Переносной панорамный эхолот-видеоплоттер для рыбохозяйственных исследований на мелководьи и контроля акваторий морских портов и каналов

А.Н. Долгов, Н.Н. Кудрявцев, В.А. Воронин, С.П. Тарасов

ПЕРЕНОСНОЙ ПАНОРАМНЫЙ ЭХОЛОТ-ВИДЕОПЛОТТЕР ДЛЯ РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА МЕЛКОВОДЬИ И КОНТРОЛЯ АКВАТОРИЙ МОРСКИХ ПОРТОВ И КАНАЛОВ

Поиск и комплексная оценка рыбных скоплений на мелководье является одной из важнейших задач промысловой гидроакустики. Если обнаружение рыбных скоплений при средних и больших глубинах не встречает особых затруднений, то поиск в мелком море вблизи поверхности и дна - сложная научно-техническая проблема, так как под действием гидродинамического напора воды и шумов судна рыба делает броски в сторону от курса судна и не попадает в зону обзора эхолота. Поэтому гидроакустические съемки на малых глубинах традиционно не производились.

В качестве средства, позволяющего производить на мелководье поиск рыбных скоплений под судном и в стороне от судна, регистрацию на электронной карте их местоположений и количественную оценку, предлагается комплекс класса панорамных гидроакустических систем - переносной панорамный эхолот-видеоплоттер ПЭВ-К. В состав комплекса входит эхолот, имеющий две характеристики направленности, два гидролокатора бокового обзора (ГБО) с переключаемой характеристикой направленности, параметрический профилограф, электронная картографическая система, приемник спутниковой навигации GPS, цифровой блок обработки сигналов и пульт управления и индикации на базе цветного дисплея.

Количественная оценка рыбных скоплений, попадающих в эхолотный тракт, производится по известным алгоритмам эхо-счета и эхо-интегрирования. Для реализации алгоритмов количественной оценки и решения ресурсных задач в промысловых районах эхолот-видеоплоттер ПЭВ-К обладает необходимыми техническими характеристиками и навигационными возможностями. Кроме этого, для данного комплекса разработаны соответствующие методики проведения гидроакустических съемок и программное обеспечение постпроцессинговой обработки записанных эхо-сигналов, которое позволяет производить оценку биоресурсов как под килем судна, так и в стороне от него.

Функционально комплекс состоит из нескольких подсистем (трактов), которые могут работать самостоятельно и совместно в зависимости от режимов работы аппаратуры. ПЭВ-К включает следующие подсистемы:

- эхолот для поиска рыбных скоплений, количественной оценки их запасов и профилирования дна;

- два канала гидролокатора бокового обзора, предназначенные для съемки рельефа дна по правому и левому бортам судна, поиска и подсчета одиночных рыб, находящихся в стороне от судна;

- высокочастотный профилограф, предназначенный для точного профилирования рельефа дна;

- низкочастотный параметрический профилограф, предназначенный для профилирования придонных осадков;

- спутниковая навигационная система (GPS) и электронные карты, предназначенные для фиксирования на картах мест рыбных скоплений, обнаруженных затонувших объектов и решения различных навигационных задач.

Конструктивно ПЭВ-К состоит из пульта управления (морской рабочей станции) с 15-дюймовым цветным ЖК-индикатором или портативного персонального компьютера, двух приборов с блоками приемо-передатчиков, антенного блока на выносном забортном устройстве и GPS приемника (рис.1).

Информация отображается в различных режимах по желанию пользователя в

виде:

- цветной эхограммы электронного самописца эхолота либо параметрического профилографа;

- цветной амплитудной отметки;

- сонограммы трактов ГБО левого и правого борта;

- электронной карты в соответствии с требованиями резолюции ИМО А.817(19);

- результатов эхо-счета и эхоинтегрирования рыбных скоплений;

- комбинаций указанных режимов отображения в окнах;

- звуковой сигнализации о выходе на заданную или опасную глубину, а также о выходе в заданный район.

Рис.1. Состав ПЭВ-К

Предусмотрена возможность записи эхограмм и сонограмм на жесткий диск с возможностью последующего воспроизведения.

Представленный гидроакустический комплекс прошел стадию морских испытаний на акватории Куршского залива Балтийского моря на глубинах от 1 до 5 м и северном Каспии на глубинах до 8 м. Эхограммы и сонограммы гидроакустических записей приведены на рис.2. Испытания показали возможность эффективно проводить эхо-съемки и рыбопоиск как под судном, так и в стороне от него в условиях сверхмелководья.

Вторым направлением использования ПЭВ-К является контроль донной поверхности акваторий портов и подходных каналов на предмет поиска затонувших объектов, в том числе малоразмерных, мешающих или создающих опасность судоходству.

Проводились испытания ПЭВ-К по искусственным целям на акватории Азовского моря в Таганрогском заливе в условиях мелководья на глубинах 4 м и в районе судоходного канала глубиной до 6 м. В качестве целей использовались отрезки труб

различного диаметра и из разных материалов, газовый баллон емкостью 10 литров, автомобильная покрышка диаметром 0,9 м. Трубы заглублялись с помощью грузов, закрепленных на их торцах. Автомобильная покрышка, газовый баллон также заглублялись с помощью грузов и удерживались у дна в вертикальном положении с помощью плавучестей. Все искусственные цели устанавливались в ряд на расстоянии 50-60 м друг от друга. Судно с аппаратурой проходило на разном расстоянии от линии расположения целей со скоростью 2 -5 узлов.

»и СЧУ ГЦнту П^тр« С*РЧс

Рис.2. Фрагмент гидроакустических записей с электронными картами

На рис.3 представлен один из фрагментов регистрации искусственных целей с помощью ГБО, полученный при проходе судна вдоль линии расположения целей, находящихся по правому борту. Все цели отчетливо видны на сонограмме гидролокатора правого борта. Длительность зондирующего импульса составляла 50 мкс. Четко "прорисовывается" автомобильная покрышка, расположенная вертикально у дна под углом примерно 450 к курсу судна. Отбрасываемая ею тень позволяет не только определить размер покрышки с учетом высоты ее подвеса, но и конфигурацию. Овальная форма тени показывает, что покрышка круглая, а "засветка" в центральной части тени указывает на существование в автомобильной покрышке отверстия. Достаточно хорошо видна алюминиевая труба длиной 2 м, диаметром 0,12 м, лежащая на дне под углом к направлению движения судна. Видны как эхо-сигналы от трубы, так и тень, отбрасываемая ею на поверхность донного грунта.

Очевидно, более сильный эхо-сигнал от ближнего к антенне конца трубы обусловлен влиянием закрепленного у конца трубы груза. Отчетливо "проработан" на эхограмме газовый баллон емкостью 10 литров. Отсутствие за ним тени объясняется достаточно большой высотой подвеса баллона над поверхностью дна. Последняя в

этом ряду цель - асбоцементная труба длиной 1,5 м, диаметром 0,16 м также оказалась расположенной под углом к курсу судна. Четко регистрируются как эхо-сигналы от трубы, лежащей на дне, так и отбрасываемая ею тень.

| | | ІСоигзе: 356.5 ІСоигее: 35В. 5 Г

Рис.3. Регистрация искусственных целей на ГБО:

1 - автомобильная покрышка диаметром 90 см, расположенная вертикально у самого грунта под углом к курсу судна; 2 - алюминиевая труба длиной 2 м, диаметром 120 мм, расположенная на дне под углом к курсу судна; 3 - газовый баллон емкостью 10 л; 4 - асбоцементная труба, длиной 1,5 м, диаметром 160 мм, расположенная на дне под углом к курсу судна

Максимальная дальность до целей, которая в условиях мелкого моря определяется не столько энергетикой, сколько условиями распространения с учетом границ, составила 30-40 м, хотя исходя из геометрии (высота антенной системы над поверхностью дна - 2,5 м, угол наклона антенны ГБО - 250, ширина характеристики направленности антенны в вертикальной плоскости - 50°) ожидаемая дальность раза в 2-3 меньше.

Условия проведения испытаний были достаточно хорошими. Волнение моря составляло не более 1 балла.

Полученные результаты продемонстрировали возможность обнаружения в условиях мелководья с помощью панорамного эхолота-видеоплоттера ПЭВ-К придонных и донных объектов различной конфигурации с высоким разрешением.

Областями применения ПЭВ-К являются: рыболовство, рыбоводство и рыбоохрана, гидрография, морская геология и экология, морские службы спасения МЧС, таможенный и пограничный контроль и другие подводные технологии.