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 корпусаПреобразователи «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.
При использовании преобразователя «In-hull» звуковые волны проходят через стеклопластиковую обшивку корпуса, теряя при этом часть энергии, в результате чего снижается максимальная глубина и возможность обнаружения рыбы.
Преобразователь с установкой на транец
Преобразователи этого типа ( рис.4 .) используются, как правило, на небольших тихоходных судах.
Преобразователи этого типа устанавливаются на расположенный на транце специальный кронштейн ниже уровня воды. Конструкция кронштейна позволяет преобразователю откидываться при наезде на какое-либо препятствие, предотвращая тем самым повреждение преобразователя и транца.
Достоинства такой установки – простота монтажа, демонтажа и обслуживания. Недостаток – нахождение рядом с гребными винтами, вращение которых приводит к возмущениям воды, снижающим эффективность преобразователя. Если на малых оборотах еще можно найти подходящее место на транце, то на больших и скоростных судах работающие на больших оборотах винты создают сильное возмущение воды, насыщают воду пузырьками воздуха, которые экранируют преобразователь, практически исключая возможность работы.
Преобразователь с установкой на корпусе («Truehull»)
Устанавливаемые на корпус преобразователи типа «True Hull» ( рис.5 ) вставляются в отверстие, вырезанное в днище судна. Этот тип преобразователя обладает наилучшими характеристиками, но и наибольшей ценой. Они предназначены для установки на большие и скоростные суда с подвесными и стационарными двигателями. Размещаются обычно на плоской части днища перед винтами в местах с плавным обтеканием водой.
Если судно имеет V-образные обводы, то для горизонтального расположения преобразователя используют специальные прокладки из пластмассы, что на большой скорости приводит к появлению кавитации и, соответственно, к снижению эффективности эхолота (о кавитации – см. ниже). Для улучшения обтекаемости излучателя существуют специальные обтекатели, снижающие турбулентность и кавитацию.
Рис. 4.Преобразователь с установкой на транец
Достоинством такого преобразователя является высокая эффективность, к недостаткам можно отнести сложность установки и обслуживания, необходимость регулярной очистки от обрастания водорослями.
Влияние скорости движения на работу преобразователя
Первыми с влиянием скорости на эффективность работы эхолота столкнулись военные моряки, использовавшие сонары на скоростных противолодочных кораблях.
Рис. 5.Преобразователь с установкой на корпусе
Перед рыбакам, профессионалами и любителями долгое время никаких проблем, связанных с использованием эхолотов на их судах, не возникало – скорости у тех и других были невелики. Но по мере роста скоростей владельцы эхолотов стали замечать нарушения в работе эхолотов – пропадания отражений, появление шумовых помех на экране, ослабление отраженных сигналов.
Главным источником таких помех является кавитация – нарушение непрерывности текущей жидкости. При движении правильно сконструированного судна в воде его подводная часть обтекается плавно. Если на корпусе имеются какие-либо выступающие части – фланец заборной или сливной трубы, заклепки, головки болтов и пр., вокруг них при движении начнут образовываться завихрения, т.е. поток станет турбулентным, а при достижении какой-то критической скорости начнут возникать наполненные паровоздушной смесью кавитационные пузырьки, переходящие в каверны. Воздушные пузырьки, вследствие малой плотности заполняющего их газа, отражают звуковые волны и частично или полностью маскируют пространство под судном.
Наиболее подвержены помехам преобразователи, устанавливаемые на транце: мало того, что они сами являются источником кавитации, они еще получают все пузырьки, образовавшиеся на корпусе судна. Но основным источником помех для транцевого преобразователя является высокооборотный гребной винт.
В наилучшем положении находятся преобразователи «In Hull» и «True Hull» при их правильном расположении в местах с плавным обтеканием. При установке преобразователя «True Hull» на скоростных судах его рабочая поверхность, во избежание образования на нем кавитации, не должна выступать из корпуса, но и не должна располагаться в углублении.
Чувствительность эхолота
Понятие «чувствительность» характеризует способность эхолота выделять слабые отраженные сигналы на фоне акустических помех и шумов приемника. Величина чувствительности определяет возможность обнаружения мелких предметов на больших глубинах.
Приемник эхолота работает в очень широком диапазоне напряжений – ведь мощность принимаемых отраженных сигналов пропорциональна четвертой степени глубины. Поэтому он должен хорошо принимать слабые сигналы от мелких предметов как на максимальных глубинах, так и на предельно малых.
Необходимость работы в столь широком диапазоне уровней сигналов приводит к определенному противоречию в выборе чувствительности. С одной стороны, высокая чувствительность позволяет получать большое количество информации о различных объектах на предельно больших глубинах, но, вместе с тем, на малых глубинах такой эхолот будет принимать сигналы вне главного луча боковыми лепестками диаграммы направленности преобразователя.
Для устранения этого противоречия в эхолотах имеется регулировка чувствительности, которая в недалеком прошлом осуществлялась вручную. В современных эхолотах в дополнение к ручной регулировке имеется автоматическая.