Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Принцип действия и устройство навигационных эхолотов




Среди средств наблюдения, связи и управления в подводной среде особое место занимают гидроакустические станции (ГАС) активного действия, к которым, в частности, относятся навигационные эхолоты и гидролокаторы.

Навигационный эхолот предназначен для измерения глубин под килем судна-носителя, а гидролокатор — для определения трех координат подводного объекта, находящегося в стороне от судна-носителя: дистанции Д, истинного пеленга (курсового угла) и угла цели θ (угла в вертикальной плоскости).

Измерение дистанции. Принцип измерения дистанции до подводного объекта с помощью эхолота или гидролокатора заключается в измерении промежутка времени между посылкой зондирующего импульса в толщу воды и приходом отраженного от объекта (препятствия) эхо-сигнала к приемнику. Зная скорость распространения звука в воде, можно определить дистанцию до подводного объекта по формуле

(3.5)

где с0 — расчетное значение скорости звука в воде (1500 м/с).

Таким образом, задача об определении глубины под килем или дистанции до подводного объекта сводится к измерению весьма малого промежутка времени Δt. Конструктивно она может быть решена различными методами с применением в качестве индикаторных устройств электромеханических указателей глубин, самописцев и цифровых электронных указателей глубин.

Электромеханические указатели глубин предназначаются для визуального отсчета глубин и управления посылками акустических импульсов. Они используются только в эхолотах.

Указатель глубин с механической линейной разверткой времени (рис. 3.25) состоит из вращающейся планки 1 с неоновой лампочкой 2, трансформатора T, кулачков 3 с контактами S1 и S2, электродвигателя 5, коробки скоростей 4 и шкалы, разбитой в единицах глубины. Эхолот с электромеханическим указателем глубины работает следующим образом.

Электродвигатель 5 вращает с постоянной частотой вращения планку 1 с неоновой лампочкой 2 и кулачком 3. В момент прохождения неоновой лампочкой нулевого деления шкалы кулачок 3 размыкает контакт S1, при этом разрывается цепь питания обмотки посылочного реле 6 и его контакты S3 замыкаются под действием пружины 7. Конденсатор С разряжается через обмотку вибратора-излучателя ВИ. При этом образуется колебательный контур, в котором возникают мощные затухающие колебания, и электромеханический преобразователь излучает в воду ультразвуковой импульс большой интенсивности.

Зондирующий импульс в основном максимуме диаграммы направленности распространяется ко дну, а в боковом — к вибратору-приемнику ВП. Боковой акустический импульс в вибраторе-приемнике преобразуется в слабый электрический сигнал, который после усиления поступает на первичную обмотку трансформатора T. Со вторичной обмотки трансформатора напряжение подается на неоновую лампочку 2, Вспышка ламп очки практически совпадает с нулем шкалы.

 

Рис. 3.26. Работа эхолота с электромехани- ческим указателем глубин

 

Зондирующий импульс в пределах основного максимума диаграммы направленности доходит до дна, отражается и принимается вибратором-приемником ВП, Слабая э. д. с, возникающая й обмотке вибратора, после усиления заставит вспыхнуть неоновую лампочку против деления шкалы, соответствующего измеряемой глубине. При следующем обороте планки рассмотренный процесс повторится. Из-за быстрого вращения планки с неоно­вой лампочкой нулевые вспышки и отметки глубин сливаются, и по шкале можно непрерывно отсчитывать глубину под килем судна.

Применение неоновой лампочки вызвано тем, что она практически безынерционна, т. е. мгновенно зажигается при подаче напряжения и мгновенно гаснет при отсутствии его; это обеспечивает точный отсчет глубин по шкале. Частота вращения неоновой лампочки должна быть строго постоянной для данного диапазона глубин; это поддерживается с помощью автоматического регулятора частоты вращения электродвигателя.

При регистрации малых глубин необходимо «гасить» нулевую отметку. Это вызвано тем, что накопительный конденсатор разряжается на нулевой отметке, а для фиксации глубины под килем зарядиться не успевает. Схема гашения нулевой отметки действует от контактов S2, которые в момент, соответствующий посылке импульса, отключают накопительный конденсатор от цепи разряда. После прохождения неоновой лампочкой нулевой отметки шкалы схема разряда восстанавливается и импульсы, отраженные даже с малых глубин, отмечаются указателем эхолота.

Самописцы предназначены для автоматической записи измеряемых глубин. В настоящее время наибольшее распространение получают самописцы с линейной механической разверткой в виде бесконечной ленты с закрепленными на ней пером и кулачком (рис. 3.26). Электропривод заставляет перо двигаться с постоянной скоростью по электротермической бумаге. В момент прохождения пером нулевого деления шкалы посылочные контакты срабатывают и подключают импульсный генератор к обмотке вибратора-излучателя, который посылает в воду зондирующий импульс. К моменту возвращения эхо-сигнала от подводного объекта перо перемещается вдоль шкалы на некоторое расстояние, прямо пропорциональное глубине (дистанции). Усиленный электрический сигнал прожигает бумагу, регистрируя отметку глубины. Принцип фиксации нулевой отметки и гашения в самописце такой же, как и в электромеханическом указателе глубин.

Рис. 3.27. Работа эхолота с самописцем

Шкалы индикаторов рассчитывают на определенные глубины и дистанции. Масштаб шкалы определяется пределами значений измеряемых величин, а также шириной бумажной ленты самописца. В индикаторах обычно предусматривается несколько диапазонов, измерение на которых начинается с нуля, и поддиапазон, на котором «просматривается» слой воды с определенной глубины.

Цифровой указатель глубин (ЦУГ) применяют при электронном методе измерения промежутка времени между посылкой и приемом сигнала. ЦУГ состоит из преобразователя типа «время – цифра» (ПВЦ) и цифрового табло.

Преобразователь «время – цифра» преобразует промежуток времени в прямо пропорциональное число импульсов, соответствующее глубине. Структурная схема ЦУГ приведена на рис. 3.27. Генератор счетных импульсов ГСИ вырабатывает счетные импульсы с частотой повторения fп = 7500 Гц, которые поступают на вход схемы совпадения СС. Период следования, а значит, и цена одного счетного импульса соответствуют глубине

 

В момент излучения блок посылок БП вырабатывает импульс посылки, который поступает к задающему генератору ЗГ и триггеру управления ТУ. Последний сбрасывает счетные декады СД с цифрового табло в нулевое положение. Одновременно триггер управления выдает на схему совпадения разрешающий сигнал, и с этого момента счетные импульсы начинают поступать на счетную декаду десятых долей (0,1).

 

Рис. 3.28. Работа эхолота с цифровым указателем глубин

 

Задающий генератор вырабатывает мощный импульс, а вибратор-излучатель осуществляет посылку. Счетные декады подсчитывают счетные импульсы до тех пор, пока отраженный ото дна эхо-сигнал не попадет на вибратор-приемник и после усиления не поступит в триггер управления. Последний снимает разрешающий сигнал со схемы совпадения, и счет импульсов прекращается.

Одновременно импульс триггера управления включает цифровое табло, и подсчитанный счетными декадами результат подается через дешифратор на цифровое табло ЦТ.

 

3.2.3 Лаги

Лаги предназначены для измерения скорости судна относительно поверхности воды.

В зависимости от принципа действия, лаги делятся на три вида: гидроакустические, индукционные и гидродинамические.

На рис. 3.28 изображен гидродинамический лаг.

Рис. 3.29. Гидродинамический лаг:

1 – основной блок; 2 – стрелочный указатель скорости; 3 – соединительный кабель; 4 – штепсельный разъем; 5 – цифровой указатель скорости и расстояния; 6 – приемная трубка лага; 7 – приемный клапан; 8 – маховик приемного клапана

 







Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 2530. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия