Эхолоты и GPS-навигаторы - [3]

Фирмы-производители рыбопоисковых эхолотов обычно выпускают большое количество моделей преобразователей с различными углами излучения. Так, компания Garmin предлагает преобразователи на частоте 200 кГц с углами конуса от 8 до 20 градусов, на частоте 50 кГц – с углом 45 градусов. Двухлучевые эхолоты этого производителя имеют ширину луча 15 и 45 градусов. Примерно такие же показатели имеют преобразователи и других фирм. Следует отметить, что преобразователи производят и поставляют всем изготовителям эхолотов несколько специализированных фирм.

Эффективность эхолота

Эффективность работы преобразователя зависит от ряда факторов – от окружающей среды, от частоты, места расположения, скорости судна, характеристик прибора и многого другого. Влияние некоторых из них будет рассмотрено ниже.

Влияние среды распространения звука

Вода, являясь средой распространения созданных преобразователем ультразвуковых волн, оказывает существенное влияние на работу эхолота, поэтому знание особенностей прохождения волн в воде полезно владельцу для эффективного использования прибора.

На эффективность работы оказывают влияние следующие характеристики среды распространения:

1. Затухание энергии звуковых волн в воде;

2. Наличие отражений звуковых волн в воде. Затухание звуковой энергии в воде состоит из двух составляющих – затухание свободного пространства и затухание в среде распространения.

Затухание свободного пространства – это абстрагированное от среды распространения, зависящее только от дальности, ослабление звуковой энергии.

При активной гидролокации, когда звук проходит одно и то же расстояние дважды, затухание свободного пространства пропорционально четвертой степени глубины.

Затухание энергии звуковых волн в воде объясняется ее поглощением и рассеиванием находящимися в воде минеральными и органическими частицами, микроорганизмами и пузырьками воздуха.

Наименьшее затухание вносит пресная холодная вода – из-за низкой температуры она обладает более высокой плотностью и в ней находится минимум органики. В пресной воде с одинаковым успехом можно пользоваться эхолотами как с низкой, так и с высокой частотами излучения.

Соленая морская вода, напротив, содержит большое количество солей, планктона и минеральных частиц, особенно в хорошо прогретых верхних слоях моря, поглощающих и рассеивающих энергию звуковых волн. Значительное ослабление энергии в соленой воде вносят содержащиеся в ней пузырьки воздуха, возникающие при образовании ветровых волн.

Отражения в любой среде – в воде, в воздухе – образуются неоднородностями, отличными по плотности от среды. Ими могут быть какие-либо предметы (камни, грунт, рыба, растительность, воздушные пузыри), либо слои воды с разной температурой (так называемые термоклины, речь о которых пойдет позже). Здесь можно провести аналогию со стеклом – будучи прозрачным, оно отражает часть падающего на него света обоими поверхностями – границами перехода от малой плотности воздуха к большой плотности стекла и, наоборот – от большей плотности к меньшей.

В зависимости от перепада температур степень отражения волн может быть различной, вплоть до полного (чем пользуются подводники, уходя от сонаров противолодочных кораблей). На практике чисто зеркальное отражение встречается нечасто, обычно оно из-за неравномерности по глубине термоклина бывает диффузным, т.е. рассеянным. В глубоких водоемах может быть несколько тер-моклинов.

Если в пресной воде затухание звуковой энергии на разных частотах практически одинаковы, то в морской воде затухание и отражение от термо-клинов с ростом частоты увеличивается. Поэтому в эхолотах, предназначенных для поиска рыбы в море, используются частоты 50 кГц, а в некоторых профессиональных эхолотах для больших глубин применяется частота 28 кГц.

Отражающие свойства дна

Дно пресноводных водоемов и морей имеет неоднородную структуру, включающую разнообразные по плотности грунты – ил, песок, глину, каменную плиту, галечные россыпи, покрытые, как правило, разнообразной растительностью. Все эти виды грунтов имеют разную способность отражать и поглощать звуковые волны. Камни и глина хорошо отражают звуковые волны, создавая на экране широкую линию. Мягкие грунты – ил и песок, а также растительность плохо отражают волны, создавая на экране тонкую линию. В то же время мягкие грунты проницаемы для ультразвука, потому на экране эхолота можно наблюдать под ними более плотные подстилающие поверхности.

Влияние расположения преобразователя

Преобразователь с установкой внутри корпуса Преобразователи «in-hull» прикрепляются прямо к внутренней стороне корпуса судна. Они применяются только на судах с корпусом из стеклопластика. Преобразователи этого типа не подходят для судов с металлическим и деревянными корпусами, а также с многослойными стеклопластиковыми корпусами с пористым наполнителем.

Преобразователь «In-Hull» обычно крепится к стеклопластиковой обшивке с помощью эпоксидного клея. Применение пластичных герметиков для его крепления недопустимо из-за их плохой акустической проводимости. Преобразователи необходимо устанавливать так, чтобы между ними и водой была только обшивка корпуса без каких-либо усиливающих или повышающих плавучесть вставок.