03/07/2023
Door Ad Spijkers
Het vaartuig kan de diepte en het terrein van watermassa's zoals oceanen, rivieren en meren onderzoeken.
Onderzoekers van de University of Texas at El Paso hebben een volledig autonome boot gebouwd die bathymetrische onderzoeken kan uitvoeren. Het vaartuig kan de diepte en het terrein van watermassa's zoals oceanen, rivieren en meren onderzoeken. Het team hoopt dat de robotboot kan helpen bij het vereenvoudigen van het onderzoeksproces, waarvoor meestal een bemanning nodig is. De robot brengt dus geen mensenlevens in gevaar. Het vaartuig kan ook helpen bij verkenningsmissies en reddingsacties.
Onderwateronderzoek
Er zijn veel redenen waarom wetenschappers bathymetrische onderzoeken uitvoeren. Voor onderwateronderzoek moet de vorm en het landschap van wateren bekend zijn. Onderzoekers of exploitanten zouden bijvoorbeeld een reservoir in kaart willen brengen om meer te weten te komen over de watervoorziening voor elektriciteitsverbruik. Of ze willen meer te weten te komen van een rivier, over rivierevolutie of stromingspatronen.
De onderzoekers zijn gespecialiseerd in onbemande systemen voor aardwetenschappen. Ze begonnen enkele jaren geleden met het ontwikkelen van de boot, maar hadden hulp nodig bij het aanpassen en perfectioneren van het systeem. Daartoe betrokken ze een masterstudent elektrotechniek bij het project. De eerste keer dat ze de boot testten, was in het zwembad van de universiteit, gewoon om er zeker van te zijn dat de boot ook kon drijven.
In de loop van een jaar verfijnden ze de aluminium waterscooter, een cirkelvormig vaartuig van 1 m x 9 m, dat rust op een dikke zwarte binnenband. Vervolgens testten ze het vaartuig in verschillende omgevingen, zoals Grindstone Lake en Elephant Butte Lake in New Mexico. Doelen waren nu onder meer het verlengen van de bedrijfsuren en betrouwbaarheid van de boot. Ook wilden ze het vaartuig volledig autonoom maken en laten reageren op mogelijke milieuproblemen zoals windsnelheid en temperatuurflux. Nu kan het vaartuig detecteren wanneer de batterijen bijna leeg zijn of de windstoten te hoog zijn en activeert het een 'return to base'functie.
Werking
De stuurloze waterscooter werkt met vier stuwraketten, waardoor hij tot 1,5 m/s kan varen en gemakkelijk 360° kan draaien. Dankzij een zonnepaneel en een lithiumbatterij kan de boot tot vier uur op zee meegaan en een oppervlakte van ongeveer 4,4 ha bestrijken. Al die tijd zendt een multibeam sonarsysteem geluidsgolven uit vanaf de boot naar de bodem.
De waterdiepte kan worden berekend aan de hand van de tijd die de geluidsgolf nodig heeft om de bodem te raken en terug te kaatsen naar de ontvanger. Het geluid zelf dat terugkeert naar het apparaat kan helpen bij het detecteren van het soort materiaal op de zeebodem. Om het concept te bewijzen, heeft het team met succes 2D- en 3D-kaarten gemaakt van delen van Ascarate Lake in El Paso en Grindstone Lake.
Het doel was om de boot 'state of the art' te maken. Natuurlijk is er altijd ruimte voor verbetering, maar het systeem werkt en kan het wetenschappers gemakkelijker kan maken om hun onderzoek uit te voeren. De boot zal deze zomer voor het eerst in gebruik nemen om de stroming en diepte van de rivier de Rio Grande te bestuderen. De instructies om de boot te repliceren online staan in hun publicatie. Deze kan dienen als effectieve richtlijn om andere onderzoekers op weg te helpen.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: University of Texas at El Paso