Vedenalainen luotain ja kaikuluotaus: Meriteollisuuden perusteet

Vedenalainen luotain ja kaikuluotaus: Meriteollisuuden perusteet

Olen yli vuosikymmenen suunnitellut ja toimittanut vedenalaisia ​​tunnistuslaitteita-ultraääniantureista kaikuluotainjärjestelmiin-, ja yksi kysymys, joka minulta kysytään enemmän kuin muilta, on tämä: mitä eroa on kaikuluotauksella ja kaikulla? Se on yksinkertainen kysymys, mutta vastaus ei ole niin suoraviivainen kuin useimmat ihmiset ajattelevat. Olen nähnyt hankintapäälliköiden sekoittavan näitä kahta ostaessaan laivaelektroniikkaa, miehistön jäsenet käyttävät niitä väärin kentällä ja jopa kokeneet merenkulun ammattilaiset sekoittavat kykyjään. Liian monet alan artikkelit käsittelevät näitä työkaluja keskenään vaihdettavissa olevina muotisanoina, mutta ne eivät ole sitä. Ne ovat kaksi erillistä vedenalaista tunnistustekniikkaa, jotka toimivat käsi kädessä. Kummallakin on tietty tehtävä-ja jotka ymmärtävät, että ero voi säästää aikaa, rahaa ja jopa välttää kalliita virheitä merellä.

 

Aloitan perusasioista, mutta en oppikirjatyypistä. En ole täällä heittelemässä sinulle teknisiä määritelmiä. Sen sijaan jaan sen niin kuin uudelle miehistön jäsenelle heidän ensimmäisenä päivänä: kaikuluotain on vedenalaisen "ison kuvan" havainnointityökalu ja kaikuluotaus on "yksityiskohta" merenkulkuun. Sonar antaa sinun nähdä, mitä ympärilläsi on veden alla-laivoja, kiviä, kaloja, hylkyjä-, kun taas kaikuääni keskittyy yhteen ja vain yhteen asiaan: kuinka syvä vesi on. Tehokas vedenalainen navigointi tai maanmittaus ei ole mahdollista ilman molempia meriteknologioita, mutta niiden väärä käyttö on virhe, jonka näen joka ikinen päivä.

 

Puhutaan ensin kaikuluotauksesta,-koska se on yksinkertaisempi kahdesta ja se, joka on kriittisin alusten perusturvallisuuden kannalta. Kaikuluotaus, joka on keskeinen osa vedenalaista luotaintekniikkaa, toimii ytimessä lähettämällä ääniaallon anturista (asennettu aluksen pohjaan) alas veteen. Tämä ääniaalto osuu merenpohjaan, pomppaa takaisin ylös, ja kaikuluotauslaite laskee veden syvyyden sen perusteella, kuinka kauan kaiun palautuminen kestää. Se on suoraviivaista, mutta se ei ole idioottivarma. Asiakkaat ovat soittaneet minulle turhautuneina, koska heidän kaikuluotaimensa antoi epäjohdonmukaisia ​​lukemia vain saadakseen selville, että he tekivät aloittelijan virheen anturin asennuksessa -ongelma, joka vaivaa jopa joitain kokeneita laivalaitteiden käyttäjiä.

Kaikuanturin sijoitus tarkoittaa -tai-tauko kaikuääntä varten. Olen nähnyt alusten asentavan anturin liian lähelle potkuria, missä turbulenssi ja ilmakuplat luovat vääriä kaikuja-, jotka saavat veden näyttämään matalammalta kuin se todellisuudessa on. Olen myös nähnyt niitä asennettuna rungon kaareviin osiin tai kulmaan, joka heittää pois ääniaallon polun. Paras paikka, mitä olen oppinut, on rungon tasainen, sileä osa, kaukana moottoreista, potkureista ja kaikista muista melua tai kuplia aiheuttavista laitteista. Se tulee asentaa täysin vaakasuoraan, myös-jopa 2-asteen kallistus voi johtaa merkittäviin syvyysvirheisiin, etenkin matalassa vedessä. Äläkä edes aloita likaisia ​​antureita; merellinen kasvusto, öljy tai roskat anturin pinnalla voivat heikentää ääniaaltoa, mikä johtaa epätarkkoihin lukemiin tai lukemattomiin lukemiin. Kuukausittaiset siivoukset eivät ole ehdotus,{12}}ne ovat välttämättömyys, varsinkin lämpimissä, ravinnepitoisissa vesissä, joissa närästys ja levät kasvavat nopeasti.

 

Toinen kaikuäänen aiheuttama kipukohta: jätetään huomioimatta vesiolosuhteet, jotka vaikuttavat meriluotaimen ja kaikuäänen tarkkuuteen. Äänen nopeus vedessä ei ole vakio-se muuttuu lämpötilan, suolapitoisuuden ja paineen mukaan. Kylmässä, suolaisemmassa vedessä ääni kulkee nopeammin; lämpimässä makeassa vedessä se on hitaampaa. Jos kaikuluotainta ei ole kalibroitu näihin olosuhteisiin, syvyyslukemasi ovat pois päältä. Työskentelin kerran ruoppausyrityksen kanssa, joka törmäsi jatkuvasti merenpohjaan, koska kaikuluotaimensa oli asetettu oletusäänenopeuteen, ei alueen todellisiin olosuhteisiin. He päätyivät vaurioituneeseen potkuriin ja päivän työttömyyteen,{6}}kaikki he jättivät vedenalaisen havaintolaitteensa 5 minuutin kalibrointivaiheen väliin. Se on pieni yksityiskohta, mutta se on sellainen yksityiskohta, joka erottaa sujuvan merenkulun kalliista seisokeista.

Nyt luota{0}}meren alusten vedenalaisen havaitsemisen selkäranka. Toisin kuin kaikuluotaus, joka mittaa vain syvyyttä, kaikuluotaimessa on kyse kuvantamisesta. Se lähettää ääniaaltoja laajalla säteellä, ja kaiut luovat kuvan kaikesta vedenalaisesta-kalaparvista upotettuun laivaan piilotettuun kallioon. Meriteollisuudessa on kaksi päätyyppiä: monikeila- ja sivu{5}}skannausluotaimet. Useimmat kaupalliset alukset käyttävät monikeilakaikua; se lähettää kymmeniä ääniaaltoja kerralla luoden 3D-kartan merenpohjasta. Se sopii täydellisesti hydrografisiin tutkimuksiin, satamien kunnossapitoon tai offshore-rakentamiseen-kaikkiin töihin, joissa tarvitset yksityiskohtaisen kuvan vedenalaisesta maastosta. Sivu{11}}luotain puolestaan ​​lähettää aaltoja aluksen sivuille luoden 2D-kuvan merenpohjasta ja siinä olevista kohteista. Se sopii erinomaisesti hylkyjen tai roskien etsimiseen, mutta se ei mittaa syvyyttä yhtä tarkasti kuin kaikuluotain tai monikeilakaiku.

 

Suurin virhe, jonka näen kaikuluotaimessa, on sen monimutkaisuus. Olen tavannut miehistön jäseniä, jotka yrittävät käyttää kaikkia ominaisuuksia kerralla ja tulvivat näyttöön niin paljon dataa, etteivät pysty kertomaan, mikä on tärkeää. Sonar toimii parhaiten, kun säädät sen omiin tarpeisiisi. Jos navigoit matalassa vedessä, nosta taajuutta saadaksesi tarkempia tietoja-korkeataajuinen-luotain (yli 200 kHz) antaa teräviä kuvia, mutta ei kulje niin pitkälle. Jos olet syvässä vedessä, vaihda pienemmälle taajuudelle (alle 100 kHz) nähdäksesi pidemmälle, vaikka kuva olisikin hieman epäselvä. Älä myöskään jätä huomiotta vahvistuksen säätöä-liian korkealle kääntäminen täyttää näytön melulla, jolloin todellisten kohteiden havaitseminen on mahdotonta. Olen nähnyt, että käyttäjät menettivät upotetun kontin, koska heidän vahvistuksensa oli asetettu liian suureksi, mikä johti lähes{11}}törmäykseen. Kyse on makean pisteen löytämisestä yksityiskohtien ja selkeyden välillä.

 

Toinen luotainongelma: huollon laiminlyöminen. Toisin kuinkaikuluotaimet, joissa on yksinkertainen kaikuanturi, kaikuluotainjärjestelmissä on monimutkaisempia komponentteja-antenneja, signaaliprosessoreita ja joskus useita muuntimia. Suolaisen veden korroosio on tappaja täällä. Olen nähnyt luotainyksiköiden epäonnistuvan, koska liitäntöjä ei ollut tiivistetty kunnolla tai kaapelit ovat vaurioituneet jatkuvan suolan ja aaltojen vuoksi. Säännölliset tarkastukset-korroosion, löystyneiden liitäntöjen ja vaurioituneiden kaapelien varalta-voivat pidentää luotainjärjestelmän käyttöikää vuosilla. Ja jos käytät monikeilakaikua, muista kalibroida asentoanturi (MRU) säännöllisesti. väärin kalibroitu anturi voi johtaa vääristyneisiin 3D-karttoihin, jotka ovat hyödyttömiä mittauksessa tai navigoinnissa.

Selvitetään yleinen myytti: kaikuluotaus ei ole kaikuluotainta, eikä kaikuluotaus ole kaikuääntä. Ne ovat toisiaan täydentäviä meriteknologioita, mutta ne eivät ole keskenään vaihdettavissa. Olen saanut hankintapäälliköt pyytämään "syvyyttä mittaavaa kaikuluotainta" vain ymmärtääkseen, että he todella tarvitsevat kaikuluotaimen. Tai he ostavat kaikuluotaimen odottaen sen näyttävän heille vedenalaisia ​​esteitä, mitä se ei näytä. Eron ymmärtäminen säästää sinua ostamasta vääriä venevarusteita-virheestä, joka voi maksaa tuhansia dollareita. Useimpiin kaupallisiin aluksiin tarvitset molemmat: kaikuluotaimen, joka estää sinua ajamasta karille, ja luotainjärjestelmän, joka havaitsee esteet ja navigoi turvallisesti vilkkaalla vesiväylillä tai tuntemattomilla alueilla luotettavan vedenalaisen havaitsemisen avulla.

Näiden vedenalaisten tunnistusjärjestelmien rakentajana haluan myös jakaa henkilökohtaisen lemmikkipiirun: yritykset, jotka tekevät kulmat antureiden laadun suhteen. Kaikuanturi on sekä kaikuluotaimen että kaikuluotaimen sydän,-ilman korkealaatuista-kaikuanturia, jopa paras meriluotain- tai kaikuluotausjärjestelmä epäonnistuu. Olen nähnyt halpoja, sertifioimattomia antureita, jotka rikkoutuvat muutaman kuukauden suolaisessa vedessä tai tuottavat epäjohdonmukaisia ​​lukemia. Investoi kestävään, merelliseen-laatuunanturi-korroosiota kestävä, ankariin meriympäristöihin suunniteltu ja tarkkuutta varten kalibroitu-on jokaisen pennin arvoinen. Kyse ei ole vain rahan säästämisestä vaihdoissa; Kyse on siitä, että vedenalainen tunnistuslaitteistosi toimii silloin, kun sitä eniten tarvitset. Tehtaallamme testaamme jokaistaanturisuolaisen veden ympäristöissä viikkoja ennen toimitusta, koska tiedämme, kuinka kriittinen luotettavuus on merellä.

Olen myös huomannut suuntauksen meriteollisuudessa: yhä useammat alukset yhdistävät luotain ja kaikuäänen muihin navigointijärjestelmiin -GPS, AIS, tutka- luodakseen täydellisen vedenalaisen tunnistuskuvan. Tämä integrointi on pelin-muuttaja, mutta se toimii vain, jos kaikki veneen elektroniikka on yhteensopivia. Olen nähnyt varustamoiden investoivan kalliisiin integroituihin laivajärjestelmiin vain saadakseen selville, että niiden luotain ja kaikuluotain eivät synkronoidu niiden GPS:n kanssa. On vältettävissä oleva virhe-tarkistaa aina yhteensopivuus ennen uuden vedenalaisen havaintolaitteen ostamista tai tehdä yhteistyötä valmistajan kanssa, joka voi suunnitella täysin integroidun järjestelmän tiettyä aluksestasi.

 

Päivän päätteeksi vedenalainen kaikuluotain ja kaikuluotaus ovat merenkulun ja vedenalaisen havaitsemisen laulamattomia sankareita. Ne eivät ole aluksen loistavimpia osia, mutta ne ovat tärkeimpiä laivojen elektroniikkaa. Olen nähnyt liian monta läheistä puhelua, kalliita korjauksia ja ajanhukkaa näiden työkalujen väärinkäsityksen tai väärinkäytön vuoksi. Perusasiat eivät ole monimutkaisia: kaikuluotaus mittaa syvyyttä, luotain kuvaa vedenalaista ympäristöä, ja molemmat vaativat asianmukaisen asennuksen, kalibroinnin ja huollon luotettavan suorituskyvyn varmistamiseksi.

 

Olitpa hankintapäällikkö, joka hankkii laivojen luotain- ja kaikuluotauslaitteita, aluksen turvallisuudesta vastaava kapteeni tai miehistön jäsen, joka käyttää työkaluja, muista tämä: nämä vedenalaiset tunnistusjärjestelmät ovat yhtä hyviä kuin niitä käyttävä henkilö. Ota aikaa oppiaksesi heidän vahvuuksistaan ​​ja rajoituksistaan, tarkista ne säännöllisesti, äläkä jätä laatua tinkimättä. Olen työskennellyt tällä alalla yli kymmenen vuoden ajan, ja voin vakuuttavasti sanoa, että paras investointi, jonka voit tehdä, on luotettaviin vedenalaisiin kaikuluotaimiin ja kaikulaitteisiin-ja niiden oikeaan käyttöön.

Ja jos olet epävarma siitä, minkä järjestelmän tarvitset tai kuinka saat parhaan hyödyn olemassa olevista laitteistasi, älä epäröi ottaa yhteyttä. Olen käyttänyt vuosia näiden järjestelmien vianmäärityksessä, virheiden korjaamisessa ja auttamassa asiakkaita löytämään oikean ratkaisun heidän tarpeisiinsa. Meri on tarpeeksi arvaamaton-vedenalaisten tunnistustyökalujen ei pitäisi olla.

 

UKK vedenalaisesta luotain- ja kaikuluotauksesta

K1: Voidaanko kaikuluotainta käyttää vedenalaisten esteiden havaitsemiseen?

A1: Ei. Kaikuluotaus on suunniteltu ainoastaan ​​mittaamaan veden syvyyttä kohdistamalla merenpohjaan. Se ei pysty havaitsemaan esteitä, kuten kiviä, hylkyjä tai kaloja-sitä varten tarvitset luotainjärjestelmän, joka kuvaa laajempaa vedenalaista aluetta.

Q2: Kuinka usein minun tulee puhdistaa kaikuanturikaikuluotaintai luotain?

A2: Kuukausittaista puhdistusta suositellaan, erityisesti lämpimissä, leväisissä vesissä. Merikasvusto, öljy tai roskat anturin pinnalla heikentävät ääniaaltoja ja aiheuttavat epätarkkoja lukemia. Käytä pehmeää liinaa ja mietoa puhdistusainetta,-vältä kovia kemikaaleja, jotka voivat vahingoittaa kaikuanturia.

Q3: Mitä eroa on korkeataajuisella-ja matalataajuisella-luotaimella?

A3: Korkeataajuinen kaikuluotain-(yli 200 kHz) tarjoaa teräviä ja yksityiskohtaisia ​​kuvia, mutta sillä on lyhyt kantama-, joka on ihanteellinen matalan veden tai lähi{4}}esteiden havaitsemiseen. Matalataajuinen kaikuluotain (alle 100 kHz) kulkee kauempana, mutta tuottaa vähemmän yksityiskohtaisia ​​kuvia, mikä sopii täydellisesti syvänmeren{8}}navigointiin.

Q4: Miksi kaikuluotaimeni lukemat muuttuvat jatkuvasti?

A4: Epäjohdonmukaiset lukemat johtuvat yleensä väärästä anturin sijoittelusta (liian lähelle potkureita/kuplia), kalibroimattomista äänennopeusasetuksista (jätetään huomioimatta veden lämpötila/suolapitoisuus) tai likainen anturi. Tarkista ensin nämä kolme asiaa korjataksesi ongelma.

K5: Tarvitsenko kaupalliseen alukseeni sekä luotain- että kaikuluotausta?

A5: Kyllä, useimmille kaupallisille aluksille. Kaikuluotaus estää maadoitumisen mittaamalla syvyyttä, kun taas kaikuluotain havaitsee esteet, kalat tai hylkyt, jotka kaikuluotaus ohittaa. Yhdessä ne tarjoavat täydellisen vedenalaisen tilannetietoisuuden.