🗊Презентация Навигационный прибор эхолот. (Тема 7)

Тема 7. Навигационный эхолот

Эхолот – это навигационный прибор для исследования рельефа дна и измерения глубины моря с помощью гидроакустических эхо-сигналов. Обычно в днище судна устанавливается вибратор, к которому периодически подаются от генератора электрические импульсы, преобразуемые им в акустические, распространяющиеся вертикально вниз.

Отражённый дном акустический импульс принимается тем же вибратором, который снова преобразует его в электрический сигнал. Отрезок времени от момента посылки акустического импульса до момента возвращения эха от дна позволял рассчитать и вывести на индикатор значение глубины. Малые длительности и высокие частоты используются при измерениях малых глубин, большие длительности и низкие частоты – для больших глубин.

В 1936 году Научно-исследовательское бюро Главного гидрографического управления совместно с Заводом мореходных инструментов (Ленинград) создало первый отечественный ультразвуковой эхолот ЗМИ. Одновременно на одном из предприятий шло освоение производства другого образца навигационного эхолота типа ЭЛ.

К 1939 году на вооружении надводных кораблей и подводных лодок советского ВМФ находились навигационные эхолоты ЭЛ и ЭМС-2. Оба прибора были в основном подобны, но несколько отличались в деталях. ЭМС-2 не имел батареи накала для усилителя и питался полностью от корабельной сети. Он имел больший диапазон измерения глубин (до 1000 метров) и режим автоматического переключения (через 5-10 секунд) с одного диапазона на другой

Ввиду большого количества и веса приборов, значительного размера вибраторов, ЭМС-2 мог быть установлен только на больших подводных лодках. Однако отмечались недостаточная точность показаний на малых глубинах (до 20 метров), ненадёжность работы на «автомате» и громоздкость. Несомненным достоинством эхолота ЭМС-2 являлась установка вибраторов в специальных танках, что позволяло производить их ремонт и замену без докования корабля.

  Опыт эксплуатации отечественных эхолотов выявил, что ЭМС-2 устойчиво работал, начиная с глубины под килем 5-10 м; ЭЛ – с 0,5-3 м. Точность показаний составляла 2-4 % от глубины и во многом зависела от правильного и тщательного выполнения монтажа прибора на корабле. Боевое применение эхолотов показало, что ЭЛ и ЭМС-2 были подвержены, главным образом, мелким повреждениям.

Обычно при взрывах бомб и мин у борта подводной лодки в момент сотрясения выскакивали из гнёзд усилительные лампы, отставала пайка, лопались стекла измерительных приборов, деформировался каркас или крышка усилителя, появлялись обрывы в электрических цепях и механические повреждения в указателе глубин. Многие из этих неисправностей происходили в условиях, когда другим, более прочным конструкциям корпуса корабля наносились серьёзные повреждения. Поэтому они недостаточно характерны для выводов о недостаточной живучести эхолота. Тем не менее, частое повторение этих неисправностей показывало, что амортизация ЭЛ и ЭМС-2 требует усиления.

Наиболее тяжёлыми повреждениями эхолотов были пробои изоляции обмоток вибраторов. Каждая такая неисправность требовала постановки подводной лодки в док. Однако благодаря инициативе личного состава замену вибраторов зачастую производили на плаву, повышая давление в отсеке лодки, где размещался прибор, используя несложные приспособления в виде хорошо подогнанного ящика, мягкой подушки и т.д.

Основные недостатки, выявленные при эксплуатации эхолотов: • большие габариты, обилие большого количества узлов, разбросанных в различных отсеках, что затрудняло их обслуживание; • необходимость периодической регулировки эхолотов; • отсутствие в запасных принадлежностях отдельных элементов, часто выходивших из строя – тиростронов и батареек.

Эхолот НЭЛ-20К  Эхолот НЭЛ-20 разработан и выпускается научно-производст­венным концерном "Промэлектроника" (Санкт-Петербург). Он предназначен для измерения глубин в диапазоне от 0,3 до 800 м с дискретностью до 0,1 м. В эхолоте реализован принцип автоматиче­ского переключения диапазонов и каналов в зависимости от глубины под килем судна, он способен принимать информацию от систе­мы GPS, имеет встроенную систему автоматического тестирования. Предусмотрены звуковая и световая сигнализация o выходе судна на зaдaнную глубину под килем в диапазоне от 1 до 100 м. Установку заданной глубины выполняет оператор c дискретностью 1 м.

B эхолоте существует возможность автоматического введения в отсчет глубины поправки на фактическую скорость звука (в пределах 1420-1560 м/с). Вводимую скорость звука устанавливают вручную.  Отличительной особенностью эхолота НЭЛ-20К является наличие в комплекте электронного регистратора глубины ЭР на основе телеви­зионного монитора - вместо традиционного механического самописца c бумажной лентой.

Измеренные эхолотом в течение 3 ч глубины записываются в элек­тронном регистраторе. При времени регистрации более 3-к часов про­исходит последовaтельноe замещение ранее записанной информации на вновь поступающую. Зарегистрированные глубины c привязкой ко времени (с дискретностью 1 c) могут быть сохранены в течение б месяцев (при отключенном питании прибора).

Конструкция приборов комплекта эхолота Гидроакустическая антенна (ГА).   Она служит для преобразова­ния электрических колебаний в акустические и наоборот. В цилиндри­ческом корпусе антенны в специальной обойме расположены низкоча­стотный и высокочастотный пьезоблоки. Излучающая поверхность ан­тенны залита звукопрозрачным компаундом.   Антенну устанавливают в клинкетную задвижку, применяемую в индукционных лагах типа ИЭЛ-2М. Антенну навинчивают на полую цилиндрическую стойку, величину хода которой регулируют ограни­чительным хомутом и страховочным тросом. При поднятой или выну­той антенне клапан клинкетной задвижки перекрывает отверстие в корпусе судна.. Величину выступания антенны за корпус судна регули­руют специальным винтом.

Приемопередающее устройство (ППУ).   ППУ предназначено для формирования зондирующих импульсов, усиления принятых антен­ной эхосигналов и формирования сигнала измеренной глубины.  Команды дли формирования зондирующих импульсов поступают из ЦУГа. Цифровые сигналы измеренной глубины передаются обратно в ЦУГ для дальнейшей обработки.   Конструктивно ППУ выполнено в виде прибора, внутри которого расположены: соединительные колодки 1, силовой трансформа­тор 2, плата выпрямителей 3, модуль стабилизации и управления 16, плата емкостного накопителя 17, модуль приемопередающего тракта низ­кой частоты 18, модуль приемопередающего тракта высокой частоты 19.

На модуле 16 установлены светодиодные индикаторы, предназначенные для сигнализации:   - индикатор 4 "Испр. авт" - о нормальном функционировании ППУ в режиме "Автомат";   - индикаторы 5 "Старт НЧ" и 6"Старт ВЧ" - о наличии импульсов запуска передатчиков НЧ и ВЧ трактов;   - индикаторы 12, 13, 14, 15- о наличии напряжения на передатчике (Uперед), а также напряжений для питания микросхем (-15 В,+15 В, +5 В).

Для проведения измерений при испытаниях эхолота предусмотре­ны контрольные гнезда:   - гнездо 7 "Стоп" - сигнал остановки счетчика глубин ЦУГа; - гнездо 8 - напряжение -15 В;  - гнездо 9 - напряжение +15 В;  - гнездо 10- напряжение +5 В;  - гнездо 11 - ОВ - нулевой провод модуля стабилизации и управления;  - гнездо 20 "Выход детектора" - сигналы на выходах детекторов ВЧ и НЧ трактов;  - гнездо 21 "Выход приемника" - сигналы на выходах приемников ВЧ и НЧ трактов;  -гнездо 22 "ВАРУ" - сигналы управления ВАРУ ВЧ и НЧ трактов;  - гнездо 23 "3адающий генератор" - сигналы с выходов задающих генераторов ВЧ и НЧ трактов;  - гнездо 24 - общий (нулевой) провод;  - гнездо 25 "Выход передатчика" - сигналы с выходов передатчиков ВЧ и НЧ трактов.

Цифровой указатель глубины (ЦУГ).   Он предназначен для управ.ле­ния работой эхолота, индикации измеренной глубины и судового времени.Измеряемые глубины и судовое время отображаются на четырех разрядных цифровых табло 22 и 34.  Органы управления эхолота подразделены на оперативные, расположенные в верхней части, и неоперативные, расположенные под съемной крышкой в нижней части прибора.

Назначение органов оперативного управления:   - клавиша 15 "Пит." - для включения эхолота;   - кнопка 17 "Тест" - для контроля работоспособности эхолота;   - кнопка 18 "Авт." - для перевода эхолота в автоматический режим работы;   - кнопки 19 ВЧ и 20 НЧ - для включения ВЧ-канала и НЧ-канала;   - кнопки 27 "Усил. ↑"и 28 "Усил. ↓"-для увеличения и уменьшения коэффициента усиления приемного тракта эхолота;   - кнопка 29 "Зад. глуб." - для отключения звуковой сигнализации о выходе на заданную глубину;

Электронный регистратор (ЭР). ЭР предназначен для отображения и регистрации (с привязкой к судовому времени) измеряемых глубин, а также для управления работой эхолота.Измеряемые глубины и судовое время отображаются на ТВ-мониторе 5 в виде профиля дна, а также регистрируются в одном из двух регистраторов, размещенных в нижней части передней панели ЭР.Регистраторы представляют собой съемные блоки, в корпусе которых размещены элементы автономного питания и твердотельная памяти.Регистратор, помещенный в отсеке 24 "Работа", предназначен дли записи информации об измеряемых глубинах и судовом времени. Ре­гистратор, находящийся в отсеке 28 "Хранение", служит для хранения регистрируемой информации. При работающем эхолоте энергоресурс элементов автономного питания данного регистратора не расходуется.

На ТВ-мониторе находит отображение следующая информация: - текущие значения измеряемой глубины 13 Н, и судового вреемени 14 Тс, а также профиль грунта;  - пунктирная горизонтальная линия 16, соответствующая установленному значению заданной глубины;  - сплошная горизонтальная линия 17, соответствующая нулю глубин;  - горизонтальная линия 19 с отметками времени;  - оцифрованная вертикальная шкала 12 измеряемых глубин;  - подвижной маркер 15для считывания глубин и соответствую­щих им значений судового времени;  - значение заданной глубины 11 Нзад  - относительное значение введенного коэффициента усиления приемного тракта 10 "Усилен." (от 0 до 16);  - значение введенной скорости звука 9 С;  

Репитер. Репитер предназначен для индикации измеряемой глу­бины. Кроме этого, при переводе эхолота в режим установки скорости звука (что осуществляют с ЦУГа или ЭР), на репитере высвечивается значение введенной скорости звука.Репитер не имеет органов управления. Он автоматически включа­ется при включении эхолота.Репитер имеет четырехзначное цифровое табло для индикации измеряемой глубины или вводимого значения скорости звука.

Примечание Магнитострикционный эффект – это изменение формы и размеров некоторых металлов при их намагничивании и обратное явление – изменение намагничивания металлов (тел) при их деформации. На этом эффекте основана работа магнитострикционных гидроакустических средств.