Sonar boczny — Side-scan sonar

Schemat sonaru bocznego

Side-scan sonar (zwany też czasami boczny sonar skanowania , sonaru bocznego , boczny obrazowania sonaru , side-obrazowanie sonaru i klasyfikacja dolny sonar ) jest kategorią sonaru systemu, który służy do efektywnego tworzenia obrazu dużych obszarach dna morskiego.

Zastosowania

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. Obrazowanie sonarem bocznym jest również powszechnie używanym narzędziem do wykrywania gruzu i innych przeszkód na dnie morskim, które mogą być niebezpieczne dla żeglugi lub instalacji dna morskiego w przemyśle naftowym i gazowym. Ponadto stan rurociągów i kabli na dnie morskim można badać za pomocą sonaru bocznego. Dane ze skanowania bocznego są często pozyskiwane wraz z sondowaniami batymetrycznymi i danymi z profilowania dna , co zapewnia wgląd w płytką strukturę dna morskiego. Sonar boczny jest również wykorzystywany do badań łowisk, 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 może być holowane ze statku na powierzchni lub łodzi podwodnej lub montowane na statku kadłub . Intensywność odbić akustycznych od dna morskiego tej wiązki w kształcie wachlarza jest rejestrowana w serii przekrojowych przekrojów. Po zszyciu wzdłuż kierunku ruchu, plastry te tworzą obraz dna morskiego w pokosie (szerokości pokrycia) belki. 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 sonaru bocznego wraku statku „Aid” w Estonii
Obraz z sonaru bocznego przedstawiający zanurzony most na dnie jeziora Murray w Karolinie Południowej

Technologia

Najwcześniejsze sonary z bocznym skanowaniem wykorzystywały pojedynczy przetwornik z wiązką stożkową . Następnie wykonano jednostki z dwoma przetwornikami do pokrycia obu stron. Przetworniki znajdowały się albo w jednym pakiecie montowanym na kadłubie, albo w dwóch pakietach po obu stronach statku. Następnie przetworniki przekształciły się w wiązki w kształcie wachlarza, aby uzyskać lepszy „sonogram” lub obraz sonaru. Aby zbliżyć się do dna na głębokiej wodzie, przetworniki bocznego skanu umieszczono w „rybie holowniczej” i ciągnięto za linkę holowniczą.

Aż do połowy lat 80. komercyjne obrazy ze skanów bocznych były produkowane na papierowych dokumentach. Wczesne zapisy papierowe były tworzone za pomocą zamiatającego plotera, który wypalał obraz na przewijany zapis papierowy. Późniejsze plotery pozwoliły na jednoczesne wykreślanie informacji o położeniu i ruchu statku na zapis papierowy. Pod koniec lat 80. komercyjne systemy wykorzystujące nowsze, tańsze systemy komputerowe opracowały cyfrowe konwertery skanujące, które mogły taniej naśladować analogowe konwertery skanujące używane przez systemy wojskowe do tworzenia obrazów skanu wyświetlanych na telewizorze i komputerze oraz przechowywania ich na taśmie wideo . Obecnie dane są przechowywane na dyskach twardych komputera lub nośnikach półprzewodnikowych .

Aplikacja wojskowa

Jednym z wynalazców sonaru z bocznym skanowaniem był niemiecki naukowiec, dr Julius Hagemann , który po II wojnie światowej został sprowadzony do Stanów Zjednoczonych i pracował w US Navy Mine Defence Laboratory w Panama City, FL od 1947 aż do śmierci w 1964 roku. Jego praca jest udokumentowana w patencie USA 4,197,591, który został po raz pierwszy ujawniony w sierpniu 1958 roku, ale pozostał sklasyfikowany przez marynarkę wojenną Stanów Zjednoczonych aż do ostatecznego wydania go w 1980 roku. Hudson Laboratories i dr Harold Edgerton z MIT.

Sonary wojskowe z bocznym skanowaniem zostały wyprodukowane w latach 50. przez Westinghouse. Zaawansowane systemy zostały później opracowane i zbudowane do specjalnych celów wojskowych, takich jak odnajdywanie zagubionych bomb wodorowych na morzu lub odnalezienie zagubionej rosyjskiej łodzi podwodnej w zakładzie Westinghouse w Annapolis do lat 90. XX wieku. Grupa ta wyprodukowała również pierwszy i jedyny działający sonar kątowy, który mógł śledzić obiekty podczas patrzenia pod pojazd.

Aplikacja komercyjna

obraz boczny frachtowca Choctaw

Pierwszym komercyjnym systemem skanowania bocznego był Kelvin Hughes „Transit Sonar”, przerobiona echosonda z jednokanałowym, montowanym na słupie przetwornikiem z wiązką wachlarzową, wprowadzony około 1960 roku. W 1963 roku dr Harold Edgerton, Edward Curley i John Yules użył sonaru z boczną wiązką stożkową 12 kHz, 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 sonar z bocznym skanowaniem w latach 1963-1966. „ojciec” komercyjnego sonaru z bocznym skanowaniem. W 1967 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 firmę Klein Associates (obecnie Klein Marine Systems ) i kontynuowała prace nad ulepszeniami, w tym pierwszymi komercyjnymi systemami wysokiej częstotliwości (500 kHz) i pierwszymi dwuczęstotliwościowymi sonarami z bocznym skanowaniem oraz pierwszym połączonym bocznym i podrzędnym skanowaniem. sonar do profilowania dna. W 1985 roku Charles Mazel z Klein Associates (obecnie Klein Marine Systems, Inc.) wyprodukował pierwsze komercyjne filmy szkoleniowe dotyczące sonaru bocznego i pierwszy podręcznik szkoleniowy sonaru bocznego, a dwóch oceanografów znalazło wrak RMS Titanic .

Do pomiarów 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 obrazów szelfów kontynentalnych na całym świecie. Działał na stosunkowo niskich częstotliwościach, aby uzyskać duży zasięg. Jak większość sonarów z bocznym skanowaniem, instrument GLORIA jest holowany za statkiem. GLORIA pinguje dwa razy na minutę i wykrywa sygnały zwrotne z odległości do 22 km po obu stronach sonaru.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne