Inspeção subaquática dos pilares de uma ponte com o USV Apache 4 e o ecobatímetro multifeixe HN-400M

Numa passagem ferroviária muito movimentada sobre o rio Huaihe, uma equipa de levantamento precisava de inspecionar as fundações subaquáticas dos pilares da ponte, medir a erosão e o assoreamento à sua volta e cartografar o leito do rio a montante e a jusante, tudo isto sem colocar um barco tripulado num canal com tráfego intenso. Realizaram o levantamento com a embarcação de superfície não tripulada CHC Navigation Apache 4, equipada com uma sonda multifeixe HN-400M, e transformaram as medições em uma imagem tridimensional completa do leito do rio. Foi assim que o levantamento foi realizado.

O local: pilares de uma ponte ferroviária sobre o rio Huaihe

A área de estudo situa-se junto à ponte ferroviária sobre o rio Huaihe, em Bengbu, na província de Anhui. O trabalho tinha um objetivo claro: inspecionar os pilares da ponte abaixo da linha de água, medir a erosão e o assoreamento em torno de cada pilar e realizar um levantamento topográfico do leito do rio a montante e a jusante da ponte. Era necessário um registo preciso da configuração do leito do rio ao longo de toda a extensão da ponte para avaliar o estado das fundações.

O desafio: inspecionar cais a partir de um barco com tripulação

Neste contexto, a realização do inquérito a partir de uma embarcação tripulada levantou três problemas:
 

• O tráfego frequente de embarcações no canal torna a operação com tripulação perto dos cais um risco para a segurança da navegação.
   
• Uma embarcação de grandes dimensões não consegue aproximar-se o suficiente dos cais para recolher dados detalhados ao nível das fundações.
   
• Não existe um cais adequado no local, o que limita os locais onde uma embarcação tripulada pode zarpar e operar.
   

O que a equipa precisava era de uma plataforma compacta e altamente manobrável, capaz de operar em segurança no tráfego, aproximar-se dos cais e partir da margem sem necessidade de um cais.

A solução: o USV Apache 4 equipado com o sistema multifeixe HN-400M

A equipa combinou o Apache 4, uma embarcação de superfície não tripulada compacta e totalmente elétrica, com o HN-400M, um ecobatímetro multifeixe de dupla frequência e leve. A USV é pequena e altamente manobrável, pelo que consegue aproximar-se bastante das fundações da ponte para recolher dados detalhados, e o seu design compacto permite à equipa lançá-la e realizar o levantamento a partir da margem, sem necessidade de um cais específico. O radar de evitação de obstáculos de ondas milimétricas permite que a embarcação se afaste automaticamente dos barcos que passam, e as câmaras a bordo permitem ao operador observar o equipamento em tempo real, para que o levantamento decorra em segurança num canal com tráfego intenso.
 

O HN-400M combina o funcionamento a 400 kHz e 550 kHz com FM CHIRP, pelo que o modo de 550 kHz capta detalhes de alta resolução nas águas pouco profundas em torno dos cais, enquanto o de 400 kHz melhora a penetração em águas mais profundas e turvas. Uma IMU integrada de 0,03° proporciona compensação de movimento em tempo real, uma faixa de 145° cobre até seis vezes a profundidade da água numa única passagem e, com 3,5 kg, o sensor é suficientemente leve para uma rápida implantação no USV. Em conjunto, a plataforma e o sensor produzem uma cobertura densa do leito do rio, da ordem dos 5 000 pontos por metro quadrado com um espaçamento entre pontos inferior a 0,03 m, em vez de um conjunto de medições de ponto único.

No terreno: levantamento autónomo para uma nuvem de pontos 3D

O fluxo de trabalho foi simples. A equipa planeou as linhas de levantamento com base na profundidade da água da zona e deixou o Apache 4 percorrê-las de forma autónoma, enquanto o HN-400M registava uma faixa contínua de sondagens ao longo do leito do rio. As sondagens foram depois convertidas numa nuvem de pontos tridimensional da área de levantamento, proporcionando um modelo com cobertura total do leito e das estruturas nele existentes.

Os resultados: uma imagem subaquática completa dos cais

A partir da nuvem de pontos tridimensional, o levantamento forneceu quatro tipos de resultados relativos à ponte e ao canal:
 

• O estado subaquático dos pilares da ponte, com a erosão e o assoreamento em torno de cada fundação.
   
• O estado de assoreamento ao longo do leito, útil para o planeamento e verificação da dragagem do rio.
   
• A distribuição do material dragado e depositado e da areia fluvial em toda a área de levantamento.
   
• A localização de obstáculos subaquáticos que possam afetar a segurança da navegação no canal.

Em que outros casos isto se aplica

A mesma abordagem aplica-se a outros trabalhos estruturais e de canais. É adequada para a inspeção subaquática das fundações de pontes rodoviárias e ferroviárias, para a manutenção de vias navegáveis e levantamentos de dragagem, bem como para a inspeção de estruturas portuárias e docas, sempre que sejam necessários dados subaquáticos detalhados em águas com tráfego intenso, pouco profundas na proximidade de estruturas ou de difícil acesso para uma embarcação tripulada.

Comparação rápida entre uma embarcação tripulada e o USV Apache 4

Para as equipas que planeiam realizar levantamentos batimétricos em águas interiores e estruturais, a gama mais abrangente de soluções de levantamento marítimo da CHC Navigation inclui plataformas USV e cargas úteis multifeixe para trabalhos hidrográficos e batimétricos.

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Sobre a CHC Navigation

A CHC Navigation (CHCNAV) desenvolve soluções avançadas de cartografia, navegação e posicionamento concebidas para aumentar a produtividade e a eficiência. Atuando em setores como o geoespacial, a agricultura, o controlo de máquinas e a autonomia, a CHCNAV fornece tecnologias inovadoras que capacitam os profissionais e impulsionam o avanço do setor. Com uma presença global que abrange mais de 140 países e uma equipa de mais de 2 200 profissionais, a CHC Navigation é reconhecida como líder no setor geoespacial e não só. Para mais informações sobre a CHC Navigation [Huace:300627.SZ], visite: https://geospatial.chcnav.com/about/overview