Судовые навигационные эхолоты

Принцип работы всех современных электронных эхолотов основан на измерении времени прохождения зондирующего импульса с момента его излучения до момента возврата отраженного от дна сигнала. Зная скорость распространения сигнала в воде, легко определить расстояние, прошедшее сигналом, а значит и глубину.

Эхолоты имеют следующие основные части:

1. Вибратор (антенна). Преобразует электрический сигнал в зондирующий импульс (обычно частота импульса 18-25 кГц) и принимает отраженный от грунта сигнал. Может быть установлено два вибратора. В этом случае один вибратор будет являться передающим, а другой приемным;
2. Судовые лаги, классификация и предназначениеБлок питания. Вырабатывает напряжения, необходимые для работы эхолота.
3. Электронная часть. Формирует зондирующий импульс, измеряет время от момента посылки до прихода эхо-сигнала, преобразует время в расстояние, координирует работу всех блоков;
4. Индикатор. Служит для отображения информации о скорости в удобном для считывания виде;
5. Самописец. Прибор для регистрации глубин на бумаге или дисплее;
6. Сигнализатор глубины. Прибор, подающий звуковой сигнал при выходе на глубину меньше или больше установленной (в зависимости от режима).

Конструктивно вышеперечисленные блоки могут быть выполнены как в виде отдельных блоков, так и объединены в многофункциональные блоки.

Навигационное оборудование, используемое в малотоннажном судостроенииСовременные эхолоты в судовых условиях отремонтировать очень сложно. Для выделения неисправного блока или узла большинство эхолотов имеют встроенные тесты. С их помощью возможно выделить неисправный узел. Блочное исполнение, а также применение интегрированных узлов и плат позволяет восстановить работоспособность прибора без привлечения базовых специалистов.

Для облегчения работы судовых специалистов в современных эхолотах используют диалоговый режим работы, возможность оперативной подстройки для увеличения точности показаний прибора.

Например, с изменением солености воды изменяется скорость распространения зондирующего импульса.

Взяв из справочника соленость воды и скорость распространения звука (частоту зондирующего импульса считают звуковой) при данной солености в ряд эхолотов возможно ввести поправку (заводская установка 1 500 м/с) и получить более точное значение глубины.

Для повышения точности показаний на малых глубинах используют короткий импульс высокой частоты, на больших глубинах – импульсы большей длительности более низкой частоты. Обычно это происходит автоматически (если в данной модели предусмотрена эта функция) при переключении диапазона глубин.

Предлагается к прочтению: Навигационные инструменты разных эпох мореплавания

Следует учитывать, что показываемая эхолотом глубина измеряется от уровня антенны. Ряд эхолотов имеют возможность добавлять к измеренной глубине осадку судна и регистрировать глубину относительно поверхности.

Вибраторы

Существует два основных типа вибраторов:

1. Пьезокерамические – использующие свойство некоторых материалов изменять свои геометрические размеры под воздействием электрического напряжения. При подаче на выполненный из такого материала элемент электрического напряжения с некоторой частотой мы получаем механические колебания. Для усиления эффекта используем набор из пьезокерамических элементов. Через мембрану колебания передаются в воду. Отраженный от грунта эхо-сигнал механически воздействует на набор из пьезокерамических элементов, что в свою очередь вызывает появление электрического сигнала. При проверке вибраторов данного типа необходимо кроме сопротивления изоляции вибратора с кабелем проверять их емкость. Значения должны быть указаны в паспорте вибратора. При изменении емкости или сопротивления изоляции более допустимого необходимо заменить вибратор с кабелем;
2. Магнитострикционные – работающие на эффекте магнитострикции. При проверке вибраторов данного типа достаточно проверить сопротивление изоляции. При заниженном значении меняется вибратор с кабелем.

Следует иметь в виду, что один конец кабеля встроен в вибратор, поэтому, в случае потери сопротивления изоляции кабеля, его необходимо менять вместе с вибратором. Кабель, максимальная длина которого 15-25 метров, через соединительную коробку подключается к трассе. Сращивание кабеля между соединительной коробкой и вибратором, а так же между соединительной коробкой и блоком электроники не допускается.

В ряде эхолотов в соединительной коробке находится согласующий трансформатор для компенсации емкости кабеля. Такое внимание к емкости обусловлено необходимостью поддерживать резонанс у передатчика и приемника. Уход от резонанса ведет к потере мощности зондирующего импульса или потере чувствительности приемной части.

На сегодняшний день существуют Радиостанции ПВ/КВ диапазона с ЦИВ и УБПЧкомбинированные антенны-датчики, измеряющие как глубину, так и скорость движения судна.

При нахождении судна в доке необходимо принять меры по защите вибратора от возможных механических повреждений, а так же исключить возможность включения эхолота – это приводит к механическому разрушению вибратора и необходимости его замены.

По способу установки вибраторы бывают:

1. Устанавливаемые в днище судна;
2. Устанавливаемые в клинкете (возможна замена, обслуживание, проверка без постановки судна в док);
3. Устанавливаемые на специальных кронштейнах, которые крепятся к борту судна.

Электронная часть

Электронная часть служит для выработки зондирующего импульса, измерения времени прохождения сигнала с момента запуска до момента возврата отраженного от грунта эхосигнала, пересчета времени в расстояние, координации работы всех частей эхолота, выработки сигналов для работы с периферийными устройствами. В судовых условиях электронная часть неремонтопригодна. Проверяется по тесту. Отдельные платы могут иметь для контроля работоспособности светодиоды.

Самописцы

Существует два основных типа самописцев:

1. Механический – запись глубины ведется на электрохимической бумаге стальными перьями. В современных эхолотах может работать как отдельно, так и совместно с цифровым указателем глубины (раньше совместная работа была невозможна). Запуск зондирующего импульса производится либо при прохождении пишущего пера через запускающий контакт, либо прохождением магнита, установленного на ремне с пишущими перьями, через геркон. Скорость движения пера постоянна и подобрана таким образом, что время прохождения пишущего пера по рабочему полю бумаги совпадает со временем, необходимым для получения эхо-сигнала с максимальной глубины выбранного диапазона. В момент прихода эхосигнала на пере появляется напряжение (прошедшее через усилитель записи), которое делает отметку на электрохимической бумаге. Отсчет снимается или по линейке, или по шкале, наносимой на бумагу самим самописцем. Линейка имеет возможность перемещения для регулировки. В судовых условиях, при отсутствии теста, возможен только контроль за состоянием перьев и чистотой запускающего контакта. Нажатие на клавишу ОПЕРАТИВНАЯ ОТМЕТКА дает на эхограмме сплошную линию, служащую для нанесеня временной метки начала или конца интересующего нас события. При проверке Автосчислители и системы автоматической регистрациисамописца необходимо проконтролировать режим движения пера по рабочему полю бумаги (линия должна быть прямой и без разрывов). При необходимости, добиться вышеуказанного движения пера можно механическим подгибанием его;
2. Электронный – отображает информацию на дисплее. Некоторые модели имеют возможность работы с принтером. Обычно имеют энергонезависимую память для хранения эхограммы.

При одновременной работе самописца с цифровым указателем глубины (если они выполнены отдельными блоками) зондирующий импульс запускается самописцем.

Сигнализатор глубины

Сигнализатор глубины – это прибор, подающий звуковой сигнал при выходе на глубину меньше или больше установленной (в зависимости от режима). Имеет в своем составе генератор запуска зондирующего импульса, анализатор времени прохождения с момента запуска зондирующего импульса до прихода эхосигнала, схему сравнения этого времени с установленным (заданная глубина), генератором звукового сигнала.

Однако, при совместной работе сигнализатора глубины с другими блоками, приоритет на запуск зондирующего импульса принадлежит самописцу, если он отключен, то цифровому указателю глубины, если отключен и он, то блок использует собственный.

Основные неисправности

Рассмотрим основные неисправности, которые могут возникнуть при эксплуатации и основные шаги для их поиска.

1. Эхолот не включается. Необходимо проверить наличие питающего напряжения, целостность предохранителей;
2. Не работает один из составных блоков. Необходимо проверить наличие питающего напряжения, целостность предохранителей;
3. Значение индицируемой глубины значительно отличается от реальной. Проверить правильность выбранного диапазона, изменить коэффициент усиления (ручка оперативной регулировки УСИЛЕНИЕ), проверить вибратор (антенну). Следует отметить, что при резких изменениях ландшафта эхо-сигнал может уйти в сторону, при значительном слое ила эхосигнал не сможет отразиться; в некоторых регионах зафиксированы систематические отражения эхосигнала от слоя планктона или от пограничного слоя воды, образовавшегося в результате подводных течений или резком перепаде температуры или резком перепаде солености. При возможности ввода дополнительных установок (скорость распространения звука в воде, поправки на температуру воды, поправку на осадку, длительность зондирующего импульса и т.п.) убедиться, что установлены верные значения;
4. Самописец работает, но глубину не пишет. Цифровой указатель работает нормально. Проверить правильность выбранного диапазона, изменить коэффициент усиления (ручка оперативной регулировки УСИЛЕНИЕ), наличие, качество и правильность установки перьев, проверить чистоту контакта запускающего импульса или наличие магнита на ремне. Имелись случаи, когда причиной служили несоответствие электротермической бумаги данной модели эхолота или неправильно заправленная бумага. Возможен выход из строя усилителя записи или необходимость увеличения коэффициента его усиления. Косвенный показатель работоспособности усилителя записи и правильности установки бумаги и перьев служит наличие ровной, не имеющей прерываний линии при нажатии на кнопку ОПЕРАТИВНАЯ ОТМЕТКА;
5. Значение цифрового указателя и самописца отличаются. Как показала практика, обычно ошибочные показания у самописца. Необходимо убедится, что нулевая отметка совпадает с нулем на шкале отсчета. У самописцев шкала имеет возможность сдвига. При совпадении нулевой отметки у механических самописцев возможно Стационарные двигательные установки малотоннажных судовнарушение скорости вращения двигателя. Данные о скорости вращения двигателя можно найти в Инструкции по эксплуатации. Там же можно найти способ подкорректировать линию отметки (у каждой модели свои особенности).