Войти
Многолучевой сонар используется для картирования дна океана Многолучевой эхолот является типом гидролокатора, который используется для отображения на морской день. Как и другие гидролокаторы, многолучевые системы излучают акустические волны веерообразно под приемопередатчиком многолучевого эхолота. Время, за которое звуковые волны отражаются от морского дна и возвращаются в приемник, используется для расчета глубины воды. В отличие от других сонаров, многолучевые системы используют формирование луча для извлечения информации о направлении из возвращающихся звуковых волн, создавая ряд показаний глубины на основе одного сигнала.
Многолучевое изображение кораблекрушения USS Susan B. Anthony (AP-72) у берегов Франции. Многолучевые гидролокаторные системы зондирования, также известные как swathe (британский английский) или swath (американский английский), изначально использовались в военных целях. Система зондирования с помощью гидроакустической решетки (SASS) была разработана в начале 1960-х годов ВМС США совместно с General Instrument для картирования больших участков дна океана для помощи подводной навигации своих подводных сил. SASS был протестирован на борту USS Compass Island (AG-153). Последняя система антенных решеток, состоящая из шестидесяти одного луча на один градус с шириной полосы обзора, примерно в 1,15 раза превышающей глубину воды, была затем установлена на USNS Bowditch (T-AGS-21), USNS Dutton (T-AGS-22) и USNS. Михельсона (Т-АГС-23).
Начиная с 1970-х годов такие компании, как General Instrument (ныне SeaBeam Instruments, часть L3 Klein ) в США, Krupp Atlas (ныне Atlas Hydrographic ) и Elac Nautik (теперь часть Wärtsilä Corporation) в Германии, Simrad (ныне Kongsberg) Maritime ) в Норвегии и RESON в настоящее время Teledyne RESON A / S в Дании разработали системы, которые могут быть установлены на корпусах больших кораблей, а также на небольших лодках (по мере совершенствования технологии многолучевые эхолоты стали более компактными и легкими, а рабочие частоты увеличились.).
Первый коммерческий многолучевой прибор теперь известен как SeaBeam Classic и был введен в эксплуатацию в мае 1977 года на австралийском исследовательском судне HMAS Cook. Эта система производила до 16 лучей по дуге 45 градусов. Термин «SeaBeam Classic» ( ретроним ) 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 при заземлении, 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 Классические впоследствии были установлены на академических американских исследовательских судов USNS Томас Вашингтон (T-AGOR-10) ( Океанографический институт Скриппса, Калифорнийский университет ), то USNS Роберт Д. Конрад ( Ламонт-Догерти в Колумбийском университете ) и RV Атлантис II ( Woods Hole океанографического института ).
По мере совершенствования технологий в 1980-х и 1990-х годах были разработаны высокочастотные системы, которые обеспечивали картирование мелководья с более высоким разрешением, и сегодня такие системы широко используются для гидрографических съемок мелководья в поддержку навигационных карт. Multibeam эхолоты также широко используется для геологических и океанографических исследований, а с 1990 - х лет для морской добычи нефти и газа, разведки и морского дна прокладки кабеля. В последнее время многолучевые эхолоты также используются в секторе возобновляемых источников энергии, например, на морских ветряных электростанциях.
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 RV Meteor (1986) (Германия), RV Polarstern (Германия), RV Maurice Ewing (США) и ORV Sagar Kanya (Индия) в 1989 и 1990 годах, а затем на нескольких другие суда, в том числе Р. Томас Г. Томпсон (США) и RV Хакурей Maru (Япония).
Поскольку многолучевые акустические частоты увеличились, а стоимость компонентов снизилась, во всем мире значительно увеличилось количество эксплуатируемых многолучевых систем захвата полосы частот. Требуемый физический размер акустического преобразователя, используемого для формирования нескольких лучей с высоким разрешением, уменьшается по мере увеличения частоты многолучевого звука. Следовательно, увеличение рабочих частот многолучевых сонаров привело к значительному снижению их веса, размеров и характеристик объема. Более старые и более крупные низкочастотные многолучевые гидролокаторы, которые требовали значительного времени и усилий для установки их на корпус корабля, использовали обычные элементы преобразователя типа «тонплиз», которые обеспечивали полезную полосу пропускания приблизительно 1/3 октавы. Более новые и компактные высокочастотные многолучевые гидролокаторы могут быть легко прикреплены к исследовательскому пуску или к тендерному судну. Многолучевые эхолоты для мелководья, такие как компании Teledyne Odom, R2Sonic и Norbit, которые могут включать датчики для измерения движения датчика и скорости звука, локальные для датчика, позволяют многим небольшим компаниям, занимающимся гидрографической съемкой, перейти от традиционных однолучевых эхолотов к многолучевым эхолотам. Маломощные многолучевые системы валков теперь также подходят для установки на автономном подводном аппарате (AUV) и на автономном надводном судне (ASV).
Данные многолучевого эхолота могут включать в себя батиметрию, обратное акустическое рассеяние и данные о толщине воды. (Газовые шлейфы, которые в настоящее время обычно идентифицируются в данных многолучевых измерений в разгар воды, называются факелами.)
Пьезокомпозитные преобразовательные элементы типа 1-3 используются в многоспектральном многолучевом эхолоте для обеспечения полезной полосы пропускания, превышающей 3 октавы. Следовательно, многоспектральные съемки с многолучевым эхолотом возможны с одной системой сонара, которая во время каждого цикла эхолота собирает многоспектральные данные батиметрии полосы, данные многоспектрального обратного рассеяния и данные многоспектральной толщи воды.
Многолучевой эхолот, показывающий передающий массив (больший черный прямоугольник) и принимающий массив (более узкий прямоугольник) - Odom MB1 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 преобразователя по всей полосе поперечной полосы с узкой полосой вдоль дорожки, а затем формируют несколько приемных лучей ( формирование луча ), которые намного уже в поперечной полосе (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 прохождения в двух направлениях.
Для определения угла передачи и приема каждого луча многолучевому эхолоту требуется точное измерение движения гидролокатора относительно декартовой системы координат. Измеряемые значения обычно представляют собой вертикальную крену, тангаж, крен, рыскание и курс.
Для компенсации потерь сигнала из-за расширения и поглощения в приемник встроена схема переменного усиления.
Для глубоководных систем требуется управляемый передающий луч для компенсации тангажа. Этого также можно добиться с помощью формирования луча.
