Многолучевой эхолот - Multibeam echosounder

Многолучевой сонар используется для картирования дна океана

А многолучевой эхолот это тип сонар который используется для картирования морского дна. Как и другие гидролокаторы, многолучевые системы излучают звуковые волны в форме веера под корпусом корабля. Время, необходимое звуковым волнам, чтобы отразиться от морского дна и вернуться к приемнику, используется для определения глубины воды. В отличие от других сонаров, многолучевые системы используют формирование луча для извлечения информации о направлении из возвращающихся звуковых волн, производя ряд показаний глубины за один сигнал.

История и прогресс

Многолучевое изображение USS Сьюзан Б. Энтони (АП-72) кораблекрушение у берегов Франции.

Многолучевые сонарные системы зондирования, также известные как полоса (Британский английский) или валок (Американский английский), созданный для военных приложений. Система зондирования гидролокатора (SASS) была разработана в начале 1960-х гг. ВМС США, в сочетании с Общий инструмент чтобы нанести на карту большие участки дно океана для помощи в подводной навигации своего подводная лодка сила.[1][2] SASS был протестирован на борту USS Компас Айленд (AG-153). Последняя система антенных решеток, состоящая из шестидесяти одного луча с одним градусом и шириной полосы обзора примерно в 1,15 раза больше глубины воды, была затем установлена ​​на USNS Bowditch (Т-АГС-21), USNS Dutton (Т-АГС-22) и USNS Михельсон (Т-АГС-23).[1]

Начиная с 1970-х годов такие компании, как General Instrument (ныне SeaBeam Instruments, часть L3 Кляйн ) в Соединенные Штаты, Krupp Atlas (сейчас Атлас гидрографический ) и Elac Nautik (ныне часть Wärtsilä Corporation) в Германия, Симрад (сейчас Kongsberg Maritime ) в Норвегия и RESON теперь Teledyne RESON A / S в Дания разработаны системы, которые можно было установить на корпус больших корабли, а затем маленький лодки (по мере совершенствования технологий и увеличения рабочих частот).

Первый коммерческий многолучевой пучок теперь известен как SeaBeam Classic и был введен в эксплуатацию в мае 1977 года.[3] на австралийском исследовательском судне HMAS Cook. Эта система производила до 16 лучей по дуге 45 градусов. (ретроним ) Термин «SeaBeam Classic» был придуман после того, как производитель разработал новые системы, такие как SeaBeam 2000 и SeaBeam 2112 в конце 1980-х годов.

Вторая установка SeaBeam Classic была на французском исследовательском судне Jean Charcot. Массивы SB Classic на Charcot были повреждены в результате заземления, и SeaBeam был заменен на EM120 в 1991 году. Хотя кажется, что первоначальная установка SeaBeam Classic использовалась мало, другие широко использовались, и последующие установки были выполнены на многих сосуды.

Системы SeaBeam Classic впоследствии были установлены на академическом исследовательские суда USNSТомас Вашингтон (Т-АГОР-10) (Институт океанографии Скриппса, Калифорнийский университет ), USNSРоберт Д. Конрад (Земная обсерватория Ламонта-Доэрти из Колумбийский университет ) и RVАтлантида II (Океанографическое учреждение Вудс-Хоул ).

По мере совершенствования технологий в 1980-х и 1990-х годах были разработаны высокочастотные системы, подходящие для картирования с высоким разрешением на мелководье, и такие системы широко используются для мелководья. гидрографические съемки в поддержку навигационных диаграмма. Многолучевые эхолоты также широко используются для геологический и океанографический исследования, а с 1990-х годов для оффшорной нефти и газа исследование и прокладка кабеля по морскому дну.

В 1989 году компания Atlas Electronics (Бремен, Германия) установила глубоководный многолучевой прибор второго поколения Hydrosweep DS на немецкое исследовательское судно Meteor. Hydrosweep DS (HS-DS) создавал до 59 лучей в полосе 90 градусов, что было значительным улучшением и изначально было усилено льдом. Ранние системы HS-DS были установлены на RVМетеор (1986) (Германия), RVPolarstern (Германия), RVМорис Юинг (США) и ORVСагар Канья (Индия) в 1989 и 1990 годах, а затем на ряде других судов, включая RVТомас Дж. Томпсон (США) и RVХакурей Мару (Япония).

Поскольку стоимость компонентов снизилась, количество проданных и находящихся в эксплуатации многолучевых систем значительно увеличилось. Переносные системы меньшего размера могут эксплуатироваться на небольшом пусковом или тендерном судне, в отличие от более старых систем, которые требовали значительного времени и усилий для прикрепления к корпусу корабля. Некоторые многолучевые эхолоты, такие как Teledyne Odom MB2, также включают датчик движения на лицевой стороне акустического преобразователя, что позволяет еще быстрее устанавливать их на небольших судах. Подобные многолучевые эхолоты позволяют многим небольшим компаниям, занимающимся гидрографической съемкой, перейти от традиционных однолучевых эхолотов к системам обзора.

Многолучевые данные включают в себя батиметрию, обратное акустическое рассеяние и данные о толщине воды. Газовые шлейфы, которые в настоящее время обычно идентифицируются в данных многолучевых исследований в разгар воды, называются факелами.

Многолучевой эхолот, показывающий передающий массив (больший черный прямоугольник) и принимающий массив (более узкий прямоугольник) - Odom MB1

Теория Операции

Многолучевой эхолот - это устройство, которое обычно используется гидрографами для определения глубины воды и характера морского дна. Большинство современных систем работают, передавая широкий акустический веерообразный импульс от специально разработанного преобразователь поперек всей полосы поперечной полосы с узкой полосой вдоль трассы с последующим формированием нескольких приемных лучей (формирование луча ), которые намного уже в акросстраке (около 1 градуса в зависимости от системы). Затем из этого узкого луча устанавливается время прохождения акустического импульса в двух направлениях с использованием алгоритма обнаружения дна. Если скорость звука в воде известна для полного профиля водяного столба, глубину и положение отраженного сигнала можно определить по углу приема и времени двустороннего распространения.

Для определения угла передачи и приема каждого луча многолучевому эхолоту требуется точное измерение движения гидролокатора относительно декартовой системы координат. Измеряемые значения обычно следующие: вертикальная тяга, тангаж, крен, рыскание, и заголовок.

Для компенсации потерь сигнала из-за распространения и поглощения изменяющийся во времени выигрыш Схема встроена в приемник.

Для глубоководных систем требуется управляемый передающий луч для компенсации тангажа. Этого также можно добиться с помощью формирования луча.

Рекомендации

  1. ^ а б Альберт Э. Тебердж младший и Норман З. Черкис (22 мая 2013 г.). «Заметка о пятидесяти годах многолучевой технологии». Hydro International. Архивировано из оригинал 14 июля 2014 г.. Получено 30 июн 2014.
  2. ^ Лаборатория военно-морских исследований США / Отделение морской физики (код 7420). «ГЛОБАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ПО КАРТИРОВАНИЮ ОКЕАНА». Лаборатория военно-морских исследований США. Архивировано из оригинал 2 июля 2014 г.. Получено 30 июн 2014.
  3. ^ Гарольд Фарр, Морская геодезия, том 4, выпуск 2, 1980 г., страницы 77-93

внешняя ссылка