Ο κατευθυντικός κυματογράφος "ΜΕΔΟΥΣΑ" αναπτύχθηκε και κατασκευάσθηκε από την Εταιρεία Ανάπτυξης της Ναυτικής Τεχνολογίας (ΕΑΝΤ Α.Ε.) στα πλαίσια του προγράμματος ΠΑΒΕ 89ΒΕ131 και του ΕΠΕΤ/ΣΠΑ.  Πραγματοποιεί ασφαλείς και ακριβείς μετρήσεις κυματολογικών και μετεωρολογικών χαρακτηριστικών. Συγκεκριμένα η Μέδουσα παρέχει τις ακόλουθες δυνατότητες:  - Ακριβή μέτρηση της κατεύθυνσης του κύματος, του ύψους και της συχνότητάς του.- Ακριβείς μετρήσεις των ανεμολογικών στοιχείων, όπως ταχύτητα και διεύθυνση του ανέμου, θερμοκρασία, πίεση και υγρασία του αέρα, θαλάσσια θερμοκρασία κ.ά.- Πρωτοπόρο μέθοδο ανάλυσης των κατευθυντικών φασμάτων για το ύψος κύματος ως συνάρτηση της συχνότητας και της κατεύθυνσής των.- Ασύρματη on line αποστολή και παρουσίαση των μετρήσεων στο σταθμό ξηράς.- Έλεγχο του ενσωματωμένου λογισμικού από την ξηρά.- Ανεξάρτητη λειτουργία πολλών ετών με τη βοήθεια εγκατεστημένων ηλιακών στοιχείων.- Ακριβή προσδιορισμό του στίγματος του κυματογράφου με τη βοήθεια εγκατεστημένου GPS.

Αποτελείται από έναν δισκοειδή πλωτήρα ονομαστικής διαμέτρου 3.60 μέτρων και έχει συνολικό βάρος (εκτόπισμα) 1150 Kp. Στο κέντρο του έχει έναν αποσυναρμολογούμενο αεροστεγή κύλινδρο, τον κύλινδρο οργάνων.  Μέσα στον κύλινδρο αυτό εδράζονται τα κυματολογικά αισθητήρια όργανα, η ηλεκτρονική διάταξη ψηφιακής μετρολογίας και το σύστημα τροφοδοσίας.  medoysa_kymatografos_large.jpgΣτην επάνω επιφάνεια του πλωτήρα προσαρμόζεται ιστός με τα ανεμολογικά όργανα μετρήσεων, ενώ στο κάτω μέρος προσαρμόζεται ειδικό υποθαλάσσιο τμήμα για μεγαλύτερη υδροστατική ευστάθεια. Η πάνω επιφάνεια του πλωτήρα φέρει ηλιακούς συλλέκτες συνολικής ισχύος 180 Watt.  Ένα αξιόπιστο σύστημα απόληψης (data acquisition) και επεξεργασίας (on board processing) στοιχείων, καθώς και αποστολής σημάτων προς την ξηρά (data telemetry) βρίσκεται πάνω στη Μέδουσα, το οποίο και ελέγχεται μέσω ενός γρήγορου και ευέλικτου λογισμικού.  Το σύστημα απόληψης μετρήσεων (data acquisition system) βρίσκεται σε έναν Η/Υ 80C88 (10 ΜΗz) τεχνολογίας CMOS για ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης.

Το λογισμικό που ελέγχει όλες τις διεργασίες του 80C88, γραμμένο σε Turbo C, αναπτύχθηκε και βελτιστοποιήθηκε από την ΕΑΝΤ Α.Ε.  Η επικοινωνία με την ξηρά γίνεται μέσω πομποδέκτη στα UHF, 433 ΜΗz και είναι αμφίδρομη. Τα μετρούμενα σήματα αφού συλλεχθούν ανά εικοσάλεπτα αποστέλλονται στην ξηρά και ταυτόχρονα αποθηκεύονται στον κυματογράφο.  Τα συλλεγόμενα στοιχεία αφού αξιολογηθούν στατιστικά μπορούν να αποτελέσουν βασικά κριτήρια σχεδιασμού και λειτουργικότητας σκαφών (π.χ. ταχυπλόων), καθώς επίσης και προϋπόθεση για την εκτίμηση των κυματικών συνθηκών σχεδιασμού θαλάσσιων έργων.  Κυρίως όμως, τα στοιχεία αυτά είναι ιδιαίτερα χρήσιμα αφενός μεν για την ανάπτυξη και ρύθμιση αριθμητικών μοντέλων πρόγνωσης κυματικών συνθηκών και αφ· ετέρου για τον εμπλουτισμό τραπεζών δεδομένων.  Η υδροδυναμική συμπεριφορά του κυματογράφου βελτιστοποιήθηκε με τη χρήση κατάλληλου λογισμικού το οποίο υπολογίζει την αλληλεπίδραση κυμάτων - πλωτήρα σε όλη την περιοχή συχνοτήτων και ύψους κυμάτων που ενδιαφέρουν.  Οι υπολογισμοί επιβεβαιώθηκαν και ο κυματογράφος βαθμονομήθηκε στην πειραματική δεξαμενή του εργαστηρίου ναυπηγικής του ΕΜΠ.  Ακολούθησε η δοκιμαστική πόντιση του κυματογράφου σε ανοικτή θάλασσα στην περιοχή του Αγ. Κοσμά Αττικής, σε συνεργασία με το Ε.Κ.Θ.Ε. για χρονικό διάστημα 8 μηνών περίπου.

Συνελλέγησαν έτσι, και αξιολογήθηκαν στη συνέχεια πολύτιμα συμπεράσματα για την ποιότητα των μετρήσεων καθώς και για την μακροχρόνια συμπεριφορά των μηχανικών, ηλεκτρονικών τμημάτων της Μέδουσας, όταν αυτή λειτουργεί στο φυσικό της περιβάλλον.

1. Ο Κατευθυντικός Κυματογράφος:  Ο κατευθυντικός κυματογράφος Μέδουσα αποτελείται από έναν δισκοειδή πλωτήρα ονομαστικής διαμέτρου 3.60 μέτρων και έχει συνολικό βάρος (εκτόπισμα) περίπου 1150 kp. Στο κέντρο του έχει έναν αποσυναρμολογούμενο αεροστεγή κύλινδρο, τον κύλινδρο οργάνων.  Μέσα στον κύλινδρο αλουμινίου εδράζονται τα κυματολογικά αισθητήρια όργανα και η ηλεκτρονική διάταξη ψηφιακής μετρολογίας.  Στο κάτω μέρος του πλωτήρα προσαρμόζεται ειδικό υποθαλάσσιo τμήμα για μεγαλύτερη υδροστατική ευστάθεια, ενώ στην επάνω επιφάνεια του προσαρμόζεται ιστός με τα ανεμολογικά όργανα μετρήσεων.  Το σχήμα του πλωτήρα έχει σχεδιασθεί εξ υπαρχής και με τρόπο ώστε η Μέδουσα να ακολουθεί πιστά την ανύψωση και την κλίση των κυματισμών σε όλη την περιοχή συχνοτήτων και υψών κυμάτων που εμφανίζονται στις Ελληνικές θάλασσες.  Αξίζει να σημειωθεί ότι η υδροδυναμική συμπεριφορά του κυματογράφου βελτιστοποιήθηκε μετά από εξουθενωτική χρήση πολύπλοκου Software με το οποίο υπολογίζονται αριθμητικά οι κινήσεις του κυματογράφου λαμβάνοντας υπόψιν την αλληλεπίδραση κυμάτων πλωτήρα σε όλη την περιοχή συχνοτήτων και ύψους κυμάτων που ενδιαφέρουν. (Οι υπολογισμοί επιβεβαιώθηκαν και ο κυματογράφος βαθμονομήθηκε (calibration) στην πειραματική δεξαμενή του εργαστηρίου ναυπηγικής του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου).  Η μέτρηση της κατευθυντικότητας γίνεται: α) με τη βοήθεια της συνδυασμένης απόληψης των δύο οριζοντίων κλίσεων δηλ. της πρόνευσης (pitch) και του διατοιχισμού (roll), μέσω ειδικού αισθητηρίου (Hippy120 Α), της κατακόρυφης επιταχύνσεως του κύματος και  β) με τη βοήθεια ηλεκτρονικής πυξίδας.  Ο πλωτήρας είναι κατασκευασμένος από πλαστικό, ενισχυμένο με υαλοβάμβακα, (GRP) ενώ o πυρήνας του αποτελείται από πλάκες πολυουρεθάνης υψηλών προδιαγραφών. Η πάνω επιφάνεια του πλωτήρα φέρει ηλιακούς συλλέκτες συνολικής ισχύος 180 Watt.

2. Η Μεταλλική Κατασκευή:  Το μεταλλικό τμήμα του κυματογράφου αποτελείται από τους δύο ομοαξονικούς κυλίνδρους (εκ των οποίων ο εσωτερικός μεταφέρεται ανεξάρτητα από τον κυματογράφο), τον ιστό και την υποθαλάσσια διάταξη.  Σαν υλικό κατασκευής χρησιμοποιείται αλουμίνιο θαλάσσης Al-5083, 5 mm για τα ελάσματα και Al-6010 για τους σωλήνες.  Ο εσωτερικός κύλινδρος φέρει το βασικό όργανο απόληψης κυματολογικών μετρήσεων (Hippy120 Α) και το πλήρες ηλεκτρονικό σύστημα μετρολογίας.  Στο υποθαλάσσιο τμήμα της μεταλλικής κατασκευής και σε μεταβαλλόμενο ύψος προσαρμόζονται από 1 μέχρι 4 δακτύλιοι μολύβδου 50 kp ο κάθε ένας, για να επιτευχθεί η επιθυμητή ρύθμιση.  Η συνολική μεταλλική κατασκευή είναι βαμμένη με Primer και χρώματα θαλάσσης, το υποθαλάσσιο σύστημα καλύφθηκε επί πλέον με ειδικό χρώμα antifouling. Υπάρχει ενσωματωμένη διάταξη καθοδικής προστασίας.

3. Ηλεκτρονική Διάταξη:  Ένα πανίσχυρο σύστημα απόληψης (data acquisition), επεξεργασίας (on board processing) και αποστολής σημάτων προς την ξηρά (data telemetry) βρίσκεται πάνω στην Μέδουσα, το οποίο και ελέγχεται μέσω ενός γρήγορου και ευέλικτου λογισμικού (Software).  Το σύστημα απόληψης μετρήσεων (data acquisition system) βασίζεται σε έναν 80C88 PC στα 10 Megahertz, τεχνολογίας CMOS για ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης, με ενσωματωμένες δύο κάρτες μετατροπής αναλογικού σε ψηφιακό σήμα (Α/D) με 16 διαφορικές εισόδους, και αντίστοιχες εξόδους, έναν σκληρό δίσκο 170 ΜΒ, floppy disk, σειριακή και παράλληλη θύρα, προγραμματιζόμενο χρονοδιακόπτη αφύπνισης, σταθεροποιητές τάσεων κλπ. Τα μετρούμενα μεγέθη αποθηκεύονται στον σκληρό δίσκο του κυματογράφου.  Το λογισμικό που ελέγχει όλες τις διεργασίες του 80C88 και είναι γραμμένο σε Turbo C (σε περιβάλλον DR-DOS V5.0) αναπτύχθηκε και βελτιστοποιήθηκε από την ΕΑΝΤ ΑΕ , μπορεί δε πολύ εύκολα να προσαρμοσθεί σύμφωνα με τις απαιτήσεις του πελάτη.  Η κανονική συχνότητα απόληψης των κυματολογικών και ανεμολογικών στοιχείων είναι 1.28 Hertz, ο χρόνος μετρήσεων 20 λεπτά ανά 3 ώρες (ή και συνεχής σε περιπτώσεις καταιγίδας αν προγραμματιστεί κατάλληλα).  Η ανεξαρτησία σε τροφοδοσία μέσω επαναφορτιζομένων μπαταριών από την ηλιακή ενέργεια χαρακτηρίζει την Μέδουσα ως έναν καθαρόαιμο μεσογειακό κυματογράφο με ευρωπαϊκές όμως προδιαγραφές ασφαλείας. Εκτός από τον εξωτερικό στεγανό κύλινδρο, χρησιμοποιούνται δύο ειδικά υδατοστεγή μεταλλικά κιβώτια,  α) για την ηλεκτρονική διάταξη και  β) για το σύστημα τροφοδοσίας (διπλό σύστημα στεγανοποίησης). Έτσι παρέχεται μια άψογη και ασφαλής λειτουργία του κυματογράφου καθόλη την διάρκεια ζωής του.  Το σύστημα τροφοδοσίας αποτελείται από τέσσερεις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες ξηρού τύπου συνολικής χωρητικότητας 220 Ah., οι οποίες παρέχουν ανεξαρτησία λειτουργίας 14 ημερών χωρίς τροφοδοσία από τα ηλιακά panels.

4. Ασύρματος Επικοινωνία:  Η επικοινωνία με την ξηρά γίνεται μέσω πομποδέκτη στα UHF,433 ΜΗz και είναι αμφίδρομη. Υπάρχει δηλ. δυνατότητα να δίνονται εντολές από την ξηρά, για την αλλαγή π.χ. του προγραμματισμού των μετρήσεων ή άλλου συγκεκριμένου λογισμικού (on board software).  Η ονομαστική εμβέλεια του πομποδέκτη είναι 20 ναυτ. μίλια. Τα συγκεντρωμένα δεδομένα αποστέλλονται μετά τις 20-λεπτες μετρήσεις στην ξηρά, ενώ η επικοινωνία γίνεται στα 1200 BAUD. Επίσης προσφέρεται δορυφορική επικοινωνία (Inmarsat, Argos) κατόπιν αιτήσεως του πελάτη.

5. Τα Αισθητήρια όργανα:  Ο συνήθης εξοπλισμός της Μέδουσας αποτελείται από τα ακόλουθα αισθητήρια και όργανα μετρήσεως: 1/4ργανα μετρήσεως κυματολογικών χαρακτηριστικών:  - Hippy 120Α -Θερμομέτρηση θερμοκρασίας θαλάσσης: Aanderaa Instruments  Όργανα μετρήσεως ανεμολογικών χαρακτηριστικών: (Όλα τα όργανα βρίσκονται σε μια στεφάνη του ιστού σε ύψος 5. μέτρων)  - Ταχύτητα και διεύθυνση ανέμου, πίεση, θερμοκρασία και υγρασία αέρα: Αισθητήρια της Aanderaa Instruments:  - Σηματοδότης νύχτας: Ηλεκτρονικά ελεγχόμενο φλας εμβέλειας 2 ναυτ. Μιλίων, με συχνότητα αναλαμπών 0.9 Ρ 1. Hertz Παρέχεται η δυνατότητα προσαρμογής οιουδήποτε αισθητηρίου ανάλογα με τις απαιτήσεις του πελάτη.

6. Η Αγκύρωση:  Το σύστημα της αγκύρωσης έχει σχεδιασθεί για βαθύ νερό και με τέτοιο τρόπο ώστε οι δυνάμεις που εξασκούνται από το σχοινί στον πλωτήρα να μην επιδρούν στις μετρούμενες κινήσεις του κυματογράφου.  Αποτελείται από βάρος στον πυθμένα (μπετόν-αρμέ θαλάσσης) περίπου 1350 kp, άγκυρα Danfort, βάρους 100 kp. τμήμα αλυσίδας και σχοινιού από πολυπροπυλένιο - τεταμένο με τη βοήθεια πλαστικού υποθαλάσσιου πλωτήρα κυλινδρικού σχήματος στο άνω τμήμα και σχοινί νάϋλον μήκους περίπου 80 μέτρων και ουδέτερης άνωσης.  Στο βασικό εξοπλισμό του συστήματος περιλαμβάνεται και ηλεκτρονικός έλεγχος της αγκύρωσης. Σε περίπτωση κοπής του καλωδίου / σχοινιού διεγείρεται συναγερμός μέσω πομποδέκτη προς την ξηρά.

7. Επί τόπου επεξεργασία σημάτων:  Τα μετρούμενα σήματα αφού συλλεχθούν ανά εικοσάλεπτα αποστέλλονται στην ξηρά και ταυτόχρονα αποθηκεύονται στον κυματογράφο.  Υπάρχει δυνατότητα επί τόπου επεξεργασίας των μετρήσεων, και αποστολής των στατιστικών στοιχείων στην ξηρά.  Ο αναλυτικός προσδιορισμός των κατευθυντικών κυματικών φασμάτων έχει προσεχθεί ιδιαίτερα, και βασίζεται στις αρχές της maximum likelihood method.  Το αντίστοιχο λογισμικό μπορεί να ενεργοποιηθεί τόσο από τον υπολογιστή του κυματογράφου όσο και από τον Η/Υ στην ξηρά.  Ο καθορισμός των φασμάτων των μετεωρολογικών στοιχείων γίνεται σύμφωνα με τις κλασσικές μεθόδους ανάλυσης.

8. Αξεσουάρ και εναλλακτικός εξοπλισμός:  Ανάλογα με τις επί πλέον απαιτήσεις του πελάτη προσφέρεται η δυνατότητα:  - Εξοπλισμού με δέκτη GPS ή και DGPS για τον ακριβή εντοπισμό του στίγματός του κυματογράφου από την ξηρά.- Εξοπλισμού με ρευματογράφο, υδροακουστικά όργανα απόληψης και επικοινωνίας.- 14 όργανα μετρήσεως περιβαλλοντικής ποιότητας του νερού, nutrients, oxygen, algae sensor, radioactivity, κλπ.- Αλλαγής στην εμβέλεια του πομποδέκτη καθώς και ενσωμάτωση των κυματογράφων σε δίκτυα.- Δορυφορικής επικοινωνίας (Inmarsat, Argos), ή και επικοινωνίας μέσω κινητής τηλεφωνίας.