Гидрографическое оборудование
Гидрографическое оборудование используется для получения данных о подводных объектах и изображения подводного пространства. Практическое большинство инструментов используют для получения данных, сканируя подводное пространство гидроакустическими сигналами.
Гидроакустические инструменты позволяют получать данные о подводных объектах и изображения подводного пространства. Любая гидроакустическая система состоит из одной или нескольких приемо-передающих антенн, устройства управления режимами работы антенн, блока обработки и сохранения полученных данных (выполненного обычно на базе персонального компьютера со специальным программным обеспечением, которое выполняет обработку гидроакустических данных).
Основными параметрами любого гидроакустического инструмента являются частота излучаемого акустического сигнала и угол обзора - диаграмма направленности. Диапазон рабочих частот лежит в пределах от нескольких килогерц до нескольких мегагерц: чем больше частота, тем меньше дальность проникновения сигнала. Диаграмма направленности определяет тип и область применения гидроакустического устройства и различается величиной углов в вертикальной и горизонтальной плоскости.
По количеству излучаемых сигналов различают однолучевые и многолучевые системы. Многолучевые системы производят одновременное сканирование с помощью нескольких гидроакустических сигналов. Они позволяют покрыть большую площадь при сканировании и за счет применения большого количества сигналов с узкой диаграммой направленности получить изображение с высоким разрешением. Антенна однолучевой системы способна излучать и принимать только один гидроакустический сигнал. Однако благодаря их надежности, простоте в эксплуатации и относительно низкой стоимости, однолучевые системы продолжают интенсивно развиваться и находят широкое применение в различных сферах деятельности.
Для обработки результатов гидрографических съемок может использоваться специализированое программное обеспечение.
Однолучевые эхолоты
Однолучевые эхолоты являются измерительными приборами, предназначенными для промера глубин, отображения профиля и примерной структуры дна, поиска и классификации различных объектов на дне и в толще воды, а также для выполнения различных навигационных задач. Все эхолоты, как правило имеют: приемо-передающую антенну (трансдьюсер), блок обработки сигналов и отображения информации. Трансдьюсер однолучевого эхолота имеет коническую вертикальную диаграмму направленности с углом обзора от 10° до 30°. Частотный диапазон работы эхолотов лежит в пределах от 12 кГц до 500 кГц: чем выше рабочая частота, тем меньше угол обзора. Дальность излучения и приема отражённого сигнала изменяется в зависимости от частоты и мощности излучения и лежит в пределах от 1 м до 10 км. Современные однолучевые эхолоты поддерживают одновременное подключение нескольких трансдьюсеров. Обычно для увеличения точности получаемых данных одновременно используются высокочастотная (более 200 кГц) и низкочастотная (менее 50 кГц) антенны.
Включение эхолота в навигационный комплекс корабля позволяет использовать эхолот для навигации. При подключении эхолота к GNSS приемнику можно осуществлять привязку глубин к географическим координатам.
Многолучевые эхолоты
Для эффективного выполнения промерных работ на больших акваториях, а также там, где требуется детальная съемка дна, используются многолучевые эхолоты. Применение многолучевых эхолотов по сравнению с однолучевыми увеличивает в десятки раз ширину полосы сканирования и существенно улучшает качество и производительность выполнения съемочных работ. Принцип действия многолучевых эхолотов основан на формировании трансдьюсером пучка узких лучей, расходящихся веером в плоскости, перпендикулярной направлению движения судна. Обязательным дополнением к самому многолучевому эхолоту являются: навигационное оборудование для определения точных координат корабля, датчики движения (гирокомпас, крен-дифферент, датчик вертикальных перемещений) и датчик определения вертикального распределения скорости звука в воде. Данные, поступаемые в реальном времени с этих приборов, учитываются при определении глубин.
Многолучевые эхолоты рекомендуется применять для:
картографирования акваторий портов, внутренних водных путей и судоходных каналов;
инспекции, обнаружения и картографирования подводных объектов;
выполнения детальной съемки рельефа дна на акваториях, где производится подводное строительство или дноуглубление.
Гидролокаторы
Различают гидролокаторы кругового, секторного и бокового обзора.
Гидролокаторы кругового и секторного обзора предназначены для подводной навигации, поиска подводных объектов и др. Частота излучения гидролокаторов кругового и секторного обзора лежит в пределах от 300 кГц до 2 мГц, при дальности работы 300 м и 10 м, соответственно. Диаграмма направленности гидролокаторов кругового и секторного обзора представляет собой луч с большим вертикальным углом (десятки градусов) и узким горизонтальным углом (1-3 градуса). По количеству таких лучей различают однолучевые и многолучевые гидролокаторы.
В однолучевых гидролокаторах кругового обзора антенны приводится во вращение электроприводом, который управляется с помощью программного обеспечения и может работать, как в круговом, так и в секторном режимах. Антенна в таких гидролокаторах работает в режиме последовательной передачи и приема сигнала, причем частота посланного сигнала зависит от выбранной оператором дальности работы гидролокатора. Основной недостаток однолучевых гидролокаторов низкая скорость сканирования (более 1 минуты для режима кругового обзора на дистанции 100 м). Сравнительно низкая стоимость, надежность и простота в эксплуатации, делает эти системы наиболее распространёнными гидроакустическими системами в настоящее время.
Многолучевые гидролокаторы – это секторные гидролокаторы с углом обзора от 60 до 120 градусов. По своёй сути многолучевая антенна это несколько десятков однолучевых антенн, объединённых в одном корпусе и синхронизированных по времени и частоте.
Гидролокаторы бокового обзора (ГБО) в основном применяются для поиска объектов, находящихся на морском дне и исследования рельефа дна для прокладки и обслуживания кабелей связи и трубопроводов. Гидролокатор бокового обзора, как правило, имеет вид торпеды с двумя боковыми антеннами. ГБО может либо буксироваться судном, либо стационарно устанавливаться под днищем судна. ГБО различаются по допустимой глубине использования, частоте работы, разрешающей способности.
Донные профилографы
Донный профилограф предназначен для поиска заглубленных на дне объектов (трубопроводов или кабелей), нахождения заиленных подводных объектов, исследования и классификации состава грунта дна, разведке полезных ископаемых и экологического мониторинга.
По своей сути донные профилографы представляют собой эхолот, но с очень низкой частотой излучаемого сигнала (менее 12 кГц). Низкочастотная звуковая волна большой мощности проникает в донный грунт на глубину более 100 метров: причем чем меньше частота сигнала, тем больше проникающая способность.
Морские магнитометры
Магнитометры – инструменты позволяющие определять напряженность магнитного поля. Морские магнитометры используются для
обследования дна водоемов;
геотермальных исследований;
поиска ферромагнитных объектов (цепи, якоря, контейнеры, неразорвавшиеся снаряды и мины и т.п.);
геологического картографирования;
подготовки к дноуглубительным работам;
поиска и подъема затонувших судов;
подготовки к прокладке и локализации трубопроводов и кабельных линий;
а также для других приложений.