Modern methods of underwater positioning applied in subsea mining

Abstract

The project of subsea exploration is a long lasting and complex process. In most of the cases the underwater operations are connected with hydrographic and construction surveys that is equivalent of geodetic survey on shore. In the industry the need of constant monitoring of underwater activity such as tracking of autonomous robots and elements of infrastructures exist. It is possible by means of underwater acoustic positioning systems. The paper presents modern underwater positioning methods widely used in offshore mining sector in the aspect of system principles, measured navigation parameters and their achievable accuracy. The underwater LBL (Long Baseline) acoustic spoolpiece (segment of pipe joining the manifold and well) metrology was described and the necessary steps to have LBL system ready for logging session such as calibration of an array of transponders (baseline calibration) and finding grid coordinates of transponders in array (box in calibration). In the summary the present research directions in the field of underwater positioning were appointed.

Projekt eksploracji zasobów dna morskiego jest procesem długotrwałym i skomplikowanym. Większości operacji wykonywanych pod powierzchnią wody towarzyszą pomiary będące odpowiednikiem lądowych pomiarów geodezyjnych i topograficznych. Dodatkowo istnieje potrzeba monitorowania ruchu elementów instalowanej infrastruktury oraz robotów podwodnych, które wykonują większość prac, szczególnie na dużych głębokościach. Wyznaczanie pozycji pod wodą możliwe jest dzięki zastosowaniu hydroakustycznych systemów pozycjonowania podwodnego. W artykule dokonano syntetycznej prezentacji technik pozycjonowania podwodnego obecnie stosowanych w górnictwie morskim w aspekcie zasady działania, metody wyznaczania parametru nawigacyjnego oraz uzyskiwanych dokładności. Przedstawiono przebieg wykonania metrologii podwodnej polegającej na pomiarach przeprowadzonych techniką pozycjonowania akustycznego LBL (Long Baseline). Scharakteryzowano zadanie jakim jest metrologia odcinka rurociągu podwodnego łączącego manifold i głowicę odwiertu. Wyszczególniono kluczowe procedury pomiarowe takie jak kalibracja lokalnej sieci geodezyjnej utworzonej przez transpondery na dnie oceanu oraz metodę wyznaczania absolutnych współrzędnych transponderów LBL z wykorzystaniem pomiarów odległości z jednostki nawodnej pozycjonowanej systemem GNSS (Global Navigation Satellite System). W podsumowaniu opisano kierunki badań nad rozwojem systemów pozycjonowania podwodnego, z uwzględnieniem systemów akustycznych.