Определение поправок эхолота тарированием

Тарированием называют такой способ определения поправок, при котором поправки определяют непосредственным сравнением глубин, измеренных эхолотом, с глубинами, полученными другим, заведомо более точным способом.

Наиболее просто и надежно такое сравнение можно осуществить путем измерения эхолотом глубины погружения в воду какого-либо предмета с одновременным измерением этой же глубины точным мер­ным прибором. Обычно для тарирования используются специальные тарирующие устройства (диск, доска).

Рис. 70

Тарирующее устройство 1 (контрольная доска — рис. 70, а или конт­рольный диск—рис. 70, б) опускается на различные глубины на мер­ных стальных линях 2 так, чтобы оно располагалось на одной вертикали с вибраторами 3 эхолота. Марки на мерных линях размечаются при должном натяжении на выверенном компараторе. Лини маркируют от поверхности отражателя на.2, 3, 4, 5, 7, 10, 15, 20 и 30 м. На этих же горизонтах проводится сличение глубин как при опускании тарирую­щего устройства, так и при его подъеме. Способ тарирования применяют для глубин не более 30 м.

В виде исключения допускается тарирование по грунту. В этом слу­чае его выполняют сравнением глубин, измеренных эхолотом и ручным лотом, на нескольких участках промера с ровным дном, плотным грун­том и такими глубинами, которые перекрывали бы весь диапазон глу­бин, встретившихся в данный рабочий день.

Тарирование любым способом производят на стопе или в дрейфе при состоянии моря, которое позволяет получать поправки для всех гори­зонтов с заданной точностью.

Из описания сущности тарирования вытекает вывод, что этот спо­соб позволяет, в общем случае, получить поправки глубин, исключаю­щие или уменьшающие влияние целого ряда систематических погреш­ностей.

Действительно, если обозначить через z_Л точную глубину, полу­ченную по линю, а через z_Э — глубину того же горизонта, полученную в результате измерений эхолотом, то разность их окажется суммарной, поправкой Δz_Т, выявленной в процессе тарирования:

Суммарная поправка тарирования Δz_Т может быть представлена, как сумма частных поправок

Таким образом, вместо расчета поправок, входящих в равенство (12.25), в результате тарирования получают суммарную поправку Δz_Т, которая служит для исправления измеренных глубин.

Сравнивая (12.25) и (12.26), легко заметить, что суммарная по­правка Δz_Т не исключает влияние двух погрешностей: Δz_α и Δz_ПР - Это понятно: погрешности Δz_α и Δz_ПР возникают лишь в процессе промера, когда встречаются участки с наклонным дном или когда промер ведется на мелководье.

Поправку Δz_ПР за наклон дна целесообразно вводить лишь при зна­чительных глубинах и углах наклона более 5°. На глубинах тариро­вания (до 30 м) она пренебрежимо мала и не учитывается.

Поправка Δz_ПР за проседание судна на мелководье определяется в результате натурных испытаний. С этой целью на участке испытаний выставляются вехи на различных глубинах. Величина поправки Δz_ПР определяется путем сопоставления глубин, измеренных эхолотом у каж­дой из вех на стопе и при движении на различных скоростях. У каждой вехи совершают для этого несколько пробегов на тех скоростях, кото­рые установлены на промере, а в начале и в конце испытаний изме­ряют также глубину с неподвижного судна.

Если испытания не проводились, поправка Δz_ПР может быть рассчи­тана по формуле

где H —осадка судна на стопе, м;

z — глубина, м;

g —ускорение силы тяжести, м/с²;

k —коэффициент, зависящий от отношения длины судна L к его ширине В;

V — скорость судна, м/с.

Такие расчеты выполняют для отношений z/H от 1,1 до 4 и для скоростей, используемых на промере. Например, для гидрографического катера (H=0,7 м, L = 8 м, B = 2,5 м, k=1,41) на глубине z=3,5 м и скоростях 5 и 7 уз получим: Δz_ПР =0,14 м, Δz_ПР =0,29 м соответст­венно.

Как видно из этого примера, поправка Δz_ПРобычно невелика и учи­тывается только в тех случаях, когда глубины необходимо отсчитывать с точностью до 0,1 м.

Поправки Δz_MO, Δz_L, входящие в (12.26), могут оставаться стабиль­ными в течение длительного времени. Иначе обстоит дело с поправ­ками Δz_n, Δz_B и особенно Δz_v.

Нетрудно увидеть, что в поправке Δz_T автоматически учитывается погрешность Δz'_nвозникающая из-за уклонения частоты вращения электромотора в момент тарирования от номинальной частоты, на ко­торую рассчитан эхолот.

В период съемки частота вращения может оказаться иной, что при­ведет к изменению погрешности и должно быть учтено при оконча­тельном исправлении глубин. Эта новая поправка вычисляется по фор­мул

где п_T — частота вращения электромотора при тарировании,

п_C — частота вращения электромотора при съемке.

Определение частоты вращения электромотора пс производят через каждые 1—2 ч, а результаты записывают в журнал или на эхограмме.

Поправка Δz _v учитывает отличие номинальной скорости v₀ от реаль­ной вертикальной скорости звука v в точке измерения глубины. Как будет показано ниже, реальная вертикальная скорость v является источником наибольших погрешностей, претерпевая пространственно-временные изменения главным образом в зависимости от температуры воды. Это вынуждает производить многократное тарирование эхолота в различных участках района работ и в различное время, сообразуясь с возможными изменениями скорости звука. Тарирование требует не­малых затрат времени и, естественно, снижает производительность съемки.

В районах со стабильными гидрологическими условиями тарирова­ние производят один-два раза в сутки. Расхождение суммарных попра­вок Δz _T, определенных по результатам двух последовательных тариро­ваний с учетом изменения частоты вращения электродвигателя, не должно превышать 0,3 м. При выполнении этого условия глубины, из­меренные в процессе съемки, исправляются поправкой Az_Э, которую получают по формуле

где δz_B— поправка за изменение углубления вибраторов при съемке по сравнению с углублением при тарировании;

Δz_ПР — поправка за проседание (изменение осадки) судна при движении на мелководье.

Для того чтобы любая глубина была исправлена с необходимой точностью по дискретным значениям поправки Δz_T, определенной на стандартных горизонтах, строят график, вертикальная ось которого служит для откладывания глубин z, а горизонтальная — соответствую­щих поправок Δz_T. Тогда для любой промежуточной глубины можно снять значение Δz_T непосредственно с графика как расстояние по нор­мали от точки z_i до линии поправки Δz_T =f(z).

В районах с неустойчивым гидрологическим режимом, когда резуль­таты смежных тарирований расходятся на недопустимую величину, вместо увеличения их частоты целесообразно принять меры для непо­средственного учета изменений скорости звука: δv = v — v_T. Тогда при­ращение δ;z _v к поправке Δz _v, учтенной автоматически в момент пер­вого тарирования, может быть получено дифференцированием (12.3):

а суммарная поправка Δz_Э в этом случае будет равна