Difference between revisions of "Duiktuigen"

From MarineSpecies Introduced Traits Wiki
Jump to: navigation, search
 
(12 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 1: Line 1:
−
Duiktuigen zijn bemande of onbemande vaartuigen die zich tot op grotere diepte kunnen begeven. Vier duiktuigen, zowel bemand als onbemand, hebben het diepste punt ter wereld al bezocht, Challenge Deep in de Mariana trog op 11km. Bemande vaartuigen of HOVs (Human Occupied Vehicles; Figuur 1) zijn bekend als duikboten of onderzeeërs en worden voor wetenschappelijke missies normaal gezien gebouwd voor dieptes tot maximaal 6500m<ref name="een">http://www.whoi.edu/</ref>. De twee grote uitzonderingen zijn de duikboten Trieste (in 1960) en Challenge Deep (in 2012), die éénmalig de 11km haalden<ref name="twee">http://ocean.si.edu/ocean-news/submarines-robots-exploring-deep-ocean</ref>. Er zijn twee types onbemande vaartuigen; ROVs (Figuur 2) en AUVs (Figuur 3), die respectievelijk kunnen duiken tot 7000 en 6000m. De uitzonderingen hierop zijn de ROV Kaiko die in 1995 Challenger Deep bereikte en de ROV/AUV Nereus die dit deed in 2009<ref name="een"/>. Gliders (Figuur 4) zijn een aparte categorie van AUVs en kunnen tot 1500m gaan. De uitzondering hier is de Deepglider, die in 2010 de 6000m haalde.
+
__NOTOC__
 +
 
 +
Duiktuigen zijn bemande of onbemande vaartuigen die zich tot op grotere diepte kunnen begeven. Vier duiktuigen, zowel bemand als onbemand, hebben het diepste punt ter wereld, het Challenger Deep in de Marianentrog (11km), reeds bereikt. Bemande vaartuigen of HOVs (human occupied vehicles; Figuur 1) zijn bekend als duikboten of onderzeeërs. Ze worden voor wetenschappelijke missies normaal gezien ingezet voor dieptes tot maximaal 6500m<ref name="een">http://www.whoi.edu/</ref>. De twee grote uitzonderingen zijn het bemande duiktuig Trieste (met Jacques Piccard en Don Walsh in 1960) en de Deepsea Challenge (met James Cameron in 2012), die éénmalig het diepste punt van de oceanen aandeden<ref name="twee">http://ocean.si.edu/ocean-news/submarines-robots-exploring-deep-ocean</ref>. Er zijn twee types onbemande vaartuigen; Remotely Operated Vehicles of ROVs (Figuur 2) en Autonomous Underwater Vehicles of AUVs (Figuur 3,4,5). ROVs zijn steeds via kabels verbonden met een commandopost, AUVs kunnen autonoom bewegen. Doorgaans zijn ze ontwikkeld voor dieptes van maximaal 6000-7000m. De uitzonderingen hierop zijn de ROV Kaiko die in 1995 het Challenger Deep bereikte en de ROV/AUV Nereus die dit deed in 2009<ref name="een"/>. Gliders (Figuur 6) zijn een aparte categorie van AUVs en kunnen tot 1500m gaan. De uitzondering hier is de Deepglider, die in 2010 tot op 6000m afdaalde.<p>
 +
De oceaan kan tot op grote diepte met behulp van een gans scala aan instrumenten worden gemonitord. Hét grote voordeel van duiktuigen is dat ze, naast dragers te zijn voor diverse sensoren, camera’s en meettoestellen, ook complexere handelingen kunnen uitvoeren.
  
−
<p>Alhoewel andere technieken ook informatie kunnen leveren uit dieptes tussen 200 en 2000m (tagging van zeedieren, XTD, Argo) en zelf tot 11000m (CTD), zijn deze gegevens beperkt tot standaard oceanografische variabalen. Duiktuigen hebben meer complexe apparatuur en kunnen onder het pakijs metingen verrichten. Enkel getagde zeedieren kunnen daar ook data verwerven.
 
  
 
<P>
 
<P>
Line 8: Line 10:
  
 
=<span style="color:#00787A">HOV</span>=
 
=<span style="color:#00787A">HOV</span>=
−
[[Image:Alvin.jpg|thumb|right|250px|Figure 1: De nog steeds operationele duikboot Alvin die gebouwd werd in 1964 en de hydrothermale bronnen ontdekte, alsook de Titanic<ref name="een"/>.]]
+
[[Image:Alvin.jpg|thumb|right|250px|Figuur 1: De nog steeds operationele duikboot Alvin is gebouwd in 1964. Hij ontdekte o.a. de hydrothermale bronnen alsook het wrak van de Titanic<ref name="een"/>.]]
−
Wetenschapsduikboten speelden een belangrijke rol in de exploratie van de diepzee gedurende de laatste 50 jaar. Ze maken directe observaties en staalnames mogelijk en ontdekten het bestaan van hydrothermale bronnen en methaan seeps<ref name="drie">http://www.coml.org/investigating/transport/manned_submersibles</ref>. Echter zijn de kosten hoog, voornamelijk door de hoeveelheid aan personeel en de afhankelijkheid van een ondersteunend schip. Dit schip staat in voor het onderhoud van de HOV maar ook het transport, de te waterlating en het verblijf van de bemanning. Dus hoewel ze een belangrijke bijdrage leveren voor diepzee exploratie, wordt door re kost en het risico het relatief belang van onbemande vaartuigen al maar groter.
+
Bemande duiktuigen hebben een belangrijke rol gespeeld in de exploratie van de diepzee gedurende de laatste 50 jaar. Ze maken immers directe observaties en staalnames mogelijk. Zo leidde observatiewerk met de Alvin tot de ontdekking van hydrothermale bronnen (in 1977) en methaan seeps (in 1983)<ref name="drie">http://www.coml.org/investigating/transport/manned_submersibles</ref>. Nadelen zijn de mogelijke risico’s voor het ingezette personeel en de hoge kosten o.a. door de afhankelijkheid van een ondersteunend schip. Dit schip staat in voor het onderhoud van de HOV maar ook voor het transport, de tewaterlating en het verblijf van de bemanning. Hierdoor wordt het relatief belang van onbemande vaartuigen alsmaar groter.
−
Toepassingen
+
==<span style="color:#00787A">''Toepassingen'' </span>==
−
Onderzeeërs zijn in staat biologische, (geo)chemische, geologische en geofysische studies te verrichten. De specifieke capaciteit is duiktuig-afhankelijk, maar meestal zijn ze in het bezit van een multi-functionele manipulator (robotische arm), staal opslagcontainers, camera’s, sonar, een zuigende verzamel tube en oceanografische data verwervingssystemen<ref name="vier">http://www.mbari.org/dmo/default.htm</ref>.  
+
Onderzeeërs zijn in staat allerlei biologische, (geo)chemische, geologische, geofysische en archeologische studies te verrichten. De specifieke mogelijkheden zijn duiktuig-afhankelijk. Doorgaans zijn bemande duiktuigen in het bezit van een multi-functionele manipulator (robotische arm), staalopslagcontainers, camera’s, een sonar, een “suction collection” tube en oceanografische dataverwervingssystemen<ref name="vier">http://www.mbari.org/dmo/default.htm</ref>.  
  
 
<P>
 
<P>
Line 18: Line 20:
  
 
=<span style="color:#00787A">ROV</span>=
 
=<span style="color:#00787A">ROV</span>=
−
[[Image:ROV.jpg|thumb|right|250px|Figure 2: ROV ''Ventanta'' met onderaan gemonteerd slede<ref name="vier"/>.]]
+
[[Image:ROV.jpg|thumb|right|250px|Figuur 2: ROV ''Ventanta'' met onderaan gemonteerd slede<ref name="vier"/>.]]
−
Een Remotely Operated Vehicle (ROV) is een onbemand vaartuig dat verbonden is met het moederschip via een navelstreng. Die navelstreng bestaat uit elektriciteits- en datacommunicatiekabels voor tweerichtings overdracht van stuurcommando’s, opnames en data. De piloot kan via een op de ROV gemonteerde onderwatercamera met lichtbron zien waarheen het uitermate wendbare werktuig gestuurd moet worden. ROV’s werden voor het eerst ontwikkeld in de jaren ’60 (net zoals AUVs), waarna door industrieel toedoen de techniek een snelle evolutie kende<ref name="vijf">http://www.rov.org/</ref>. De lage landen hebben sinds 2008 één AUV voor wetenschappelijk onderzoek (Genesis), die in het bezit is van de Universiteit van Gent<ref name="zes">http://www.standaard.be/artikel/detail.aspx?artikelid=751P334C</ref>.
+
 
−
Toepassingen
+
Een Remotely Operated Vehicle (ROV) is een onbemand vaartuig dat verbonden is met het moederschip via een navelstreng. Die navelstreng bestaat uit elektriciteits- en datacommunicatiekabels voor tweerichtingsoverdracht van stuurcommando’s, opnames en data. De piloot kan via een op de ROV gemonteerde onderwatercamera met lichtbron zien waarheen het uitermate wendbare werktuig gestuurd moet worden. ROV’s werden voor het eerst ontwikkeld in de jaren ’60 (net zoals AUVs), waarna door industrieel toedoen de techniek een snelle evolutie kende<ref name="vijf">http://www.rov.org/</ref>. De lage landen hebben sinds 2008 één ROV voor wetenschappelijk onderzoek (Genesis), die in het bezit is van het Vlaams Instituut voor de Zee<ref name="zes">http://www.standaard.be/artikel/detail.aspx?artikelid=751P334C</ref>.
−
Alhoewel ROVs oorspronkelijk ontworpen waren voor industriële doeleinden (zoals het inspecteren van pijpleidingen) worden ze nu gebruikt voor meerdere toepassingen, waarvan vele in de wetenschappelijke wereld. Voorbeelden hiervan zijn oceanografie, rotsboringen en studies van extreme locaties (vb. hydrothermale bronnen).  Afhankelijk van het doel worden robots ontwikkeld in een specifiek formaat en uitgerust met bepaalde sensoren en mechanismen. Dit kan een camera zijn voor het observeren van de (meestal) benthische biodiversiteit, sensoren voor het meten van de temperatuur, saliniteit, licht en/of troebelheid, externe robotarmen voor het nemen van stalen en het uitvoeren van experimenten, water/suction samplers (zuigen water/organismen in een busje),…<ref name="vier"/><ref name="zeven ">http://oceanexplorer.noaa.gov/technology/subs/rov/rov.html</ref> Vaak bezitten ze ook één of meerdere sleeën –onderaan vastgeschroefde metalen bakken- met bijkomend gereedschap, zodat tijdens één duik verschillende missies kunnen uitgevoerd worden<ref name="vier"/>.  
+
 
 +
==<span style="color:#00787A">''Soorten ROVs'' </span>==
 +
Er bestaat een grote diversiteit aan ROVs. Algemeen worden ze opgedeeld in een werkende klasse en een observerende klasse met kleinere werktuigen. Beiden kunnen zowel voor wetenschappelijke als industriële projecten worden ingezet. Verder kunnen ROVs zowel rechtstreeks in het water gebracht worden of met externe hulpmethoden voor het ontrollen van de kabels of het beschermen van de ROV. Zo is het onder meer mogelijk een TMS (Tether Management System) garage systeem in te zetten. De ROV wordt hierbij neergelaten in een soort behuizing waar hij uit kan komen wanneer gewenst. Het TMS bezit de bekabeling zodat de ROV ontkoppeld is van de schipbewegingen en de bedrading zorgvuldig beheerd wordt. Bij afwezigheid van een TMS wordt de term “life-boat” ROV gebruikt.
 +
 
 +
==<span style="color:#00787A">''Toepassingen'' </span>==
 +
Alhoewel ROVs oorspronkelijk ontworpen waren voor industriële doeleinden (zoals het inspecteren van pijpleidingen) worden ze nu ook gebruikt voor andere toepassingen, waarvan vele in de wetenschappelijke wereld. Voorbeelden hiervan zijn oceanografie, rotsboringen en studies van extreme locaties (bv. hydrothermale bronnen).  Afhankelijk van het doel worden op maat gebouwde robots ontwikkeld, uitgerust met bepaalde sensoren en in staat tot welbepaalde manipulaties of operaties. Dit kan een camera zijn voor het observeren van de (meestal benthische) [[biodiversiteit]], sensoren voor het meten van de [[Temperatuur, dichtheid/saliniteit en stromingen|temperatuur]], [[Temperatuur, dichtheid/saliniteit en stromingen|saliniteit]], licht en/of troebelheid, externe robotarmen voor het nemen van stalen en het uitvoeren van experimenten, water/suction samplers (zuigen water/organismen in een recipiënt),…<ref name="vier"/><ref name="zeven">http://oceanexplorer.noaa.gov/technology/subs/rov/rov.html</ref> Vaak bezitten ze ook één of meerdere sleeën – onderaan vastgeschroefde metalen bakken – met bijkomend gereedschap, zodat tijdens één duik verschillende missies kunnen uitgevoerd worden<ref name="vier"/>.  
  
 
<P>
 
<P>
Line 28: Line 35:
  
 
=<span style="color:#00787A">AUV</span>=
 
=<span style="color:#00787A">AUV</span>=
−
In tegenstelling tot de ROV heeft een AUV (Autonomous Underwater Vehicle) geen kabelverbinding, en is dus geheel zelfstandig. Deze sinds de jaren ‘60 opkomende techniek heeft daardoor het voordeel van een veel grotere actieradius te hebben dan een ROV, die beperkt wordt door de lengte van de kabel<ref name="acht">http://www.geo-prose.com/ALPS/white_papers/alt.pdf</ref>. Bovendien is deze methode goedkoper dan ROVs en HOVs, gezien geen gespecialiseerde schepen vereist zijn en de personeelskosten lager liggen.
 
−
<p> De meest voorkomende vorm van AUVs is een torpedo (Figuur 3A), maar er zijn er ook ontworpen met laminar flow bodies (creëren een stroom van parallelle waterlagen; Figuur 3B) en meerdere rompen (Figuur 3C). Elk werd ontworpen voor specifieke behoeften en oceanografische niches<ref name="negen">Stevenson, Peter, Furlong, Maaten and Dormer, David (2009). AUV design – shape, drag and practical issues. Sea Technology, 50, (1), 41-44. 1 January, 2009</ref>. Een aparte categorie zijn gliders, die bijzonder verschillen van standaard AUVs in hun voortbewegingsmethode, duikduur en –diepte.
 
  
−
{|border="0" cellspacing="0"
+
[[Image:AUV_torpedo.jpg|thumb|250px|Figuur 3: Torpedo vorm (Tethys AUV)<ref name="torpedo">http://www.robotliving.com/robot-news/monteray-bay-aquariam-tethys-auv</ref>]]
−
|+ Figuur 3: De meest voorkomende bouwtypes van AUVs
+
[[Image:AUV_2body.png|thumb|250px|Figuur 4: Dubbele romp (SeaQuest X-1 AUV)<ref name="laminar">http://blog.marport.com/2009/01/30/autonomous-underwater-vehicles-auvs-market/</ref>]]
−
| [[Image:AUV_torpedo.jpg|thumb|250px|Torpedo vorm (Tethys AUV)<ref name="torpedo">http://www.robotliving.com/robot-news/monteray-bay-aquariam-tethys-auv</ref>]]
 
−
| [[Image:AUV_laminar.png|thumb|250px|Laminar flow body (Hugin AUV)<ref name="torpedo">http://blog.marport.com/2009/01/30/autonomous-underwater-vehicles-auvs-market/</ref>]]]]
 
−
| [[Image:AUV_2body.png|thumb|250px|Dubbele romp (SeaQuest X-1 AUV)<ref name="torpedo">http://blog.marport.com/2009/01/30/autonomous-underwater-vehicles-auvs-market/</ref>]]]]
 
−
|}
 
  
−
====<span style="color:#00787A">''Toepassingen'' </span>====
+
In tegenstelling tot de ROV heeft een AUV (Autonomous Underwater Vehicle) geen kabelverbinding, en is dus geheel zelfstandig. Deze sinds de jaren ‘60 opkomende techniek heeft hierdoor een veel grotere actieradius dan een ROV, die beperkt wordt door de lengte van de kabel<ref name="elf">http://www.kennislink.nl/publicaties/moderne-nautilus-heeft-geen-kapitein-nemo-meer-nodig</ref>. Bovendien is deze methode goedkoper dan ROVs en HOVs, gezien geen gespecialiseerde schepen vereist zijn en de personeelskosten lager liggen.<p>
 +
De meest voorkomende vorm van AUVs is een torpedo (Figuur 3) maar er zijn er ook andere modellen, zoals met meerdere rompen (Figuur 4)<ref name="negen">http://74.205.29.124/uploads/publication_pdf/AUV%20Design-%20Shape,%20Drag%20and%20Practical%20Issues.pdf</ref>. Elk ontwerp is afgestemd op specifieke behoeften en oceanografische niches. Een aparte categorie zijn gliders, die verschillen van standaard AUVs in hun voortbewegingsmethode, duikduur en –diepte.
 +
 
 +
 
 +
==<span style="color:#00787A">''Toepassingen'' </span>==
 
<span class="plainlinks">
 
<span class="plainlinks">
−
Gezien de AUV aan hydrodynamische vorm heeft zijn er geen grijparmen. Hierdoor is hij niet in staat complexere missies uit te voeren, zoals het verzamelen van objecten en/of organismen. De meetapparatuur die wel in de behuizing kan ondergebracht worden is net zoals bij andere duiktuigen heel divers en complex. Zo is het mogelijk om met een sonar de zeebodem in kaart te brengen met een hoge resolutie, kunnen belangrijke nutriënten zoals fosfor en stikstof geanalyseerd worden, terwijl optische sensoren beelden maken van de biodiversiteit op de bodem en in het water. Standaard kunnen ook de temperatuur, saliniteit, zuurstof en fytoplankton concentratie bepaald worden<ref name="vier"/><ref name="acht"/>.  
+
Gezien de AUV aan hydrodynamische vorm heeft zijn er geen grijparmen. Hierdoor is hij niet in staat complexere missies uit te voeren, zoals het verzamelen van objecten en/of organismen. De meetapparatuur die wel in de behuizing kan ondergebracht worden is net zoals bij andere duiktuigen heel divers en complex. Zo is het mogelijk om met een [[Akoestische onderwatertechnieken|sonar]] de zeebodem in kaart te brengen met een hoge resolutie, kunnen belangrijke nutriënten zoals fosfor en stikstof geanalyseerd worden, terwijl optische sensoren beelden maken van de biodiversiteit op de bodem en in het water. Standaard kunnen ook de temperatuur, saliniteit, zuurstof en [[phytoplankton|fytoplankton]] concentratie bepaald worden.  
−
<p> AUVs worden niet enkel gebruikt voor wetenschappelijke maar ook commerciële en industriële toepassingen. In het laatste geval wordt ook regelmatig verwezen naar UUVs in plaats van AUVs, een acroniem voor Unmanned Underwater Vehicles. Deze naam verwijst naar de AUvs waarmee gecommuniceerd wordt voor bijsturing<ref name="tien">http://ausi.org/publications/ICRA_01paper.pdf</ref>. Een commerciële taak waarvoor AUVs goed geschikt zijn is het opsporen van verloren voorwerpen. Zo kunnen onderdelen van niet alleen gezonken schepen, maar ook van vliegtuigen of zelf ruimteraketten teruggevonden worden<ref name="elf">http://www.kennislink.nl/publicaties/moderne-nautilus-heeft-geen-kapitein-nemo-meer-nodig</ref>.
+
<p> AUVs worden niet enkel gebruikt voor wetenschappelijke maar ook commerciële en industriële toepassingen. In het laatste geval wordt ook regelmatig verwezen naar UUVs in plaats van AUVs, een acroniem voor Unmanned Underwater Vehicles. Deze naam verwijst naar de AUvs waarmee gecommuniceerd wordt voor bijsturing<ref name="tien">http://ausi.org/publications/ICRA_01paper.pdf</ref>. Een commerciële taak waarvoor AUVs goed geschikt zijn is het opsporen van verloren voorwerpen. Zo kunnen onderdelen van niet alleen gezonken schepen, maar ook van vliegtuigen of zelf ruimteraketten teruggevonden worden.
−
====<span style="color:#00787A">''Werking'' </span>====
+
 
 +
Een AUV heeft een hydrodynamische vorm en geen grijparmen. Hierdoor is hij niet in staat complexere missies uit te voeren, zoals het verzamelen van objecten en/of organismen. De meetapparatuur die in de behuizing kan ondergebracht worden is net zoals bij andere duiktuigen heel divers en complex. Zo is het mogelijk om met een sonar de zeebodem in kaart te brengen met een hoge resolutie, kunnen belangrijke nutriënten zoals fosfor en stikstof geanalyseerd worden, terwijl optische sensoren beelden maken van de biodiversiteit op de bodem en in het water. Standaard kunnen ook de temperatuur, saliniteit, zuurstof en fytoplankton concentratie bepaald worden<ref name="vier"/><ref name="acht">http://www.geo-prose.com/ALPS/white_papers/alt.pdf</ref>.  
 +
<p>AUVs worden niet enkel gebruikt voor wetenschappelijke maar ook voor commerciële en industriële toepassingen. In het laatste geval wordt ook regelmatig verwezen naar UUVs (Unmanned Underwater Vehicles). Een commerciële taak waarvoor AUVs goed geschikt zijn is het opsporen van verloren voorwerpen. Zo kunnen onderdelen van gezonken schepen, vliegtuigen of ruimteraketten teruggevonden worden<ref name="elf"/>.
 +
 
 +
==<span style="color:#00787A">''Werking'' </span>==
 
<span class="plainlinks">
 
<span class="plainlinks">
−
AUVs activeren automatisch wanneer ze in het water geplaatst worden. Met schroeven, die gedreven worden door een herlaadbare batterij, kan een AUV een voorgeprogrammeerd of aangepast pad volgen. De eerste manier wordt voornamelijk gebruikt wanneer de routes en coördinaten geweten zijn. De ingestelde route kan eenvoudig rechtlijnig zijn, of ook meer complex. Zo kan het bodemoppervlak gevolgd worden met behulp van een sonar of kan de robot een bepaald bewegingspatroon aanhouden, zodat bijvoorbeeld een zaagtand of golvende route wordt afgelegd. Een aangepast pad kan ook gevolgd worden, waarbij via GPS het mogelijk is de route regelmatig bij te stellen. De duur van een nauwgezet voorgeprogrammeerde duikroute ligt typisch in de orde van 8-50 uur<ref name="acht"/>.  
+
Standaard AUVs activeren automatisch wanneer ze in het water geplaatst worden. Met schroeven, die gedreven worden door een herlaadbare batterij, kan deze AUV een voorgeprogrammeerd of aangepast pad volgen. De ingestelde route kan rechtlijnig zijn of meer complex. Zo kan het bodemoppervlak gevolgd worden met behulp van een sonar, de route flexibel worden bijgestuurd op basis van een ingebouwde GPS of kan de AUV een vast, zaagvormig of golvend bewegingspatroon aanhouden. De duur van een nauwgezet voorgeprogrammeerde duikroute ligt typisch in de orde van 8-50 uur<ref name="acht"/>.  
  
 
<P>
 
<P>
Line 51: Line 60:
  
 
=<span style="color:#00787A">Gliders</span>=
 
=<span style="color:#00787A">Gliders</span>=
−
[[Image:glider.jpg|thumb|right|250px|Figure 4: : Slocum glider<ref name="dertien">http://www.hydro-international.com/news/id2932-Supplying_NURC_with_gliders.html</ref>.]]
+
[[Image:glider.jpg|thumb|right|250px|Figuur 5: : Slocum glider<ref name="glider">http://www.hydro-international.com/news/id2932-Supplying_NURC_with_gliders.html</ref>]]
−
Gliders kunnen aanzien worden als een special type AUVs doordat ze zich eerder voortbewegen als zweefvliegtuigen. Ze hebben dus geen batterij gedreven motor en schroeven. Doordat ze minder energie gebruiken kunnen ze langer onderwater metingen verrichten en een groter gebied monitoren<ref name="twaalf">http://www.oceanobservatories.org/2011/gliders-101/</ref>. Hun dieptebereik is gelijkaardig aan dat van Argo boeien. Echter kan bij gliders de verplaatsingsrichting gecontroleerd worden, wat nodig is voor onderzoek naar specifieke fenomenen, zoals eddies (oceanische vortices), downwelling van koud water (het zinken van oppervlakte water) en vorming van fronten (grenzen tussen verschillende watermassa’s)<ref name="dertien">http://unesdoc.unesco.org/images/0018/001878/187825E.pdf</ref>.  
+
Gliders (Figuur 5)kunnen aanzien worden als een speciaal type AUVs. Ze hebben immers geen batterij gedreven motorschroeven. Doordat ze minder energie gebruiken kunnen ze langer onderwater metingen verrichten en een groter gebied monitoren<ref name="twaalf">http://www.oceanobservatories.org/2011/gliders-101/</ref>. Net als Argo boeien, kunnen ook gliders worden ingezet voor metingen van zoutgehalte en temperatuur. Hun dieptebereik is gelijkaardig, maar waar Argo boeien een vast diepteprofiel volgen, kan bij gliders de verplaatsingsrichting gecontroleerd worden. Dit is nodig voor onderzoek naar specifieke fenomenen, zoals eddies (oceanische vortices), downwelling van koud water (het zinken van oppervlakte water) en vorming van fronten (grenzen tussen verschillende watermassa’s)<ref name="dertien">http://unesdoc.unesco.org/images/0018/001878/187825E.pdf</ref>.  
−
====<span style="color:#00787A">''Toepassingen'' </span>====
+
 
 +
==<span style="color:#00787A">''Toepassingen'' </span>==
 
<span class="plainlinks">
 
<span class="plainlinks">
−
Een brede diversiteit aan sensors kan geïnstalleerd worden in de gliders, en meer zijn in ontwikkeling. Hierdoor kunnen fysische, biologische en chemische eigenschappen van de omgevende watermassa worden bepaald, zoals temperatuur, saliniteit, opgeloste zuurstof, chlorofyl (een benadering van de hoeveelheid fytoplankton), stroming, akoestische backscattering, opgelost organisch materiaal, elektromagnetisme, light level,  enz.<ref name="twaalf"/>
+
Een brede diversiteit aan sensoren kan geïnstalleerd worden in de gliders, en meer zijn in ontwikkeling. Hierdoor kunnen fysische, biologische en chemische eigenschappen van de omgevende watermassa worden bepaald, zoals temperatuur, saliniteit, opgeloste zuurstof, chlorofyl, [[Temperatuur, dichtheid/saliniteit en stromingen|stroming]], opgelost organisch materiaal, elektromagnetisme, licht hoeveelheid,  enz.<ref name="twaalf"/> [[Akoestische onderwatertechnieken|Akoestische backscattering]] kan ook gemeten worden ten einde bepaalde eigenschappen van de bodem vast te stellen.
−
====<span style="color:#00787A">''Werking'' </span>====
+
 
 +
==<span style="color:#00787A">''Werking'' </span>==
 
<span class="plainlinks">
 
<span class="plainlinks">
−
De term glijden wordt gebruikt omdat de gliders geen gebruik maken van een motor schroef, maar zich voortbewegen door hun drijfvermogen aan te passen. Dit gebeurd door het in- of uitpompen van een vloeistof (olie of zeewater, afhankelijk van het type) naar een andere ruimte. Wanneer de glider zinkt produceren de vleugels een opheffend vermogen (vergelijkbaar met een vliegtuig), waardoor de glider zich ook horizontaal zal bewegen. Metingen gebeuren continu wanneer de glider op die manier met een zaagtand beweging tussen het oppervlak en een bepaalde diepte glijdt. Via GPS, druk en tilt sensoren en een speciaal kompas worden de positie en richting bepaald en eventueel bijgestuurd. Net als bij Argo floats worden de verzamelde gegevens doorgestuurd via satellieten van zodra het instrument zich aan de oppervlakte bevindt<ref name="twaalf"/>.  
+
De term glider verwijst naar de overwegend horizontale beweging waarmee deze duiktuigen door het water bewegen. Ze maken daarbij geen gebruik van een motorschroef, maar bewegen zich voort door hun drijfvermogen aan te passen. Dit gebeurt door het in- of uitpompen van een vloeistof (olie of zeewater, afhankelijk van het type) naar een ruimte in de kop van de glider. Bij extra gewicht zakt de kop enigszins en maakt, geholpen door de opheffende werking van de vleugels, een licht dalende voorwaartse beweging. Bij minder gewicht wordt de kop omhooggestuwd wat resulteert in een licht stijgende voorwaartse beweging. Tijdens de resulterende zaagtandachtige beweging kunnen continu metingen worden verricht tussen het oppervlak en een bepaalde diepte. Via GPS, druk- en tiltsensoren en een speciaal kompas worden de positie en richting bepaald en eventueel bijgestuurd. Net als bij Argo floats worden de verzamelde gegevens doorgestuurd via satellieten van zodra het instrument zich aan de oppervlakte bevindt<ref name="twaalf"/>.  
−
====<span style="color:#00787A">''Meer'' </span>====
+
 
 +
==<span style="color:#00787A">''Meer'' </span>==
 
<span class="plainlinks">
 
<span class="plainlinks">
−
In 2009 werd voor de eerste keer een glider ("Scarlet") dwars doorheen de Atlantische oceaan gestuurd. Van deze unieke ervaring werd een documentaire gemaakt, "Atlantic crossing, a robot’s daring mission" die dieper ingaat op de werking en mogelijkheden van gliders
+
In 2009 werd voor de eerste keer een glider ("Scarlet") over de volle breedte van de Atlantische oceaan gestuurd. Van deze unieke ervaring werd een documentaire gemaakt, "Atlantic crossing, a robot’s daring mission".
  
 
<P>
 
<P>
Line 79: Line 91:
 
=<span style="color:#00787A">Bronnen</span>=
 
=<span style="color:#00787A">Bronnen</span>=
 
<references/>
 
<references/>
 +
 +
<P>
 +
<BR>
 +
<P>
 +
 +
[[Category:Oceaanobservatie]]
 +
 +
{{author
 +
|AuthorID=588
 +
|AuthorFullName=Van Beveren, Elisabeth
 +
|AuthorName=Elisabeth Van Beveren}}

Latest revision as of 15:18, 31 August 2012


Duiktuigen zijn bemande of onbemande vaartuigen die zich tot op grotere diepte kunnen begeven. Vier duiktuigen, zowel bemand als onbemand, hebben het diepste punt ter wereld, het Challenger Deep in de Marianentrog (11km), reeds bereikt. Bemande vaartuigen of HOVs (human occupied vehicles; Figuur 1) zijn bekend als duikboten of onderzeeërs. Ze worden voor wetenschappelijke missies normaal gezien ingezet voor dieptes tot maximaal 6500m[1]. De twee grote uitzonderingen zijn het bemande duiktuig Trieste (met Jacques Piccard en Don Walsh in 1960) en de Deepsea Challenge (met James Cameron in 2012), die éénmalig het diepste punt van de oceanen aandeden[2]. Er zijn twee types onbemande vaartuigen; Remotely Operated Vehicles of ROVs (Figuur 2) en Autonomous Underwater Vehicles of AUVs (Figuur 3,4,5). ROVs zijn steeds via kabels verbonden met een commandopost, AUVs kunnen autonoom bewegen. Doorgaans zijn ze ontwikkeld voor dieptes van maximaal 6000-7000m. De uitzonderingen hierop zijn de ROV Kaiko die in 1995 het Challenger Deep bereikte en de ROV/AUV Nereus die dit deed in 2009[1]. Gliders (Figuur 6) zijn een aparte categorie van AUVs en kunnen tot 1500m gaan. De uitzondering hier is de Deepglider, die in 2010 tot op 6000m afdaalde.

De oceaan kan tot op grote diepte met behulp van een gans scala aan instrumenten worden gemonitord. Hét grote voordeel van duiktuigen is dat ze, naast dragers te zijn voor diverse sensoren, camera’s en meettoestellen, ook complexere handelingen kunnen uitvoeren.


HOV

Figuur 1: De nog steeds operationele duikboot Alvin is gebouwd in 1964. Hij ontdekte o.a. de hydrothermale bronnen alsook het wrak van de Titanic[1].

Bemande duiktuigen hebben een belangrijke rol gespeeld in de exploratie van de diepzee gedurende de laatste 50 jaar. Ze maken immers directe observaties en staalnames mogelijk. Zo leidde observatiewerk met de Alvin tot de ontdekking van hydrothermale bronnen (in 1977) en methaan seeps (in 1983)[3]. Nadelen zijn de mogelijke risico’s voor het ingezette personeel en de hoge kosten o.a. door de afhankelijkheid van een ondersteunend schip. Dit schip staat in voor het onderhoud van de HOV maar ook voor het transport, de tewaterlating en het verblijf van de bemanning. Hierdoor wordt het relatief belang van onbemande vaartuigen alsmaar groter.

Toepassingen

Onderzeeërs zijn in staat allerlei biologische, (geo)chemische, geologische, geofysische en archeologische studies te verrichten. De specifieke mogelijkheden zijn duiktuig-afhankelijk. Doorgaans zijn bemande duiktuigen in het bezit van een multi-functionele manipulator (robotische arm), staalopslagcontainers, camera’s, een sonar, een “suction collection” tube en oceanografische dataverwervingssystemen[4].


ROV

Figuur 2: ROV Ventanta met onderaan gemonteerd slede[4].

Een Remotely Operated Vehicle (ROV) is een onbemand vaartuig dat verbonden is met het moederschip via een navelstreng. Die navelstreng bestaat uit elektriciteits- en datacommunicatiekabels voor tweerichtingsoverdracht van stuurcommando’s, opnames en data. De piloot kan via een op de ROV gemonteerde onderwatercamera met lichtbron zien waarheen het uitermate wendbare werktuig gestuurd moet worden. ROV’s werden voor het eerst ontwikkeld in de jaren ’60 (net zoals AUVs), waarna door industrieel toedoen de techniek een snelle evolutie kende[5]. De lage landen hebben sinds 2008 één ROV voor wetenschappelijk onderzoek (Genesis), die in het bezit is van het Vlaams Instituut voor de Zee[6].

Soorten ROVs

Er bestaat een grote diversiteit aan ROVs. Algemeen worden ze opgedeeld in een werkende klasse en een observerende klasse met kleinere werktuigen. Beiden kunnen zowel voor wetenschappelijke als industriële projecten worden ingezet. Verder kunnen ROVs zowel rechtstreeks in het water gebracht worden of met externe hulpmethoden voor het ontrollen van de kabels of het beschermen van de ROV. Zo is het onder meer mogelijk een TMS (Tether Management System) garage systeem in te zetten. De ROV wordt hierbij neergelaten in een soort behuizing waar hij uit kan komen wanneer gewenst. Het TMS bezit de bekabeling zodat de ROV ontkoppeld is van de schipbewegingen en de bedrading zorgvuldig beheerd wordt. Bij afwezigheid van een TMS wordt de term “life-boat” ROV gebruikt.

Toepassingen

Alhoewel ROVs oorspronkelijk ontworpen waren voor industriële doeleinden (zoals het inspecteren van pijpleidingen) worden ze nu ook gebruikt voor andere toepassingen, waarvan vele in de wetenschappelijke wereld. Voorbeelden hiervan zijn oceanografie, rotsboringen en studies van extreme locaties (bv. hydrothermale bronnen). Afhankelijk van het doel worden op maat gebouwde robots ontwikkeld, uitgerust met bepaalde sensoren en in staat tot welbepaalde manipulaties of operaties. Dit kan een camera zijn voor het observeren van de (meestal benthische) biodiversiteit, sensoren voor het meten van de temperatuur, saliniteit, licht en/of troebelheid, externe robotarmen voor het nemen van stalen en het uitvoeren van experimenten, water/suction samplers (zuigen water/organismen in een recipiënt),…[4][7] Vaak bezitten ze ook één of meerdere sleeën – onderaan vastgeschroefde metalen bakken – met bijkomend gereedschap, zodat tijdens één duik verschillende missies kunnen uitgevoerd worden[4].


AUV

Figuur 3: Torpedo vorm (Tethys AUV)[8]
Figuur 4: Dubbele romp (SeaQuest X-1 AUV)[9]
In tegenstelling tot de ROV heeft een AUV (Autonomous Underwater Vehicle) geen kabelverbinding, en is dus geheel zelfstandig. Deze sinds de jaren ‘60 opkomende techniek heeft hierdoor een veel grotere actieradius dan een ROV, die beperkt wordt door de lengte van de kabel[10]. Bovendien is deze methode goedkoper dan ROVs en HOVs, gezien geen gespecialiseerde schepen vereist zijn en de personeelskosten lager liggen.

De meest voorkomende vorm van AUVs is een torpedo (Figuur 3) maar er zijn er ook andere modellen, zoals met meerdere rompen (Figuur 4)[11]. Elk ontwerp is afgestemd op specifieke behoeften en oceanografische niches. Een aparte categorie zijn gliders, die verschillen van standaard AUVs in hun voortbewegingsmethode, duikduur en –diepte.

Toepassingen

Gezien de AUV aan hydrodynamische vorm heeft zijn er geen grijparmen. Hierdoor is hij niet in staat complexere missies uit te voeren, zoals het verzamelen van objecten en/of organismen. De meetapparatuur die wel in de behuizing kan ondergebracht worden is net zoals bij andere duiktuigen heel divers en complex. Zo is het mogelijk om met een sonar de zeebodem in kaart te brengen met een hoge resolutie, kunnen belangrijke nutriënten zoals fosfor en stikstof geanalyseerd worden, terwijl optische sensoren beelden maken van de biodiversiteit op de bodem en in het water. Standaard kunnen ook de temperatuur, saliniteit, zuurstof en fytoplankton concentratie bepaald worden.

AUVs worden niet enkel gebruikt voor wetenschappelijke maar ook commerciële en industriële toepassingen. In het laatste geval wordt ook regelmatig verwezen naar UUVs in plaats van AUVs, een acroniem voor Unmanned Underwater Vehicles. Deze naam verwijst naar de AUvs waarmee gecommuniceerd wordt voor bijsturing[12]. Een commerciële taak waarvoor AUVs goed geschikt zijn is het opsporen van verloren voorwerpen. Zo kunnen onderdelen van niet alleen gezonken schepen, maar ook van vliegtuigen of zelf ruimteraketten teruggevonden worden. Een AUV heeft een hydrodynamische vorm en geen grijparmen. Hierdoor is hij niet in staat complexere missies uit te voeren, zoals het verzamelen van objecten en/of organismen. De meetapparatuur die in de behuizing kan ondergebracht worden is net zoals bij andere duiktuigen heel divers en complex. Zo is het mogelijk om met een sonar de zeebodem in kaart te brengen met een hoge resolutie, kunnen belangrijke nutriënten zoals fosfor en stikstof geanalyseerd worden, terwijl optische sensoren beelden maken van de biodiversiteit op de bodem en in het water. Standaard kunnen ook de temperatuur, saliniteit, zuurstof en fytoplankton concentratie bepaald worden[4][13].

AUVs worden niet enkel gebruikt voor wetenschappelijke maar ook voor commerciële en industriële toepassingen. In het laatste geval wordt ook regelmatig verwezen naar UUVs (Unmanned Underwater Vehicles). Een commerciële taak waarvoor AUVs goed geschikt zijn is het opsporen van verloren voorwerpen. Zo kunnen onderdelen van gezonken schepen, vliegtuigen of ruimteraketten teruggevonden worden[10].

Werking

Standaard AUVs activeren automatisch wanneer ze in het water geplaatst worden. Met schroeven, die gedreven worden door een herlaadbare batterij, kan deze AUV een voorgeprogrammeerd of aangepast pad volgen. De ingestelde route kan rechtlijnig zijn of meer complex. Zo kan het bodemoppervlak gevolgd worden met behulp van een sonar, de route flexibel worden bijgestuurd op basis van een ingebouwde GPS of kan de AUV een vast, zaagvormig of golvend bewegingspatroon aanhouden. De duur van een nauwgezet voorgeprogrammeerde duikroute ligt typisch in de orde van 8-50 uur[13].


Gliders

Figuur 5: : Slocum glider[14]

Gliders (Figuur 5)kunnen aanzien worden als een speciaal type AUVs. Ze hebben immers geen batterij gedreven motorschroeven. Doordat ze minder energie gebruiken kunnen ze langer onderwater metingen verrichten en een groter gebied monitoren[15]. Net als Argo boeien, kunnen ook gliders worden ingezet voor metingen van zoutgehalte en temperatuur. Hun dieptebereik is gelijkaardig, maar waar Argo boeien een vast diepteprofiel volgen, kan bij gliders de verplaatsingsrichting gecontroleerd worden. Dit is nodig voor onderzoek naar specifieke fenomenen, zoals eddies (oceanische vortices), downwelling van koud water (het zinken van oppervlakte water) en vorming van fronten (grenzen tussen verschillende watermassa’s)[16].

Toepassingen

Een brede diversiteit aan sensoren kan geïnstalleerd worden in de gliders, en meer zijn in ontwikkeling. Hierdoor kunnen fysische, biologische en chemische eigenschappen van de omgevende watermassa worden bepaald, zoals temperatuur, saliniteit, opgeloste zuurstof, chlorofyl, stroming, opgelost organisch materiaal, elektromagnetisme, licht hoeveelheid, enz.[15] Akoestische backscattering kan ook gemeten worden ten einde bepaalde eigenschappen van de bodem vast te stellen.

Werking

De term glider verwijst naar de overwegend horizontale beweging waarmee deze duiktuigen door het water bewegen. Ze maken daarbij geen gebruik van een motorschroef, maar bewegen zich voort door hun drijfvermogen aan te passen. Dit gebeurt door het in- of uitpompen van een vloeistof (olie of zeewater, afhankelijk van het type) naar een ruimte in de kop van de glider. Bij extra gewicht zakt de kop enigszins en maakt, geholpen door de opheffende werking van de vleugels, een licht dalende voorwaartse beweging. Bij minder gewicht wordt de kop omhooggestuwd wat resulteert in een licht stijgende voorwaartse beweging. Tijdens de resulterende zaagtandachtige beweging kunnen continu metingen worden verricht tussen het oppervlak en een bepaalde diepte. Via GPS, druk- en tiltsensoren en een speciaal kompas worden de positie en richting bepaald en eventueel bijgestuurd. Net als bij Argo floats worden de verzamelde gegevens doorgestuurd via satellieten van zodra het instrument zich aan de oppervlakte bevindt[15].

Meer

In 2009 werd voor de eerste keer een glider ("Scarlet") over de volle breedte van de Atlantische oceaan gestuurd. Van deze unieke ervaring werd een documentaire gemaakt, "Atlantic crossing, a robot’s daring mission".


Zie ook

http://en.wikipedia.org/wiki/Submarine http://nl.wikipedia.org/wiki/Remotely_operated_vehicle http://en.wikipedia.org/wiki/Autonomous_underwater_vehicle http://en.wikipedia.org/wiki/Underwater_gliders


Bronnen

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 http://www.whoi.edu/
  2. ↑ http://ocean.si.edu/ocean-news/submarines-robots-exploring-deep-ocean
  3. ↑ http://www.coml.org/investigating/transport/manned_submersibles
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 http://www.mbari.org/dmo/default.htm
  5. ↑ http://www.rov.org/
  6. ↑ http://www.standaard.be/artikel/detail.aspx?artikelid=751P334C
  7. ↑ http://oceanexplorer.noaa.gov/technology/subs/rov/rov.html
  8. ↑ http://www.robotliving.com/robot-news/monteray-bay-aquariam-tethys-auv
  9. ↑ http://blog.marport.com/2009/01/30/autonomous-underwater-vehicles-auvs-market/
  10. ↑ 10.0 10.1 http://www.kennislink.nl/publicaties/moderne-nautilus-heeft-geen-kapitein-nemo-meer-nodig
  11. ↑ http://74.205.29.124/uploads/publication_pdf/AUV%20Design-%20Shape,%20Drag%20and%20Practical%20Issues.pdf
  12. ↑ http://ausi.org/publications/ICRA_01paper.pdf
  13. ↑ 13.0 13.1 http://www.geo-prose.com/ALPS/white_papers/alt.pdf
  14. ↑ http://www.hydro-international.com/news/id2932-Supplying_NURC_with_gliders.html
  15. ↑ 15.0 15.1 15.2 http://www.oceanobservatories.org/2011/gliders-101/
  16. ↑ http://unesdoc.unesco.org/images/0018/001878/187825E.pdf


The main author of this article is Van Beveren, Elisabeth
Please note that others may also have edited the contents of this article.
Citation: Van Beveren, Elisabeth (2012): Duiktuigen. Available from http://www.coastalwiki.org/wiki/Duiktuigen [accessed on 19-04-2024]
Retrieved from "https://www.marinespecies.org/i/index.php?title=Duiktuigen&oldid=53031"