NAV DOPPLER

Slide 1: UE 5.0 - AULA 5.2 OBJETIVOS: • Descrever o princípio de funcionamento dos sistemas de navegação Doppler • Conhecer o funcionamento da configuração JANUS • Relacionar as aplicações do sistema Doppler • Mostrar as fontes de erro • Compreender a importância de se dispor de um sonar Doppler em grandes navios

Slide 2: UE 5.0 - AULA 5.2 Sumário: • Definição do sistema Doppler. Princípio de funcionamento do sistema. • Partes componentes do Sistema de Navegação Doppler. A configuração JANUS. • Empregos dos equipamentos Doppler. • As fontes de erro do sistema. Referência: LT, páginas 1421 a 1424

Slide 3: SISTEMAS DOPPLER • SÃO SISTEMAS SONAR ESPECIAIS QUE, POR MEIO DA COMPARAÇÃO DAS MUDANÇAS DE FREQÜÊNCIA AO LONGO DO TEMPO PODEM FORNECER PROFUNDIDADE, VELOCIDADE E DIREÇÃO DO DESLOCAMENTO. • DETERMINAM A POSIÇÃO REFEREN- CIANDO AS SONDA- GENS A UMA CARTA DE CONTORNO DE FUNDO (batimétrica)

Slide 4: 1-EFEITO DOPPLER (definição) Existe uma variação de ¬ freqüência da onda, quando o emissor e o receptor estão se movimentando um relati- vamente ao outro. ¬ No sistema, quando as ondas refletidas voltam ao transdutor, mede-se essa variação, que é conhecida como “desvio doppler”.

Slide 5: NAVEGAÇÃO DOPPLER ¬ é um sistema de navegação estimada; ¬ difere da navegação estimada comum em dois aspectos: - não usa agulha giroscópica (embora use um sistema giroscópico). - a distância navegada é obtida por meio das velocidades indicadas por sensores doppler;

Slide 6: C  1500 m/s Conhecendo-se o valor da velocidade do som na água e medindo- se o tempo que a onda sonora leva para ir e voltar, obtém-se a velocidade do navio e a profundidade onde ele navega. Os sistemas Doppler normalmente trabalham entre 0,5 e 500 metros de profundidade (limitação)

Slide 7: Limitação: VELOCIDADE DO SOM NA ÁGUA: - PROFUNDIDADE - PRECISÃO - INICIALMENTE DIMINUI C/ A QUEDA DE TEMPERATURA - ABAIXO DE 300M, AUMENTA COM A PRESSÃO - AUMENTA COM A SALINIDADE

Slide 8: PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO  Determinado o Desvio Doppler, determina-se a velocidade que, integrada com o tempo, nos fornece a distância percorrida nos sentidos proa-popa e BE-BB;  o arranjo dos transdutores é ligado a um sistema giroscópico de maneira que se saiba o deslocamento N/S e E/W, de acordo com o rumo do navio; e é necessária a introdução da posição inicial do navio e, a partir dela, a navegação é feita automaticamente.

Slide 9: 2-CONFIGURAÇÃO JANUS (componentes)  no fundo do navio existem 4 transdutores: 2 alinhados com a linha proa-popa e 2 transversalmente;  os transdutores emitem feixes de energia ultra-sônica que formam ângulos de 30º com transdutor a vertical; projetor  através da medida do desvio doppler da freqüência das ondas refletidas pelo fundo do hidrofone mar é possível medir a velocidade de console deslocamento nos eixos longitudinal e transversal;

Slide 10: CONFIGURAÇÃO JANUS

Slide 11: 3 - NAVEGAÇÃO DOPPLER - PLATAFORMAS ONDE PODEM SER INSTALADOS: - REMOTELY OPERATED VEHICLES (ROV) E AUTO- NOMOUS UNDERWATER VEHICLES (AUV), EM APOIO A INSTALAÇÕES OFFSHORE DE ÓLEO E GÁS, DUTOS, ETC - SUBMARINOS - NAVIOS DE SUPERFÍCIE (NAVEG., ATRACAÇÃO E LH) - BÓIAS OU FUNDEADOS (ADCP) (ONDAS/CORRENTE)

Slide 12: APLICAÇÕES DA NAVEGAÇÃO DOPPLER: A) NAVEGAÇÃO BÁSICA: PARA NAVIOS DE SUPERFÍCIE E SUBMARINOS B) LEVANTAMENTOS HIDROGRÁFICOS E GEOFÍSICOS. VISAM COMPLEMENTAR AS FALHAS DE POSICIONAMENTO DO DGPS EM LOCAIS DE SOMBRA, SOB PONTES, TÚNEIS ETC. C) PARA PLATAFORMAS SUBMARINAS (ROV, AUV) NÃO EXISTE SINAL GPS. NESSE CASO O SISTEMA DOPPLER (OU O INERCIAL) SUPRE(M) ESSA DEFICIÊNCIA. D) APLICAÇÕES MILITARES: PROVÊ UMA GRAVAÇÃO DO “TRACK” DO DESLOCAMENTO, BEM COMO UMA NAVEGAÇÃO ESTIMADA PRECISA NAS AUSÊNCIAS DO SINAL GPS: SONARES, NAVEGAÇÃO DE MERGULHADORES, NAVEGAÇÃO AÉREA, ETC.

Slide 13: APLICAÇÕES MILITARES... EXEMPLO DE EMPREGO DE NAVEGAﾂ ￌ O DOPPLER: POSIﾂ ￌ O ATUALIZADA PELO GPS QUANDO SURGE UM BLOQUEIO ELETR NICO PELO INIMIGO. NESSE CASO O SISTEMA DOPPLER ﾃ IMUNE AO BLOQUEIO.

Slide 14: APLICAÇÕES MILITARES.... Navegação de MG Varredura

Slide 15: D) APLICAﾂ ￍ ES CIENT￪FICAS MEDIÇÃO DAS CORRENTES EM ESTUÁRIOS, VARIAÇÃO VERTICAL DO NÍVEL DOS RIOS E OCEANOS MEDIÇÃO DE CORRENTES MARINHAS, COM TRANSMISSÃO RÁDIO PARA O CONTINENTE

Slide 16: Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP) São equipamentos empregados para medir a circulação dos oceanos, em especial as correntes marinhas e ondas.

Slide 17: APLICAÇÕES CIENTÍFICAS... ADCP ONDAS: FUNCIONA COMO UM MARÉGRAFO, TANTO PARA ÁGUAS PROFUNDAS COMO RASAS. CALCULA TAMBÉM A DIREÇÃO E A FREQÜÊNCIA

Slide 18: E) SONAR DOPPLER NO AUXÍLIO À ATRACAÇÃO/DESATRACAÇÃO - PARA NAVIOS COM MAIS DE 100.000 TON DE DESLOCAMENTO É FUN-DAMENTAL CONHECER A VELOCIDADE DE A-PROXIMAÇÃO DO CAIS (MÁX. DE 0,06 m/s) E A VELOCIDADE PARA APROXIMAÇÃO DE FUNDEIO (MÁX. DE 0,15m/s)

Slide 19: APLICAÇÕES DA NAVEGAÇÃO DOPPLER: HIDRO- GRAFIA VARREDURA ROV AUV SUB

Slide 20: 4- AS FONTES DE ERRO Como em todo sistema de navegação estimada, os erros se acumulam com o tempo, sendo que suas principais fontes são:  erro devido a reflexão do ultra-som em partículas de matéria na água (plâncton); erro na orientação dos transdutores;

Slide 21: AS FONTES DE ERRO... erros induzidos pelo movimento do navio;  erros da velocidade do som na água (temperatura, salinidade e pressão); e erros devidos à perda de potência do sinal refletido.

Slide 22: ERROS COMPUTADOS...  Os equipamentos DOPPLER apresentam pequenos erros na medição de velocidade (0,1 nó), de altitude/profundidade (1 metro) e de distância navegada (0,01 milha).  O erro de medição de distância é de cerca de 0,17% do percurso navegado desde a última atualização de sua posição (GPS, por exemplo).

Slide 23: SUMÁRIO • Definição do sistema Doppler. Princípio de funcionamento do sistema. • Partes componentes do Sistema de Navegação Doppler. A configuração JANUS • Empregos dos equipamentos Doppler • As fontes de erro do sistema • Emprego do sonar doppler em atracações Referência: LT, páginas 1421 a 1424