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Retos en la gestión de la firma acústica

Las técnicas de detección e identificación en acústica se han vuelto cada vez más avanzadas y sofisticadas. A medida que evolucionan, también deben hacerlo las estrategias de sigilo acústico. Para mantener la discreción acústica, deben tenerse en cuenta todas las fuentes de ruido de un buque, incluyendo el personal, el equipo a bordo y la cavitación, así como la firma acústica radiada por el buque en su conjunto.

HBK cuenta con una amplia experiencia en acústica submarina y soluciones de ensayos que pueden utilizarse en tareas específicas, desde la investigación, el análisis y la identificación de fuentes de ruido hasta la validación de diseños avanzados. 

El sistema de monitorización del ruido propio (SNMS) de HBK es una solución integrada e instalada de forma permanente para la monitorización de las vibraciones y el ruido de submarinos y otras embarcaciones en las que la gestión de la firma acústica es fundamental.

Basado en la plataforma PULSE™ comercialmente disponible (COTS) de HBK, el SNMS integra el hardware de adquisición de datos LAN-XI y las aplicaciones de software PULSE para proporcionar una solución totalmente integrada para la monitorización y el análisis de fuentes de ruido.

knowledge, resource center, case studies, jrc tokki
PULSE Standard Configurations

Sugerencia del sistema

El SNMS realiza el monitoreo y análisis del ruido estructural y de cavitación generado en el submarino o buque de superficie, a partir de una serie de arrays de sensores instalados en posiciones seleccionadas a lo largo del buque. El objetivo es ayudar a la tripulación del buque a mantener una firma de bajo ruido. 

Funciones del sistema de monitorización del ruido propio (SNMS) de HBK

Las principales funciones del SNMS son las siguientes:

  • Medición de la vibración del casco y del ruido hidrodinámico.
  • Supervisar, registrar, analizar y escuchar las diversas fuentes de ruido dentro del buque con el fin de llevar a cabo la vigilancia del ruido y el control de la cavitación.
  • Supervisión continua y automática para garantizar que no se superen los límites de ruido tanto de banda ancha (tercio de octava) como de banda estrecha.
  • Grabación y almacenamiento de los espectros medidos para su posterior recuperación con fines de examen o comparación con otros registros similares.
  • Proporcionar instalaciones que permitan al operador configurar y controlar las funciones del SNMS, y mostrar los resultados de las distintas mediciones, análisis y registros.
  • Proporcionar una interfaz de red a los sistemas de mando y control para el intercambio de datos/información de alarmas y para el acceso remoto al sistema de monitorización del ruido propio.
  • El sistema comprende transductores instalados de forma permanente (acelerómetros montados en el casco e Hidrófonos externos), fuente de alimentación de los transductores, Adquisición de datos, análisis de datos, almacenamiento y visualización, e interfaz de datos.

 

Funcionalidades de los módulos LAN-XI

Las unidades de adquisición de datos LAN-XI proporcionan un rango de entrada dinámico muy alto. Desde los susurros más silenciosos hasta los estruendos más fuertes, la tecnología de entrada DYN-X de 160 dB de Brüel & Kjær garantiza que el rango de entrada de las unidades sea siempre óptimo, evitando sobrecargas de alto nivel y utilizando al mismo tiempo un ruido de fondo extremadamente bajo.

La familia de hardware LAN-XI comprende varios tipos de módulos, optimizados para diferentes aplicaciones. Hay módulos disponibles que pueden medir hasta 25,6, 51,2, 102,4 y 204,8 kHz (con una frecuencia de muestreo correspondiente de 65,5, 132, 264 y 528 kHz, respectivamente).

La interfaz entre el hardware de adquisición de datos y la estación de trabajo de adquisición se realiza mediante tecnología TCP/IP estándar. Esto ofrece la flexibilidad de utilizar transmisión estándar de cobre/fibra, lo que proporciona redes redundantes de alta velocidad.

Power over Ethernet (POE) significa que la energía necesaria para cada módulo de entrada se transmite a través de los cables LAN, en lugar de mediante cables de alimentación independientes. Esto minimiza el número de cables necesarios, lo que se traduce en un menor coste, una configuración más rápida, un mantenimiento más sencillo y una mayor flexibilidad de instalación.

Se utiliza el protocolo de red LAN estandarizado por el IEEE para sincronizar los diferentes módulos del sistema con una precisión inferior al microsegundo. Se puede utilizar con cualquier módulo LAN-XI, ya sea de forma independiente, en un marco o en un sistema distribuido. Todos los módulos distribuidos por el buque se pueden sincronizar utilizando el mismo cableado LAN que la señal y la alimentación del módulo.

En la estación de control central, los operadores tienen acceso inmediato a todos los canales de sensores del sistema, y es desde esta ubicación desde donde se lleva a cabo el análisis y la Gestión de datos. La estación de trabajo ejecuta un conjunto completo de software de aplicación PULSE, que incluye numerosas funciones y pantallas, como análisis de tercera octava, FFT de banda estrecha, cascada, Demon y Lofar, entre muchas otras.


El funcionamiento completo del SNMS está controlado por una aplicación específica. Una interfaz de usuario para clientes normalmente proporcionaría:

  • Configuración del sistema
  • Escaneos automatizados e iniciados por los usuarios
  • Capacidad para escuchar cualquier señal
  • Indicación de advertencias/alarmas
  • Análisis detallado de señales y resolución de problemas


La estación de trabajo está optimizada para gestionar el gran volumen de datos y los requisitos de análisis en tiempo real que exige la aplicación.

3D submarine under water front view

Ventajas de utilizar los módulos LAN-XI de HBK

Normalmente, los módulos LAN-XI se distribuyen alrededor del buque en ubicaciones adecuadas cerca de los sensores para garantizar la máxima flexibilidad y reducir al mínimo el tendido de costosos cables de señal analógica.

Los módulos son unidades robustas y extremadamente compactas, muy adecuadas para su montaje en los espacios a menudo calurosos y reducidos de un submarino. Los módulos LAN-XI proporcionan todas las funciones de adquisición de datos, alimentación y acondicionamiento:

  • Adquisición de señales del acelerómetro y de los hidrófonos
  • Suministro de energía para acelerómetros y hidrófonos en array
  • Acondicionamiento, filtrado y amplificación de señales
  • Realización de la conversión de señales analógicas a digitales, con un filtrado antialiasing adecuado.
  • Transmisión de señales a la estación de control central a través de la LAN

Ventajas de utilizar la monitorización de audio

Los altos niveles de vibración se pueden analizar «sobre la marcha» utilizando herramientas detalladas de análisis de vibraciones, pudiéndose configurar bandas de tolerancia de aprobado/suspenso.

Para aplicaciones tales como pruebas acústicas marítimas, estudios de ruido y telemetría, los requisitos del sistema de medición/análisis pueden ser más bien de carácter temporal, en lugar de una instalación permanente. Aquí, entre 300 y 400 sistemas de canales (o más) se utilizan como sistemas «portátiles» para realizar tareas específicas con una duración limitada. Los módulos de Adquisición de datos suelen estar ubicados en bastidores portátiles para facilitar su uso, en lugar de estar distribuidos por toda la embarcación. La gama completa de herramientas de análisis PULSE está disponible para cualquier tarea compleja de medición y análisis.

El SNMS se basa en equipos comerciales listos para usar (COTS) con una arquitectura que aprovecha el desarrollo del procesamiento comercial. Esto facilita el mantenimiento regular tanto del Software como del Hardware, con un impacto mínimo en la programación de los submarinos, al tiempo que simplifica las prácticas de mantenimiento, el soporte del sistema y la formación.

El uso de equipos COTS reduce el coste total de propiedad en comparación con los sistemas personalizados anteriores, respondiendo plenamente a las exigencias del siglo XXI en materia de innovación tecnológica, adaptabilidad y obsolescencia.

Propeller and rudder of big ship underway from underwater. Close up image detail of ship. Transportation industry. Freight transportation. Ship repair, underwater survey and shipping business concept

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