سونار زیر آب و صدای اکو: مبانی صنعت دریایی

سونار زیر آب و صدای اکو: مبانی صنعت دریایی

من بیش از یک دهه را صرف طراحی و تامین تجهیزات تشخیص زیر آب کرده‌ام-از حسگرهای اولتراسونیک تا سیستم‌های سونار-و یک سوال که بیش از هر سوال دیگری از من پرسیده می‌شود این است: تفاوت بین صدای سونار و اکو چیست؟ این یک سوال ساده است، اما پاسخ آن چنان که بیشتر مردم فکر می کنند ساده نیست. من دیده ام که مدیران تدارکات هنگام تهیه منابع الکترونیک دریایی، این دو را با هم مخلوط می کنند، اعضای خدمه از آنها در این زمینه سوء استفاده می کنند، و حتی متخصصان باتجربه دریایی توانایی های آنها را اشتباه می گیرند. بسیاری از مقالات صنعتی با این ابزارها مانند کلمات کلیدی قابل تعویض برخورد می کنند، اما اینطور نیست. آنها دو فناوری تشخیص زیر آب متمایز هستند که دست به دست هم می دهند، هر کدام کار خاصی را انجام می دهند-و درک این تفاوت می تواند در وقت، هزینه شما صرفه جویی کند و حتی از اشتباهات پرهزینه در دریا جلوگیری کند.

 

اجازه دهید از اصول اولیه شروع کنم، اما نه از نوع کتاب درسی. من اینجا نیستم که تعاریف فنی را به شما بیاورم. در عوض، من آن را مانند یک خدمه جدید در روز اول آن‌ها تجزیه می‌کنم: سونار ابزار تشخیص زیر آب "تصویر بزرگ" است و صدای اکو ابزار "جزئیات" برای ناوبری دریایی است. سونار به شما امکان می‌دهد زیر آب-کشتی‌ها، صخره‌ها، ماهی‌ها، غرق‌ها-چه چیزی در اطراف شما وجود دارد ببینید، در حالی که صدای پژواک فقط بر یک چیز و یک چیز تمرکز می‌کند: عمق آب چقدر است. بدون هر دو فن آوری دریایی نمی توانید ناوبری یا نقشه برداری موثر زیر آب داشته باشید، اما استفاده نادرست از آنها اشتباهی است که من هر روز می بینم.

 

ابتدا، بیایید در مورد صدای اکو صحبت کنیم-زیرا ساده‌تر از این دو است و برای ایمنی اولیه کشتی بسیار مهم است. در هسته خود، صدای اکو، بخش کلیدی فناوری سونار زیر آب، با ارسال یک موج صوتی از یک مبدل (که در کف کشتی شما نصب شده است) به داخل آب کار می کند. آن موج صوتی به بستر دریا برخورد می‌کند، دوباره به سمت بالا باز می‌گردد و دستگاه صدای اکو عمق آب را بر اساس مدت زمانی که طول می‌کشد تا پژواک بازگردد، محاسبه می‌کند. ساده است، اما بی‌خطر نیست. من از مشتریان داشتم که با ناامیدی تماس می گرفتند زیرا اکوی صدای آنها خوانش متناقض بود، اما متوجه شدم که آنها یک اشتباه مبتدی در نصب مبدل مرتکب شده اند-مشکلی که حتی برخی از کاربران باتجربه تجهیزات دریایی را آزار می دهد.

قرار دادن مبدل برای صداگذاری پژواک باعث ایجاد-یا-شکستگی می‌شود. من کشتی‌هایی را دیده‌ام که مبدل را خیلی نزدیک به پروانه سوار می‌کنند، جایی که تلاطم و حباب‌های هوا پژواک‌های کاذب ایجاد می‌کنند-که آب را کم‌عمق‌تر از آنچه هست نشان می‌دهند. من همچنین دیده ام که آنها را روی قسمت های منحنی بدنه یا در زاویه ای نصب کرده اند که مسیر موج صوتی را از بین می برد. بهترین نقطه، بر اساس آنچه که من آموخته ام، یک بخش صاف و صاف از بدنه است، به دور از موتورها، ملخ ها و هر وسیله دیگری که ایجاد صدا یا حباب می کند. باید کاملاً در سطح نصب شود، همچنین-حتی شیب 2-درجه می تواند منجر به خطاهای قابل توجهی در عمق شود، به خصوص در آب های کم عمق. و حتی من را با مبدل های کثیف شروع نکنید. رشد دریایی، روغن، یا زباله‌های روی صفحه مبدل می‌تواند موج صوتی را تضعیف کند و منجر به قرائت نادرست یا عدم قرائت شود. نظافت ماهانه پیشنهادی نیست{12}}آنها یک ضرورت هستند، به خصوص در آب های گرم و غنی از مواد مغذی که در آن حشرات و جلبک ها به سرعت رشد می کنند.

 

یکی دیگر از نقاط دردناک صدای اکو: نادیده گرفتن شرایط آب که بر دقت صدای سونار دریایی و اکو تأثیر می گذارد. سرعت صوت در آب ثابت نیست-با دما، شوری و فشار تغییر می‌کند. در آب سرد و شورتر، صدا سریعتر حرکت می کند. در آبهای گرم و شیرین، کندتر است. اگر صدای اکو شما با این شرایط کالیبره نشده باشد، خوانش عمق شما خاموش خواهد شد. من یک بار با یک شرکت لایروبی کار می کردم که مدام به بستر دریا برخورد می کرد زیرا اکوی صدای آنها روی سرعت صدای پیش فرض تنظیم شده بود، نه شرایط واقعی منطقه. آنها در نهایت با یک پروانه آسیب دیده و یک روز کار گم شدند-همه به این دلیل که یک مرحله کالیبراسیون 5 دقیقه ای برای تجهیزات تشخیص زیر آب خود را رد کردند. این یک جزییات کوچک است، اما آن نوع جزئیاتی است که عملیات روان دریایی را از زمان توقف پرهزینه جدا می کند.

اکنون، سونار{0}} ستون فقرات تشخیص زیر آب برای شناورهای دریایی. برخلاف صدای اکو که فقط عمق را اندازه گیری می کند، سونار تماماً در مورد تصویربرداری است. امواج صوتی را در یک پرتو گسترده می فرستد و پژواک ها تصویری از همه چیز زیر آب-از یک گلخانه ماهی گرفته تا یک کشتی غرق شده تا یک صخره پنهان ایجاد می کند. دو نوع اصلی وجود دارد که من در صنعت دریایی می بینم: سونار چند پرتوی و اسکن جانبی-. سونار چند پرتویی همان چیزی است که بیشتر کشتی های تجاری از آن استفاده می کنند. ده ها موج صوتی را به طور همزمان ارسال می کند و یک نقشه سه بعدی از بستر دریا ایجاد می کند. این برای بررسی های هیدروگرافی، تعمیر و نگهداری بندر، یا ساخت و سازهای دریایی{9}}برای هر کاری که در آن به نمای دقیق از زمین زیر آب نیاز دارید، عالی است. از سوی دیگر، سونار اسکن جانبی، امواجی را به کناره‌های کشتی می‌فرستد و تصویری دوبعدی از بستر دریا و هر جسم روی آن ایجاد می‌کند. برای یافتن خرابه ها یا آوارها عالی است، اما عمق را به دقت صدای اکو یا سونار چند پرتو اندازه گیری نمی کند.

 

بزرگترین اشتباهی که من با سونار می بینم پیچیده کردن بیش از حد آن است. من اعضای خدمه ای را ملاقات کرده ام که سعی می کنند از همه ویژگی ها به طور همزمان استفاده کنند و صفحه نمایش را با داده های زیادی پر می کنند که نمی توانند تشخیص دهند چه چیزی مهم است. سونار زمانی بهترین عملکرد را دارد که آن را با نیازهای خاص خود تنظیم کنید. اگر در آب های کم عمق حرکت می کنید، فرکانس را برای جزئیات بهتر افزایش دهید-سونار با فرکانس بالا-با فرکانس بالا (بالاتر از 200 کیلوهرتز) تصاویر واضحی ارائه می دهد اما آنقدر دور نمی رود. اگر در اعماق آب هستید، به فرکانس پایین‌تر (زیر 100 کیلوهرتز) بروید تا بیشتر را ببینید، حتی اگر تصویر کمی شفاف‌تر باشد. و کنترل بهره را نادیده نگیرید-بالا بردن بیش از حد آن، صفحه را پر از نویز می کند و تشخیص اهداف واقعی را غیرممکن می کند. دیده‌ام که اپراتورها یک ظرف غوطه‌ور را از دست داده‌اند، زیرا بهره آن‌ها خیلی بالا تنظیم شده است، که منجر به برخورد نزدیک{11}}می‌شود. این در مورد یافتن نقطه شیرین بین جزئیات و وضوح است.

 

یکی دیگر از مشکلات سونار: بی توجهی به نگهداری. بر خلافصداهای اکوسیستم‌های سونار که دارای مبدل ساده هستند، دارای اجزای پیچیده‌تر-آنتن‌ها، پردازنده‌های سیگنال و گاهی مبدل‌های متعدد هستند. خوردگی آب شور در اینجا قاتل است. من دیده ام که یونیت های سونار از کار می افتند زیرا اتصالات به درستی آب بندی نشده بودند، یا کابل ها در اثر قرار گرفتن مداوم در معرض نمک و امواج آسیب دیده بودند. بازرسی های منظم-بررسی خوردگی، اتصالات شل و کابل های آسیب دیده-می تواند عمر سیستم سونار شما را چندین سال افزایش دهد. و اگر از سونار چند پرتو استفاده می کنید، مطمئن شوید که سنسور نگرش (MRU) را به طور منظم کالیبره کنید. یک سنسور کالیبره نادرست می تواند منجر به ایجاد نقشه های سه بعدی مخدوش شود که برای نقشه برداری یا ناوبری بی فایده هستند.

بیایید یک افسانه رایج را روشن کنیم: صدای اکو سونار نیست و سونار صدای اکو نیست. آنها فناوری های دریایی مکمل هستند، اما قابل تعویض نیستند. من از مدیران تدارکات خواسته‌ام «سوناری که عمق را اندازه‌گیری می‌کند» فقط برای اینکه متوجه شوند که واقعاً به یک صداگیر اکو نیاز دارند. یا یک اکوی صدا می خرند که انتظار دارند موانع زیر آب را به آنها نشان دهد، که این کار را نمی کند. درک تفاوت شما را از خرید تجهیزات نادرست دریایی نجات می‌دهد{4}}اشتباهی که می‌تواند هزاران دلار هزینه داشته باشد. برای اکثر کشتی‌های تجاری، به هر دو مورد نیاز دارید: یک اکوی صدا برای جلوگیری از سقوط شما به زمین، و یک سیستم سونار برای شناسایی موانع و حرکت ایمن در آبراه‌های شلوغ یا مناطق ناشناخته با تشخیص مطمئن زیر آب.

به‌عنوان کسی که این سیستم‌های تشخیص زیر آب را می‌سازد، می‌خواهم یک حیوان خانگی شخصی را نیز به اشتراک بگذارم: شرکت‌هایی که کیفیت مبدل را کاهش می‌دهند. مبدل قلب هر دو صدای اکو و سونار است-بدون یک مبدل-کیفیت بالا، حتی بهترین سونار دریایی یا سیستم صدای اکو نیز از کار خواهد افتاد. من مبدل‌های ارزان و بدون تاییدیه را دیده‌ام که پس از چند ماه در آب شور می‌شکنند یا خوانش‌های متناقضی ایجاد می‌کنند. سرمایه گذاری روی یک درجه بادوام و دریایی-مبدل-مقاوم در برابر خوردگی، طراحی شده برای محیط‌های دریایی خشن، و کالیبره‌شده برای دقت- ارزش هر پنی را دارد. این فقط در مورد صرفه جویی در پول برای جایگزینی نیست. این در مورد اطمینان از کارکرد تجهیزات تشخیص زیر آب در زمانی است که به آن نیاز دارید. در کارخانه ما، ما هر کدام را آزمایش می کنیممبدلدر محیط های آب شور هفته ها قبل از حمل و نقل، زیرا می دانیم که قابلیت اطمینان در دریا چقدر حیاتی است.

من همچنین متوجه روندی در صنعت دریایی شده‌ام: کشتی‌های بیشتری در حال ادغام صدای سونار و اکو با سایر سیستم‌های ناوبری-GPS، AIS، رادار-برای ایجاد یک تصویر کامل تشخیص زیر آب هستند. این ادغام یک بازی-تغییرکننده است، اما تنها در صورتی کار می‌کند که همه وسایل الکترونیکی دریایی سازگار باشند. من شرکت‌های کشتیرانی را دیده‌ام که روی سیستم‌های دریایی یکپارچه گران قیمت سرمایه‌گذاری می‌کنند، فقط برای اینکه متوجه شوند که سونار و اکو صدای آنها با GPS آنها همگام نیست. این یک اشتباه قابل اجتناب است-همیشه قبل از خرید تجهیزات جدید تشخیص زیر آب، سازگاری را بررسی کنید، یا با سازنده ای کار کنید که می تواند یک سیستم کاملاً یکپارچه برای کشتی خاص شما طراحی کند.

 

در پایان روز، سونار زیر آب و صدای اکو قهرمانان گمنام ناوبری دریایی و تشخیص زیر آب هستند. آنها پر زرق و برق ترین قسمت های یک کشتی نیستند، اما برخی از مهم ترین لوازم الکترونیکی دریایی هستند. من به دلیل سوء تفاهم یا استفاده نادرست از این ابزار، تماس‌های نزدیک، تعمیرات پرهزینه و زمان از دست رفته زیادی دیده‌ام. اصول اولیه پیچیده نیستند: صدای اکو عمق را اندازه‌گیری می‌کند، سونار از محیط زیر آب عکس می‌گیرد و هر دو نیاز به نصب، کالیبراسیون و نگهداری مناسب برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد دارند.

 

خواه مدیر تدارکاتی هستید که تجهیزات سونار دریایی و اکو را تامین می کند، کاپیتانی که مسئولیت ایمنی کشتی را بر عهده دارد، یا خدمه ای که ابزارها را اداره می کند، این را به خاطر بسپارید: این سیستم های تشخیص زیر آب فقط به خوبی فردی هستند که از آنها استفاده می کند. برای یادگیری نقاط قوت و محدودیت های آنها وقت بگذارید، آنها را به طور مرتب بررسی کنید و کیفیت را کم نکنید. پس از بیش از یک دهه در این صنعت، می‌توانم با اطمینان بگویم که بهترین سرمایه‌گذاری که می‌توانید انجام دهید، تجهیزات سونار زیر آب و صدای اکو قابل اعتماد-و دانش استفاده صحیح از آن است.

و اگر هرگز مطمئن نیستید که به کدام سیستم نیاز دارید، یا اینکه چگونه از تجهیزات موجود خود بیشترین بهره را ببرید، در تماس با آن تردید نکنید. من سال ها را صرف عیب یابی این سیستم ها، رفع اشتباهات و کمک به مشتریان در یافتن راه حل مناسب برای نیازهای خود کرده ام. دریا به اندازه کافی غیرقابل پیش بینی است{2}}ابزارهای تشخیص زیر آب شما نباید اینطور باشند.

 

سوالات متداول درباره سونار زیر آب و صدای اکو

Q1: آیا می توان از اکوی صدا برای تشخیص موانع زیر آب استفاده کرد؟

A1: خیر. صدای اکو صرفاً برای اندازه گیری عمق آب با هدف قرار دادن بستر دریا طراحی شده است. نمی‌تواند موانعی مانند سنگ‌ها، شکسته‌ها یا ماهی‌ها را شناسایی کند-برای این کار به یک سیستم سونار نیاز دارید که از یک منطقه وسیع‌تر زیر آب تصویربرداری کند.

Q2: هر چند وقت یکبار باید مبدل را تمیز کنمصدای اکویا سونار؟

A2: تمیز کردن ماهیانه توصیه می شود، به ویژه در آب های گرم و{1}} سرشار از جلبک. رشد دریایی، روغن یا زباله‌های روی صفحه مبدل امواج صوتی را ضعیف می‌کند و باعث خوانش نادرست می‌شود. از یک پارچه نرم و پاک کننده ملایم استفاده کنید-از مواد شیمیایی خشن که می توانند به مبدل آسیب برسانند اجتناب کنید.

Q3: تفاوت بین سونار با فرکانس بالا-و{2}}فرکانس پایین چیست؟

A3:-سونار با فرکانس بالا (بالاتر از 200 کیلوهرتز) تصاویر واضح و دقیق ارائه می‌کند اما دارای برد کوتاه-ایده‌آل برای تشخیص موانع در آب‌های کم عمق یا برد نزدیک{4}}. سونار با فرکانس پایین-(زیر 100 کیلوهرتز) بیشتر حرکت می‌کند اما تصاویری با جزئیات کمتر تولید می‌کند که برای ناوبری عمیق-دریایی عالی است.

Q4: چرا خوانش های اکو صدای من مدام تغییر می کند؟

A4: خوانش های متناقض معمولاً به دلیل قرارگیری نادرست مبدل (خیلی نزدیک به پروانه ها/حباب ها)، تنظیمات سرعت صدا کالیبره نشده (نادیده گرفتن دما/شوری آب) یا مبدل کثیف ایجاد می شود. برای رفع مشکل ابتدا این سه مورد را بررسی کنید.

Q5: آیا برای کشتی تجاری خود به هر دو صدای سونار و اکو نیاز دارم؟

A5: بله، برای اکثر کشتی های تجاری. صدای اکو با اندازه‌گیری عمق از زمین‌گیری جلوگیری می‌کند، در حالی که سونار موانع، ماهی‌ها یا شکسته‌هایی را که پژواک صدا از دست می‌دهند شناسایی می‌کند. آنها با هم، آگاهی کامل از موقعیت زیر آب را فراهم می کنند.