Sonar ze skanowaniem bocznym

Schemat sonaru bocznego

Sonar boczny (czasami nazywany także sonarem bocznym , sonarem bocznym , sonarem bocznym , sonarem bocznym i sonarem klasyfikacyjnym dna ) to kategoria systemów sonarowych , która służy do wydajnego tworzenia obrazu dużych obszarów dna morskiego.

Używa

Sonar boczny może być używany do prowadzenia badań dla archeologii morskiej ; w połączeniu z próbkami dna morskiego jest w stanie zapewnić zrozumienie różnic w rodzaju materiału i tekstury dna morskiego. Obrazy sonaru bocznego są również powszechnie używanym narzędziem do wykrywania szczątków i innych przeszkód na dnie morskim, które mogą być niebezpieczne dla żeglugi lub instalacji na dnie morskim przez przemysł naftowy i gazowy. Ponadto stan rurociągów i kabli na dnie morskim można zbadać za pomocą sonaru bocznego. Dane ze skanowania bocznego są często pozyskiwane wraz z sondowaniami batymetrycznymi i z profilera poddennego , dając w ten sposób wgląd w płytką strukturę dna morskiego. Sonar boczny jest również używany do badań rybołówstwa, operacji pogłębiania i badań środowiskowych. Ma również zastosowania wojskowe, w tym wykrywanie min.

Jak to działa

Skanowanie boczne wykorzystuje urządzenie sonarowe, które emituje stożkowe lub wachlarzowate impulsy w dół w kierunku dna morskiego pod szerokim kątem prostopadłym do ścieżki czujnika przez wodę, które można holować ze statku nawodnego lub łodzi podwodnej lub zamontować na statku kadłub . Intensywność akustycznych od dna morskiego tej wachlarzowatej wiązki jest rejestrowana w serii przekrojów poprzecznych. Po zszyciu wzdłuż kierunku ruchu, plasterki te tworzą obraz dna morskiego w obszarze pokrycia (szerokość pokrycia) wiązki. Częstotliwości dźwięku używane w sonarze bocznym zwykle mieszczą się w zakresie od 100 do 500 kHz ; wyższe częstotliwości dają lepszą rozdzielczość , ale mniejszy zasięg.

Historia

Obraz z sonaru bocznego wraku statku „Aid” w Estonii
Obraz z sonaru bocznego zatopionego mostu na dnie jeziora Murray w Południowej Karolinie

Technologia

Najwcześniejsze sonary ze skanowaniem bocznym wykorzystywały pojedynczy przetwornik z wiązką stożkową . Następnie wykonano jednostki z dwoma przetwornikami do pokrycia obu stron. Przetworniki znajdowały się albo w jednym opakowaniu montowanym na kadłubie, albo w dwóch opakowaniach po obu stronach statku. Następnie przetworniki ewoluowały w wiązki w kształcie wachlarza, aby uzyskać lepszy „sonogram” lub obraz sonaru. W celu zbliżenia się do dna w głębokiej wodzie przetworniki boczne umieszczono w „rybie holowniczej” i ciągnięto za pomocą liny holowniczej.

Do połowy lat 80. komercyjne obrazy ze skanów bocznych były tworzone na papierowych dokumentach. Wczesne zapisy papierowe były tworzone za pomocą zamiatającego plotera, który wypalał obraz w przewijany zapis papierowy. Późniejsze plotery pozwalały na jednoczesne nanoszenie informacji o pozycji i ruchu statku na zapis papierowy. Pod koniec lat 80. systemy komercyjne korzystające z nowszych, tańszych systemów komputerowych opracowały cyfrowe konwertery skanów, które mogłyby taniej naśladować analogowe konwertery skanów używane przez systemy wojskowe do tworzenia obrazów skanu wyświetlanych na ekranie telewizora i komputera oraz przechowywania ich na taśmie wideo . Obecnie dane przechowywane są na dyskach twardych komputerów lub nośniki półprzewodnikowe .

Aplikacja wojskowa

Jednym z wynalazców sonaru bocznego był niemiecki naukowiec, dr Julius Hagemann, który został sprowadzony do USA po II wojnie światowej i pracował w Laboratorium Obrony Min Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych w Panama City na Florydzie od 1947 r. do śmierci w 1964 r. Jego praca jest udokumentowana w patencie US 4,197,591, który został po raz pierwszy ujawniony w sierpniu 1958 r., ale pozostawał tajny przez Marynarkę Wojenną Stanów Zjednoczonych aż do ostatecznego wydania w 1980 r. Eksperymentalne systemy sonarowe ze skanowaniem bocznym zostały wykonane w latach pięćdziesiątych XX wieku w laboratoriach, w tym w Scripps Institution of Oceanography i Hudson Laboratories i dr Harold Edgerton z MIT.

Wojskowe sonary boczne zostały wykonane w latach pięćdziesiątych przez firmę Westinghouse. Zaawansowane systemy zostały później opracowane i zbudowane do specjalnych celów wojskowych, takich jak odnajdywanie bomb wodorowych zaginionych na morzu lub odnajdywanie zaginionej rosyjskiej łodzi podwodnej, w obiekcie Westinghouse w Annapolis aż do lat 90. Ta grupa wyprodukowała również pierwszy i jedyny działający sonar kątowy , który mógł śledzić obiekty podczas patrzenia pod pojazd.

Aplikacja komercyjna

zdjęcie boczne frachtowca Choctaw

Pierwszym komercyjnym systemem skanowania bocznego był Kelvin Hughes „Transit Sonar”, przekonwertowana echosonda z jednokanałowym, montowanym na słupie przetwornikiem z wiązką wachlarzową, wprowadzona około 1960 r. W 1963 r. Dr Harold Edgerton, Edward Curley i John Yules użył sonaru bocznego 12 kHz ze stożkową wiązką, aby znaleźć zatopiony statek Vineyard Lightship w Buzzards Bay w stanie Massachusetts. Zespół kierowany przez Martina Kleina w Edgerton, Germeshausen & Grier (później EG & G., Inc.) opracował pierwszy udany holowany, dwukanałowy komercyjny system sonaru bocznego w latach 1963-1966. Martin Klein jest powszechnie uważany za „ojca” strony komercyjnej -skanować sonarem. W 1967 roku Edgerton użył sonaru Kleina, aby pomóc Alexandrowi McKee znaleźć okręt flagowy Henryka VIII, Mary Rose . W tym samym roku Klein użył sonaru, aby pomóc archeologowi George'owi Bassowi znaleźć 2000-letni statek u wybrzeży Turcji. W 1968 Klein założył Klein Associates (obecnie KLEIN - A MIND Technology Business ) i kontynuował prace nad ulepszeniami, w tym pierwszymi komercyjnymi systemami o wysokiej częstotliwości (500 kHz) i pierwszymi sonarami bocznymi o podwójnej częstotliwości, a także pierwszym połączonym sonarem do skanowania bocznego i profilowania pod dnem. W 1985 roku Charles Mazel z Klein Associates (obecnie Klein Marine Systems, Inc.) wyprodukował pierwsze komercyjne filmy szkoleniowe z sonaru bocznego oraz pierwszy podręcznik szkoleniowy sonaru bocznego, a dwóch oceanografów znalazło wrak RMS Titanic .

Do badania dużych obszarów sonar boczny GLORIA został opracowany przez Marconi Underwater Systems i Instytut Nauk Oceanograficznych (IOS) dla NERC . GLORIA to skrót od Geological Long Range Inclined Asdic . Został wykorzystany przez US Geological Survey i IOS w Wielkiej Brytanii do uzyskania zdjęć szelfów kontynentalnych na całym świecie. Działał na stosunkowo niskich częstotliwościach, aby uzyskać duży zasięg. Podobnie jak większość sonarów ze skanowaniem bocznym, instrument GLORIA jest holowany za statkiem. GLORIA ma częstotliwość pingów wynoszącą dwa na minutę i wykrywa sygnały zwrotne z odległości do 22 km po obu stronach sonaru.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Side-scan_sonar&oldid=1117409805 ”