Подводная эхолокация

Эхолокация

Какова глубина места, в котором находится судно? Для моряка это так же важно знать, как, допустим, расстояние до ближайшего берега. Традиционное морское напутствие не случайно звучит так: «Счастливого плавания! Не меньше трех футов под килем!»

Зная глубину места, судоводитель не только правильно оценивает безопасность плавания, но, сверившись с картой, уточняет, где находится судно, на какой широте и долготе. Глубина подчас служит таким же полезным ориентиром, как и характерные очертания видимого берега.

Техника измерения глубины так же стара, как само мореплавание. Многие века основным инструментом был ручной лот — груз, прикрепленный к мерному тросику (линю). Лот бросали вперед по ходу судна, движущегося со скоростью не выше 5—6 узлов, затем выбирали слабину лота-линя, а в момент его приблизительно вертикального провисания в толще воды отсчитывали глубину.

Бросание лота требовало немалой сноровки и навыка. В известной повести К. М. Станюковича «Человек за бортом» опытный матрос, упражняясь в бросании лота, сорвался с вант в море. Точность измерения глубины ручным лотом была, конечно, невелика.

В толще воды

Положение коренным образом изменилось после изобретения эхолота. В начале прошлого столетия было установлено, что звук распространяется в воде прямолинейно и отражается от дна и подводных предметов. Другими словами, эхолокация показала, что существует подводное эхо.

Скорость распространения звука в воде (около полутора километров в секунду) почти впятеро больше, чем в воздухе. Если точно измерить время, истекшее от момента звукового сигнала, прозвучавшего на поверхности, до возвращения подводного эха, отразившегося от дна, нетрудно определить глубину. Пусть истекло 2 секунды; в течение первой из них звуковая волна бежала вниз, в течение второй — возвращалась обратно. Следовательно, глубина места равна полутора километрам.

Приборы, использующие подводное эхо, излучают колебания сверхзвуковой частоты — так называемый ультразвук. Человеческое ухо способно воспринимать колебания упругой среды (например, воздуха), частота которого не превосходит двадцати тысяч в секунду, или, как говорят специалисты, двадцати килогерц. Современные эхолоты, как правило, посылают в морскую глубь колебания частотой 20—30 кгц/сек. Ультразвук, излучаемый эхолотом, не расходится во все стороны (как, скажем, волны от камня, брошенного в воду), а получает вполне определенное направление, подобно лучу прожектора.

Для измерения глубины необходимо послать ультразвук вниз, по отвесной линии. Поэтому упругая мембрана (вибратор) вмонтирована в днище корабля в строго горизонтальном положении. Ультразвук, отраженный морским дном, воспринимает другая мембрана (резонатор), а специальная аппаратура преобразует в какой-либо видимый сигнал. Например, на шкале глубин против определенной цифры зажигается электрическая лампочка; или на экране появляется вспышка определенной формы; или перо самописца вычерчивает на бумажной ленте характерные штрихи.

История использования эхолотов

Эхолоты широко используются с двадцатых годов текущего столетия. Например, в 1922 г. французы промерили глубины в Средиземном море, американцы — в Атлантическом океане. В обоих случаях преследовалась одна цель — выполнить изыскания и расчеты, необходимые для прокладки подводного кабеля. Примерно в тот же период начали оснащаться эхолотами английские и французские корабли, преимущественно военные. Вскоре было замечено, что эхолот регистрирует не только дно, но и плотные стаи рыб, находящиеся под килем.

Первые систематические наблюдения за рыбой с использованием эхолота провел известный норвежский ихтиолог Оскар Зунд в феврале—марте 1935 г. Как оказалось, нерестующая треска (скрей) близ Лофотенских островов держится сплошным плотным слоем толщиной 10—12 м. Фотография записей эхолота была опубликована в английском научном журнале, положив начало обширной литературе о показаниях гидроакустических приборов как средстве поиска и изучения морских рыб.

Показания эхолота

В тридцатых годах эхолоты появились в штурманских рубках промысловых траулеров. Сейчас штурман-промысловик смотрит на эхолот едва ли не чаще, чем на компас. Показания эхолота помогают правильно выбрать место траления.

Допустим, на ленте регистрируются скопления рыбы (морского окуня). Много рыбы сосредоточилось в промежуточных слоях — она недосягаема для донного трала; зато на значительном участке окунь держится у самого дна.

Показания эхолота помогают своевременно менять курсы хода с тралом, всегда оставаясь на косяке. При очень густых придонных скоплениях целесообразно сократить время траления; на разреженном косяке иногда полезно прибавить скорость; при значительном распространении рыбы в высоту следует так оснастить трал, чтобы увеличилось его вертикальное раскрытие и т. д.

Треска, рассредоточенная в толще воды, регистрируется на ленте эхолота в виде отдельных «галочек», характерных штрихов. Увидев такие записи, промысловик не станет спускать донный трал, а поведет судно дальше, в более перспективный район.

Иногда рыба держится в толще воды сплошным горизонтальным слоем. В этом случае опытный капитан решает идти в сторону меньшей глубины. Ведь там рыба, возможно, находится у грунта, и донный трал должен принести неплохой улов.

Эхолотные наблюдения показали, что суточные колебания траловых уловов связаны с периодическими передвижениями рыбы из придонного слоя в толщу воды и обратно. Следя за опускающейся рыбой, можно рассчитать, как скоро она достигнет придонных слоев. Скорость вертикальных перемещений рыбы не особенно велика. Треска, например, поднимается к поверхности не быстрее, чем жилец пятого этажа возвращается домой по крутой лестнице.

Эхолот бывает полезен и на внутренних водоемах — реках, озерах, водохранилищах — помогая рыбакам выбрать место для подледного лова. Ультразвук свободно проходит сквозь ледовый покров. Широко применяется эхолокация и для учета рыбных запасов.

Итак, эхолот — верный помощник промысловика, разведчика и исследователя. Однако не следует думать, что расшифровка показаний эхолота — простое, несложное дело. Подчас перо самописца вычерчивает на бумажной ленте загадочные штрихи, которые могут означать и рыбу, и скопления планктона, и даже границу двух водных масс с неодинаковой температурой.

Нужно научиться читать эти записи, сделанные на непонятном, казалось бы, языке. Опытный штурман или гидроакустик безошибочно различит записи сельди и трески, медуз и капшака. Расшифровке эхограмм помогают специальные альбомы с образцами наиболее характерных рыбных записей.

Звуковая волна

Чтение рельефа дна тоже требует немалого навыка. Масштаб записи по вертикали гораздо крупнее, чем по горизонтали, и степень этого различия зависит от скорости судна. Все неровности дна, подводные «ухабы» выглядят на эхограмме куда более крутыми, опасными для донного трала, чем в действительности. Штурман с полным основанием может сказать: «не так страшен рельеф, как его эхолот малюет!»

При неспокойном море показания эхолота становятся нечеткими, а то и вовсе прерываются. Главная помеха в этом случае — обилие воздушных пузырьков, проникающих под киль судна, когда море клокочет. Воздух — хороший отражатель ультразвука; поэтому при качке эхолот регистрирует «воздушное дно», находящееся под самым килем. Вследствие сильных экранирующих свойств воздуха не все рыбы одинаково регистрируются эхолотом.

Например, косячок сельди отчетливее запишется на ленте, чем такой же косячок скумбрии, потому что у сельди есть плавательный пузырь, а у скумбрии нет. По той же причине треску в толще воды эхолот регистрирует лучше, чем черного палтуса.

Вибратор расположен в днище судна. Значит, слой между днищем и поверхностью (4—5 м) попадает в «мертвое пространство», недоступен для эхолота. Если рыба держится у самой поверхности, эхолот ничего не покажет.

Это наводит на мысль о необходимости не только вертикального, но и горизонтального поиска. Еще до Отечественной войны ихтиолог В. С. Ильин предложил использовать эхолокацию в рыбопоисковых целях методом горизонтального излучения ультразвука.

После войны гидроакустические приборы горизонтального действия (рыболокаторы) нашли широкое применение в морском рыболовстве, прежде всего при поиске и промысле пелагических рыб — сельди, скумбрии, мойвы, сайры. Вибратор рыболокатора выдвигается ниже днища и поворачивается по кругу, посылая ультразвук в разные стороны.

Сконструированы и гидроакустические приборы, показывающие, сколько рыбы находится непосредственно перед движущимся тралом и сколько уже попало в трал.

Поставь свою оценку статье
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд6 звезд7 звезд8 звезд9 звезд10 звезд
Загрузка...
Этот блог читают многие люди, кто любит природу читай и ты
Этот блог читают многие люди, кто любит природу читай и ты
Оставить комментарий
:p :-p 8) 8-) :lol: =( :( :-( :8 ;) ;-) :(( :o: :smile1: :smile2: :smile3: :smile4: :smile5:
Друзья блогеры! Не советую копировать контент, бесполезно, поисковый робот моментально отследит и заблокирует ваш сайт. Спасибо за понимание!