartas náuticas oficiales de EE. UU.
  • Ejemplos de imágenes de sonar lateral geocodificadas
  • Guía para la adquisición y el procesamiento de imágenes de sonar de barrido lateral. Archivado el 1 de mayo de 2013 en Wayback Machine y galerías de imágenes. Archivado el 1 de mayo de 2013 en Wayback Machine.
  • Base de conocimientos de Tritech – Sondas de barrido lateral
  • Programa de Cartografía GLORIA del Servicio Geológico de los Estados Unidos. Archivado el 4 de julio de 2008 en Wayback Machine.