Топ эхолотов¶
Топ эхолотов — навигационный и гидрографический прибор, предназначенный для измерения глубины под днищем судна с помощью акустических импульсов. Относится к классу эхолотов, устанавливаемых на судах, и отличается от бортовых и донных эхолотов способом крепления: излучатель и приёмник размещаются в выдвижном топе (штоке), который опускается через днище судна в воду, минуя слой пузырьков воздуха и турбулентного потока, возникающего у корпуса на ходу.
¶Устройство и принцип действия
Топ эхолота представляет собой цилиндрический шток (обычно из нержавеющей стали или бронзы), внутри которого размещены пьезоэлектрические излучатель и приёмник. Шток опускается через специальный колодец (трубу) в днище судна и выступает ниже кормовой кромки корпуса. Такое расположение обеспечивает:
- излучение акустического импульса в незагрязнённую воду, свободную от кавитационного пузырькового слоя;
- приём отражённого сигнала без искажений, характерных для установки датчика вблизи корпуса;
- возможность измерения глубины на ходу и на стоянке без влияния на показания килевой качки и кренов.
Принцип измерения основан на замере времени прохождения звукового импульса от излучателя до дна и обратно. Глубина вычисляется по формуле H = (c · t) / 2, где c — скорость звука в воде (зависит от температуры и солёности), t — время задержки сигнала. Современные топовые эхолоты поддерживают несколько частотных каналов (от 20 до 200 кГц) и автоматическую коррекцию скорости звука по данным термометра и солемера.
¶Конструктивные особенности
Топ эхолота состоит из следующих основных элементов:
| Элемент | Назначение |
|---|---|
| Шток (топ) | Корпус, размещаемый в днищевом колодце |
| Излучатель | Пьезоэлектрический преобразователь, генерирующий акустический импульс |
| Приёмник | Датчик, принимающий отражённый сигнал от дна |
| Термометр | Измерение температуры воды для коррекции скорости звука |
| Солемер | Определение солёности (в морских моделях) |
| Уплотнения | Предотвращение протечек в днищевом колодце |
Высота выпуска топа регулируется и составляет, как правило, от 0,5 до 1,5 метра ниже днища. На судах с большим дедвейтом применяются топы увеличенного диаметра (до 100–150 мм) с усиленной конструкцией для работы в прибрежных районах с возможным ударом о грунт.
¶Применение
Топ эхолота применяется на следующих типах судов:
- Гидрографические суда — для промеров глубин и построения навигационных карт;
- Рыболовные промысловые суда — для поиска косяков рыб и контроля глубины лова;
- Научно-исследовательские суда — для океанографических измерений;
- Морские и речные сухогрузы — для контроля осадки и предотвращения посадки на грунт;
- Суда спецназначения — для выполнения подводно-технических работ.
На маломерных судах топовые эхолоты применяются редко из-за громоздкости конструкции; вместо них используются бортовые датчики, устанавливаемые на наружной поверхности корпуса или в поддоне.
¶Достоинства и ограничения
К достоинствам топовых эхолотов относятся высокая точность измерений (порядка 0,1–0,5% от глубины), устойчивая работа на ходу и возможность многоканальных измерений. Ограничениями являются:
- необходимость днищевого колодца и сложность монтажа;
- риск повреждения топа при посадке на грунт или столкновении с плавающими предметами;
- более высокая стоимость по сравнению с бортовыми эхолотами;
- необходимость периодического технического обслуживания уплотнений и пьезоэлементов.
¶Стандарты и нормативы
Конструкция и установка топов эхолотов регламентируются требованиями Международной морской организации (ИМО) в части точности измерения глубины для предотвращения посадок на грунт, а также классификационными обществами (Регистр СССР/Российский морской регистр судоходства, Lloyd's Register, DNV). Для судов, работающих в Арктике, применяются специальные исполнения топов с подогревом и усиленной защитой от обледенения.
¶Историческая справка
Первые эхолоты появились в 1920-х годах (изобретение Р. Фересса и Л. Томсона), и измерение глубины с их помощью первоначально выполнялось с борта судна через днищевой колодец — фактически, топом. С развитием электроники в 1950–1960-е годы появились компактные бортовые датчики, однако топовые конструкции сохранились на судах, требующих высокой точности промеров. В России производством топовых эхолотов занимались предприятия судостроительной и приборостроительной отрасли, в частности, заводы, выпускавшие эхолоты серии «ЭЛ» и «Рейд» для гидрографических судов.
Источники:
- Справочник по судовой навигационной и гидрографической аппаратуре
- Руководство по эксплуатации эхолотов серии «Рейд»
- Технические требования ИМО к средствам измерения глубины
- Судостроительный справочник. Том 3. Судовое оборудование