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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

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Aula de NAV2

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Page 1: NAV DOPPLER

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

Page 2: NAV DOPPLER

UE 5.0 - AULA 5.2

• 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

Sumário:

Page 3: NAV DOPPLER

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 APOSIÇÃO REFEREN-CIANDO AS SONDA-GENS A UMA CARTA DE CONTORNO DE FUNDO (batimétrica)

Page 4: NAV DOPPLER

1-EFEITO DOPPLER (definição)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”.

Page 5: NAV DOPPLER

NAVEGAÇÃO DOPPLERNAVEGAÇÃO 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;

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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)

Page 7: NAV DOPPLER

- INICIALMENTE DIMINUI C/ A QUEDA DE TEMPERATURA

- ABAIXO DE 300M, AUMENTA COM A PRESSÃO

- AUMENTA COM A SALINIDADE

Limitação:

VELOCIDADE DO SOM NA ÁGUA:

- PROFUNDIDADE

- PRECISÃO

Page 8: NAV DOPPLER

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; eé necessária a introdução da posição inicial do navio e, a partir dela, a navegação é feita automaticamente.

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

Page 9: NAV DOPPLER

2-CONFIGURAÇÃO JANUS (componentes)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 a vertical;

através da medida do desvio doppler da freqüência das ondas refletidas pelo fundo do mar é possível medir a velocidade de deslocamento nos eixos longitudinal e transversal;

transdutortransdutorprojetorprojetorhidrofonehidrofoneconsoleconsole

Page 10: NAV DOPPLER

CONFIGURAÇÃO JANUSCONFIGURAÇÃO JANUS

Page 11: NAV DOPPLER

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)

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A) NAVEGAÇÃO BÁSICA: PARA NAVIOS DE SUPERFÍCIE E SUBMARINOS

APLICAÇÕES DA NAVEGAÇÃO DOPPLER:

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.

B) LEVANTAMENTOS HIDROGRÁFICOS E GEOFÍSICOS. VISAM COMPLEMENTAR AS FALHAS DE POSICIONAMENTO DO DGPS EM LOCAIS DE SOMBRA, SOB PONTES, TÚNEIS ETC.

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EXEMPLO DE EMPREGO DE NAVEGAÇÃO DOPPLER:POSIÇÃO ATUALIZADA PELO GPS QUANDO SURGE UMBLOQUEIO ELETRÔNICO PELO INIMIGO. NESSE CASO OSISTEMA DOPPLER É IMUNE AO BLOQUEIO.

APLICAÇÕES MILITARES...

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APLICAÇÕES MILITARES....

Navegação de MG

Varredura

Page 15: NAV DOPPLER

D) APLICAÇÕES CIENTÍFICAS

MEDIÇÃO DAS CORRENTES EM ESTUÁRIOS, VARIAÇÃO VERTICAL DO NÍVEL DOS RIOS E OCEANOS

MEDIÇÃO DE CORRENTES MARINHAS, COM TRANSMISSÃO RÁDIO PARA O CONTINENTE

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

Page 17: NAV DOPPLER

ONDAS: FUNCIONA COMO UM MARÉGRAFO, TANTO PARA ÁGUAS PROFUNDAS COMO

RASAS. CALCULA TAMBÉM A DIREÇÃO E A FREQÜÊNCIA

APLICAÇÕES CIENTÍFICAS...

ADCP

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E) E) SONAR DOPPLER NO AUXÍLIO À SONAR DOPPLER NO AUXÍLIO À ATRACAÇÃO/DESATRACAÇÃOATRACAÇÃO/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)

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ROV

HIDRO-GRAFIA

SUB AUV

VARREDURA

APLICAÇÕES DA NAVEGAÇÃO DOPPLER:

Page 20: NAV DOPPLER

4- 4- AS FONTES DE ERROAS 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;

Page 21: NAV DOPPLER

AS FONTES DE ERRO...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.

Page 22: NAV DOPPLER

ERROS COMPUTADOS...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).

Page 23: NAV DOPPLER

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