RU2461021C2 - Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории - Google Patents

Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории Download PDF

Info

Publication number
RU2461021C2
RU2461021C2 RU2009110869/28A RU2009110869A RU2461021C2 RU 2461021 C2 RU2461021 C2 RU 2461021C2 RU 2009110869/28 A RU2009110869/28 A RU 2009110869/28A RU 2009110869 A RU2009110869 A RU 2009110869A RU 2461021 C2 RU2461021 C2 RU 2461021C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
base
antenna
receiving
measuring
echo sounder
Prior art date
Application number
RU2009110869/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009110869A (ru
Inventor
Сергей Петрович Алексеев (RU)
Сергей Петрович Алексеев
Сергей Борисович Курсин (RU)
Сергей Борисович Курсин
Александр Николаевич Добротворский (RU)
Александр Николаевич Добротворский
Константин Георгиевич Ставров (RU)
Константин Георгиевич Ставров
Валентина Ивановна Гусева (RU)
Валентина Ивановна Гусева
Александр Валерьевич Костенич (RU)
Александр Валерьевич Костенич
Владимир Евгеньевич Сувернев (RU)
Владимир Евгеньевич Сувернев
Людмила Федоровна Пушкина (RU)
Людмила Федоровна Пушкина
Евгений Андреевич Денесюк (RU)
Евгений Андреевич Денесюк
Владимир Васильевич Чернявец (RU)
Владимир Васильевич Чернявец
Юрий Владимирович Румянцев (RU)
Юрий Владимирович Румянцев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт Министерства обороны Российской Федерации" (ФГУП "ГНИНГИ Минобороны России")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт Министерства обороны Российской Федерации" (ФГУП "ГНИНГИ Минобороны России") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт Министерства обороны Российской Федерации" (ФГУП "ГНИНГИ Минобороны России")
Priority to RU2009110869/28A priority Critical patent/RU2461021C2/ru
Publication of RU2009110869A publication Critical patent/RU2009110869A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2461021C2 publication Critical patent/RU2461021C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к средствам исследования батиметрического поля на акватории путем регистрации глубин посредством эхолота. Техническим результатом изобретения является повышение достоверности определения поправок. Устройство содержит многолучевой эхолот 1, регистратор 2, блок управления 3, блок определения поправок 4, измерительный приемный блок с антенной 5, передатчик с антенной 6, датчики измерения скорости звука 7, 8, измерительный приемный блок с антенной 9, передатчик с антенной 10, датчики температуры воды 11, 12, датчики гидростатического давления 13, 14, реле 15, канал связи 16 спутниковой радионавигационной системы, датчики горизонтальных и вертикальных перемещений 17, магнитный компас 18, гирогоризонт-компас 19, гидроакустический канал связи 20, измеритель относительной скорости 21. 3 ил.

Description

Изобретение относится к средствам исследования батиметрического поля на акватории путем регистрации глубин посредством эхолота.
Известны способы и устройства для исследования батиметрического поля на акватории [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11].
В известных способах для определения поправки эхолота, связанной с пространственной неоднородностью скорости звука в воде на глубинах до 30 м (согласно нормативным документам по съемке рельефа дна), необходимо производить сложное и трудоемкое действие - тарирование эхолота специальным тарирующим устройством. Причем данная операция должна осуществляться не менее двух раз в сутки (в начале и в конце съемки) с целью определения поправки эхолота. На акваториях с глубинами свыше 30 м должно осуществляться измерение на гидрологических станциях температуры, солености и давления воды или скорости распространения звука в воде специальным измерителем для определения поправки за отклонение действительной скорости звука в воде от расчетной и за рефракцию акустического луча эхолота.
При тарировании эхолота необходимо прекращать съемку и переходить на участок акватории съемки с наибольшими глубинами, где при нахождении судна на якоре или в дрейфе осуществлять погружение (подъем) с борта судна контрольной доски (диска) или приемного вибратора тарирующего устройства в рабочую зону излучающего вибратора эхолота на 10 фиксированных горизонтах тарирования. Погрешность определения поправок эхолота данным методом вследствие неучета изгиба троса под воздействием на погружаемый вибратор или тарирующую доску (диск) течения и дрейфа судна и глазомерного определения глубины горизонта тарирования по меткам на тросе может составлять 1-4% [1].
Для определения с требуемой точностью поправок за изменения осадки судна на мелководье (за проседание судна) необходимо выполнить сравнительно большое число пробегов судна-носителя эхолота на разных глубинах, при различных скоростях и при различной осадке судна с целью получения данных для составления таблиц или номограмм.
Кроме того, необходимо определить группу инструментальных поправок к измеренным эхолотом расстояниям до дна, определение которых также характеризуется большой сложностью и трудоемкостью. Тарирование измеренных эхолотом наклонных расстояний выполняют путем сравнения значений глубин, измеренных центральным и боковыми лучами эхолота в идентичных точках в зоне полос обследования пересекающихся галсов [2]. Так как расстояния, измеренные центральным зондирующим лучом, содержат большинство из перечисленных погрешностей, а точное совпадение точек отражения на дне, до которых измерены расстояния центральным и боковыми лучами, практически невозможно, то не обеспечивается достижение требуемого уровня точности съемки рельефа дна.
На глубинах акватории свыше 30 м поправка эхолота вычисляется как сумма частных поправок, получаемых в результате учета отдельных погрешностей: поправки за отклонение действительной скорости звука в воде от расчетной, поправки за рефракцию, поправки за отклонение частоты вращения электродвигателя от номинальной, поправки за место нуля эхолота, поправки за углубление вибраторов, поправки за наклон дна.
Повышение точности съемки батиметрического поля на акватории обеспечивает известный способ определения поправок к глубинам, измеренным однолучевым промерным эхолотом при съемке рельефа дна акватории, и устройство для его осуществления [12], который включает погружение до заданного горизонта или до поверхности дна, а затем подъем до поверхности акватории, вертикально удерживающей базы с известной длиной b и с расположенными на нижнем конце базы приемоизлучающего вибратора (приемоизлучающей антенны) однолучевого эхолота с возможностью излучения и приема гидроакустического сигнала по вертикали до поверхности акватории, а также датчиков гидроакустического давления и температуры, а на верхнем конце базы вторых датчиков гидроакустического давления и температуры.
При этом синхронно измеряется гидростатическое давление и температура на верхнем и нижнем концах базы, фиксируются исправленные температурной поправкой измеренные величины гидростатического давления
Figure 00000001
и , измеряется гидроакустическим путем глубина погружения приемоизлучающего вибратора
Figure 00000003
, а истинные значения поправок
Figure 00000004
определяют расчетным путем исходя из формульных зависимостей:
Figure 00000005
;
Figure 00000006
;
Figure 00000007
;
Figure 00000008
,
где i (i=1, N) - номер посылки излучающего вибратора, начиная с момента погружения в воду верхнего конца базы и заканчивая моментом достижения верхним концом базы при ее подъеме поверхности акватории;
Figure 00000009
,
Figure 00000010
- гидростатические давления, синхронно измененные при k-ой посылке эхолота датчиками гидростатического давления соответственно на верхнем и нижнем концах базы и исправленные поправкой за температуру, начиная с момента погружения верхнего конца базы и заканчивая моментом достижения верхним концом базы при ее подъеме поверхности акватории;
Figure 00000009
,
Figure 00000011
- гидростатические давления, измеренные соответственно гидростатическим датчиком, расположенным на нижнем конце базы, при k-ой и (k+1)-ой посылке гидроакустического сигнала до поверхности акватории, и исправленные поправкой за температуру, начиная с момента погружения верхнего конца базы и заканчивая моментом достижения верхним концом базы при ее подъеме поверхности акватории;
δzi - поправка глубины горизонта тарирования (погружение приемоизлучающего вибратора однолучевого эхолота).
Способ реализован в виде тарирующего устройства [12], содержащего:
- передатчик и измерительный приемный блок, подключенные соответственно к приемоизлучающему вибратору;
- базу с положительной и отрицательной плавучестью, закрепленную в кардановом подвесе, погружаемую на заданный горизонт тарирования и поднимаемую до поверхности акватории в вертикальном положении;
- реле, датчики гидростатического давления и температуры, закрепленные на верхнем конце базы;
- датчики гидростатического давления, температуры и приемоизлучающий вибратор с возможностью излучения гидроакустического сигнала до поверхности акватории по вертикали и приема отраженного от нее сигнала, закрепленные на нижнем конце базы;
- блок управления, блок определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом, регистратор.
Выходы реле, датчиков гидростатического давления и температуры, измерительного приемного блока через блок управления соединены с входом блока определения поправок к измеренным эхолотом глубинам, выход которого соединен с входом регистратора.
Оценка точности определения поправки к глубинам, измеренным эхолотом, данными способом и тарирующим устройством осуществляется по формуле [12]:
Figure 00000012
где σΔz - СКП определения поправки к глубинам, измеренным эхолотом;
σP - СКП измерения гидростатического давления датчиком;
φ - широта места тарирования;
P1, Pz - гидростатическое давление в децибарах, измеренное соответственно на первом и данном горизонте тарирования.
Для случая, когда СКП современных серийных датчиков гидростатического давления составляет 0,05 дбар [1], погрешность определения поправки к измеренной эхолотом глубины предлагаемым способом с использованием тарирующего устройства при глубинах горизонта до 200 м составляет 0,1 м независимо от горизонта тарирования. Приведенный показатель в предложенном способе [12] - в 2 раза превышает аналогичные показатели известных способов и тарирующих устройств [1,2], при погрешности за счет искривления кабель-троса, которая на глубине горизонта 40 м достигает 4% от глубины.
Положительный эффект способа и тарирующего устройства для определения поправок к измеренным эхолотом глубинам заключается в увеличении точности за счет определения поправок датчиками гидростатического давления и температуры воды. Недостаток данных способа и тарирующего устройства заключается в невозможности использования для определения поправок к глубинам и к их геодезическим координатам, измеренным цифровым многолучевым эхолотом в полосе его зондирования.
Использование кабель-троса для удержания тарирующего устройства ограничивает диапазон глубин, а соответственно и максимальный горизонт определения поправок, который ограничен длиной кабель-троса.
Кроме того, анализ выявленных источников информации показал, что в настоящее время отсутствуют способ и тарирующее устройство определения поправок к глубинам и к их геодезическим координатам, измеренным в полосе зондирования многолучевым эхолотом на акватории съемки, а следовательно, отсутствует метрологическое обеспечение, позволяющее осуществлять единство измерений при съемке рельефа дна многолучевыми эхолотами на акватории съемки, что существенно снижает достоверность получения объективной информации.
Задачей заявляемого технического решения является повышение достоверности поправок при измерении глубины посредством использования многолучевого эхолота.
Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве для осуществления способа, содержащем передатчик и измерительный приемный блок, подключенные соответственно к излучающей и приемной антеннам, регистратор и блок управления, соединенный с измерительным приемным блоком, базу с положительной и отрицательной плавучестью, с возможностью спуска ее на заданный горизонт тарирования и подъема до поверхности воды в вертикальном положении, на верхнем конце которой закреплены воспринимающие контакты реле, исполняющие контакты которого соединены с блоком управления, совместно с излучающей антенной, приемной антенной и датчиками гидростатического давления и температуры на нижнем конце базы и датчиками гидростатического давления и температуры на верхнем конце базы, выходы которых через блок управления соединены с входом блока определения поправок к глубинам, с возможностью излучения гидроакустического сигнала до поверхности по вертикали и приема отраженного от нее сигнала блоком определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом, вход которого через блок управления соединен с выходом приемоизмерительного блока, а выход соединен с входом регистратора - на верхнем конце базы установлена антенна приемника спутниковой радионавигационной системы, на нижнем конце базы размещены излучающая и приемная антенны с излучением гидроакустических сигналов по нескольким лучам до поверхности дна акватории по вертикали и приема отраженных от нее сигналов по центральному и наклонным лучам, датчики горизонтальных и вертикальных перемещений удерживаемой базы и датчик измерения скорости звука, измеритель относительной скорости, магнитный компас и гироазимутгоризонт-компас, установленные в карданом подвесе, каналы спутниковой радионавигационной и гидроакустической связи, подключенные к блоку управления, а отрицательная плавучесть выполнена в виде бетонного секционного балласта, который сочленен с вертикальной базой по ее радиусу посредством ступенчатых строп с электрохимическими размыкателями.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
Фиг.1 - Блок-схема устройства. Устройство содержит многолучевой эхолот 1, регистратор 2, блок управления 3, блок определения поправок 4, измерительный приемный блок с антенной 5, передатчик с антенной 6, датчик измерения скорости звука 7, 8, измерительный приемный блок с антенной 9, передатчик с антенной 10, датчики температуры воды 11, 12, датчики гидростатического давления 13, 14, реле 15, канал связи 16 спутниковой радионавигационной системы, датчики горизонтальных и вертикальных перемещений 17, магнитный компас 18, гирогоризонт-компас 19, гидроакустический канал связи 20, измеритель относительной скорости 21.
Измерительный приемный блок с антенной 5 и передатчик 6 с антенной выполняют аналогичные функции, что и в прототипе [12]. Измерительный приемный блок с антенной 9 и передатчик с антенной 10 соответственно формируют и принимают акустические сигналы по пяти лучам (одному центральному и четырем боковым лучам). Фиг.2 - вертикальная база. Вертикальная база 22 выполнена в виде цилиндра, в верхней части которого расположена герметичная емкость 23 для обеспечения положительной плавучести. В нижней части вертикальной базы на внешней поверхности по радиусу расположена отрицательная плавучесть, выполненная в виде бетонный конструкции 24 для обеспечения отрицательной плавучести и закрепленной на корпусе вертикальной базы посредством строп 25, которые в месте сочленения с бетонной конструкцией выполнены в виде секций 26, снабженных электрохимическими размыкателями 27. Бетонная конструкция 24 выполнена в виде пластин 28, охваченных секциями 26 строп 25. Внутри вертикальной базы 22 на кардановом подвесе 29 установлен магнитный компас 18 и гироазимутгоризонт-компас 19. На внутренних стенках и полках 30 вертикальной базы 22 расположены датчики измерения линейных и угловых скоростей и ускорений 17. На внутренних полках установлены блок управления 3, регистратор 2, измерительный приемный блок 5, передатчик 6, блок определения поправок 4, канал гидроакустической связи 20, приемопередающая антенна 31 которого установлена на верхней плоскости вертикальной базы 22, канал спутниковой радионавигационной связи 16, приемопередающая антенна 32 которого установлена на верхней плоскости вертикальной базы 22, на верхней плоскости которой также установлены измерительный приемный блок с антенной 5 и передатчик с антенной 6. В стенке вертикальной базы 22 расположены электроды 33 измерителя относительной скорости 21, измерительный блок 34 которого установлен на полке 30. Также на стенке вертикальной базы 22 в верхней и нижней части размещены датчики температуры воды 11, 12 и датчики гидростатического давления 13, 14. Реле 15 размещено в верхней части вертикальной базы 22. Измерительный приемный блок с антенной 9 и передатчик с антенной 10 размещены на нижней поверхности вертикальной базы 22. Фиг.3 - датчик измерения скорости звука 7 состоит из излучающего преобразователя 35, приемного преобразователя 36, импульсного генератора 37, усилителя 38, частотного дискриминатора 39, делителя частоты 40, генератора управляемого напряжением 41, морской воды 42.
Датчик измерения скорости звука 7 представляет собой замкнутое через морскую воду 42 акустическое кольцо синхронизации, образованное излучающим преобразователем 35 и приемным преобразователем 36, усилителем 38 и импульсным генератором 37, запускаемым по сигналам с выхода усилителя 38. Частота следования импульсов в данном кольце пропорциональна скорости звука в воде. В частотном дискриминаторе 39 эта частота следования сравнивается с частотами, излучаемыми передатчиками с антенной 6 и 10. Частотный дискриминатор 39 представляет собой гармонику сигнала в кольце. При изменении скорости звука в воде на выходе частотного дискриминатора 39 появляется управляющее напряжение того или иного знака, изменяющее соответствующим образом частоту излучаемого передатчиком 6 или передатчиком 10 сигнала. При этом автоматически поддерживается постоянной длина волны колебаний, излучаемых вибратором. Датчики измерения скорости звука 7 и 8 предназначены для непосредственного измерения скорости звука на горизонтах передатчиков 6 и 10 соответственно.
Излучающий 35 и приемный 36 преобразователи каждого датчика измерения скорости звука установлены соответственно на верхней и нижней плоскости вертикальной базы 22, а блоки 37, 38, 39, 40, 41 внутри вертикальной базы 22 на полках 30.
Аналог датчика измерения скорости звука 7(8) приведен в источнике: Судовые измерители скорости // Под ред. Хребтова А.А. - М.: Транспорт, 1978, с.132-133.
Измеритель относительной скорости 21 представляет собой индукционный измеритель скорости, аналоги которого описаны в источнике: Судовые измерители скорости // под ред. Хребтова А.А. - М.: Транспорт, 1978, с.47-68. Измеритель относительной скорости 21 предназначен для определения модуля вектора относительной скорости вертикальной базы 22 угла ее дрейфа при погружении и всплытии.
Сущность предлагаемого способа и устройства для его осуществления заключается в следующем.
Перед съемкой рельефа дна на акватории выбирают места для выполнения тарирования эхолота, в которых судно устанавливают на якорь или оставляют в дрейфе.
Посредством судового спускоподъемного устройства вертикальную базу 22 опускают за борт в воду с учетом того, чтобы приемопередающая антенна 31 спутникового радионавигационного канала связи 15 оставалась над поверхностью воды. По сигналам с судового измерительного комплекса запускают в работу блок управления 3 и канал связи спутниковой радионавигационной системы, по которой определяют начальные координаты вертикальной базы 22. После этого продолжают спуск вертикальной базы 22 и в момент соприкосновения с водой воспринимающих контактов реле 15 исполнительные контакты реле замыкают в блоке управления 3 электрические цепи формирования импульсов запуска передатчиков 6, 10 и многолучевого эхолота 1. Одновременно по сигналам с судового измерительного комплекса по гидроакустическому каналу связи 20 подаются сигналы на блок управления 3 для запуска в работу остальных средств измерения. Посредством механизмов судового спускоподъемного устройства вертикальную базу 22 опускают на заранее установленные глубины и выполняют измерения регистрацию сигналов на 3 - 5 горизонтах по глубине. Затем освобождают вертикальную базу от удерживающего ее троса, и она под действием отрицательной плавучести начинает погружаться в сторону дна. В процессе погружения вертикальной базы производится измерение скорости распространения звука, расстояний до дна и поверхности акватории, относительной скорости и угла дрейфа при погружении и всплытии вертикальной базы, курса, крена и дифферента, линейных и угловых скоростей и ускорений, температуры воды и давления. Измеренные величины по каналу гидроакустической связи транслируются в судовой измерительный комплекс, с которого при достижении дна вертикальной базой на блок управления 3 подается сигнал на всплытие. При этом с блока управления 3 подается сигнал на электрохимические размыкатели 27. При этом на размыкатели подается электрический сигнал, под действием которого электрохимические размыкатели растворяются в морской воде, освобождая при этом стропы 25, которые в свою очередь освобождают пластины 28. Пластины 28 освобождаются от строп постепенно, что позволяет замедлить всплытие вертикальной базы 22. При всплытии вертикальной базы 22 на поверхность посредством спутниковой радионавигационной системы определяют ее координаты. В процессе всплытия также осуществляются измерения.
По полученным массивам измерений, выполненных при погружении вертикальной базы до дна, при нахождении ее на дне и при ее всплытии на поверхность определяют поправки тарирования.
Посредством приемника спутниковой радионавигационной системы типа GPS или "Глонасс" в моменты погружения и всплытия вертикальной базы 22 определяют геодезические координаты х0n, y0n и х0b, y0b соответственно. При обработке сигналов, полученных посредством гироазимутгоризонт-компаса, магнитного компаса, измерителя относительной скорости, датчиков линейных и угловых скоростей и ускорений определяют текущие геодезические счислимые координаты
Figure 00000013
,
Figure 00000014
, крен α, дифферент φ, азимут А направления полосы зондирования гидроакустических сигналов до поверхности акватории приемоизлучающей антенной многолучевого эхолота, скорость распространения звука в воде в районе распространения данной антенны. Определяют на i горизонте по каждому j лучу глубину погружения
Figure 00000015
приемоизлучающей антенны и его геодезические координаты
Figure 00000016
,
Figure 00000017
акустическим путем, а затем вычисляются искомые значения поправок к глубинам
Figure 00000018
и к их геодезическим координатам
Figure 00000019
,
Figure 00000020
для i-ых горизонтов в полосе зондирования многолучевого эхолота по формулам.
Для центрального луча:
Figure 00000021
;
Figure 00000022
;
Figure 00000023
,
где
Figure 00000024
вычисляется по формуле
Figure 00000025
;
Figure 00000026
;
Figure 00000027
;
Figure 00000028
,
где i (i=1, N) - номер посылки сигналов, начиная с момента погружения в воду верхнего конца базы и заканчивая моментом достижения верхним концом базы при ее подъеме поверхности акватории;
Figure 00000009
,
Figure 00000029
- гидростатические давления, синхронно измененные при k-ой посылке эхолота датчиками гидростатического давления соответственно на верхнем и нижнем концах базы и исправленные поправкой за температуру, начиная с момента погружения верхнего конца базы и заканчивая моментом достижения верхним концом базы при ее подъеме поверхности акватории;
Figure 00000009
,
Figure 00000011
- гидростатические давления, измеренные соответственно гидростатическим датчиком, расположенным на нижнем конце базы, при k-ой и (k+1)-ой посылке гидроакустического сигнала до поверхности акватории, и исправленные поправкой за температуру, начиная с момента погружения верхнего конца базы и заканчивая моментом достижения верхним концом базы при ее подъеме поверхности акватории;
δzi - поправка глубины горизонта тарирования (погружение приемоизлучающей антенны однолучевого эхолота), а
Figure 00000030
и
Figure 00000031
вычисляются по формулам:
Figure 00000032
Figure 00000033
Figure 00000034
Figure 00000035
где k и N - количество разностей
Figure 00000036
,
Figure 00000037
до заданного горизонта или до дна и до поверхности акватории соответственно.
Для наклонных лучей:
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
где
Figure 00000041
,
Figure 00000042
,
Figure 00000043
- поправки к глубине погружения приемоизлучающей антенны многолучевого эхолота и к ее геодезическим координатам мест отражена гидроакустических сигналов на i горизонте по j лучу от поверхности акватории;
Figure 00000044
,
Figure 00000045
,
Figure 00000046
- истинные (эталонные) глубина до i горизонта и геодезические координаты в местах отражения гидроакустических сигналов от поверхности акватории, излученных приемоизлучающей антенной по j лучам соответственно, определенные многолучевым эхолотом.
Значение каждой из глубин
Figure 00000047
равно глубине
Figure 00000048
, поскольку приемоизлучающая антенна расположена на нижнем конце погружаемой базы и ориентирована в i горизонте, излучает гидроакустические сигналы по j лучам до ровной поверхности дна и принимает эхосигналы на i горизонте по каждому j лучу в месте расположения данной антенны.
Значения
Figure 00000049
и
Figure 00000050
определяются выражениями:
Figure 00000051
Figure 00000052
где
Figure 00000053
и
Figure 00000054
- приращение к истинным геодезическим координатам на i горизонте центра приемоизлучающей антенны, расположенного на конце базы, в местах отражения гидроакустических сигналов от поверхности акватории по j лучам соответственно.
Значения
Figure 00000055
и
Figure 00000056
вычисляют по формулам:
Figure 00000057
Figure 00000058
где θij - угол между осью центрального луча приемоизлучающей антенны, ориентированного по вертикали на i горизонте и направлением приема отраженного акустического сигнала от поверхности акватории по j лучу.
Угол θij для зондирующего борта вычисляется по формуле:
θij=180°+θij,
а для лучей правого борта по формуле:
θij=180°-θij
Угол θij вычисляется по формуле:
Figure 00000059
,
где ϕd - фазовый сдвиг гидроакустического сигнала, принимаемого двумя смежными элементами антенны эхолота;
νзвпов - скорость распространения звука в воде у поверхности приемоизлучающей антенны, расположенного на конце базы;
f - частота гидроакустического сигнала;
d - длина базы между смежными чувствительными элементами приемоизлучающего вибратора многолучевого эхолота;
α - угол крена;
δ - конструктивный угол, образованный вертикалью и нормалью к базе между смежными чувствительными элементами приемоизлучающей антенны многолучевого эхолота.
Оценку точности определения истинных поправок к геодезическим координатам места измерения глубин, измеренных многолучевым эхолотом, можно произвести следующим образом из анализа формул для определения поправок. При этом принимаем гипотезу, что выражения под знаком суммы в правых частях не отягощены постоянными и систематическими составляющими погрешностей, поскольку в приращениях данные погрешности практически исключаются, а случайные инструментальные погрешности у современных многолучевых эхолотов незначительны по величине и имеют разные знаки, и, следовательно, при большом количестве измерений случайные погрешности под знаком суммы будут стремиться к нулю. Следовательно, погрешность определения геодезических координат будет практически равна погрешности определения геодезических координат приемником спутниковой радионавигационной системы типа GPS, которая составляет в дифференциальном режиме работы 10 см.
Использование устройства для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории для производства измерений и учета поправок к измеренным многолучевым эхолотом глубинам и к их геодезическим координатам, обеспечивает измерение глубин и их геодезических координат при выполнении съемки рельефа дна на акватории Мирового океана с требуемой точностью ввиду того, что обеспечивается точное измерение вертикального градиента глубины по гидростатическому давлению, измеряемому датчиками гидростатического давления на каждом горизонте тарирования за счет синхронно измеряемого параметра на базе с известной длиной, а также определение точного приращения параметра для каждого горизонта тарирования за счет вычисления разности следующих через небольшой промежуток времени отсчетов параметра, измерения скорости звука на горизонте антенн в широком диапазоне измеряемых глубин в процессе тарировочных работ.
Выполнение названных процедур обеспечивают исключение постоянных систематических погрешностей измерений приращений расстояния до поверхности или приращения гидростатического давления.
Предлагаемый способ обеспечивает увеличение глубины тарирования и получение глубины тарирования с нормированными метрологическими характеристиками.
Промышленная применимость предлагаемого способа и устройства для его осуществления технической трудности не представляет, так как при их реализации могут быть использованы серийно освоенные измерительные и программные средства.
Источники информации
1. Волков А.Е., Галошин А.И. и др. Руководство по использованию гидроакустических навигационных систем для определения места судна и подводных технических средств при выполнении морских геологоразведочных работ // СГФУ НПП по морским геологоразведочным работам. СПб, 1998.
2. Дадашев А.А. Тарирование многолучевого эхолота на пересекающихся галсах. // Записки по гидрографии. - 2000. - №251, с.42-46.
3. Патент RU №2123191 С1. 10.12.1998.
4. Патент RU №2045081 С1. 27.09.1995.
5. АС SU №472315 A1. 30.05.1975.
6. АС SU №100803 А1. 01.01.1955.
7. AC SU №1829019 A1. 23.07.1993.
8. АС SU №1838802 A3. 30.08.1993.
9. Патент US №4916674 A. 10.04.1990.
10. Патент DE №3438045 А. 23.05.1985.
11. Патент ЕР №0106205 А. 25.04.1984.
12. Патент RU №2292062 С2. 20.01.2007.

Claims (1)

  1. Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории, содержащее передатчик и измерительный приемный блок, подключенные соответственно к излучающей и приемной антеннам, регистратор и блок управления, соединенный с измерительным приемным блоком, базу с положительной и отрицательной плавучестью с возможностью ее спуска на заданный горизонт тарирования и подъема до поверхности воды в вертикальном положении, на верхнем конце которой закреплены воспринимающие контакты реле, исполняющие контакты которого соединены с блоком управления, совместно с излучающей антенной, приемной антенной и датчиками гидростатического давления и температуры на нижнем конце базы и датчиками гидростатического давления и температуры на верхнем конце базы, выходы которых через блок управления соединены с входом блока определения поправок к глубинам, с возможностью излучения гидроакустического сигнала до поверхности акватории по вертикали и приема отраженного от нее сигнала, блоком определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом, вход которого через блок управления соединен с выходом приемоизмерительного блока, а выход соединен с входом регистратора, отличающееся тем, что на верхнем конце базы установлены антенны каналов спутниковой радионавигационной и гидроакустической связи, на нижнем конце базы размещены приемник с антенной и приемоизлучающий блок с антенной с излучением гидроакустических сигналов по нескольким лучам до поверхности дна акватории по вертикали и приема отраженных от нее данных сигналов по центральному и наклонным лучам, датчики горизонтальных и вертикальных перемещений удерживаемой базы, датчик измерения скорости распространения звука в воде, датчики горизонтальных и вертикальных перемещений удерживаемой базы, измеритель относительной скорости, магнитный компас и гироазимутгоризонткомпас, установленные на кардановом подвесе, каналы спутниковой радионавигационной и гидроакустической связи, подключенные к блоку управления, а отрицательная плавучесть выполнена в виде бетонного секционного балласта, который сочленен с вертикальной базой по ее радиусу посредством ступенчатых строп, снабженных электрохимическим размыкателем.
RU2009110869/28A 2009-03-24 2009-03-24 Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории RU2461021C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009110869/28A RU2461021C2 (ru) 2009-03-24 2009-03-24 Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009110869/28A RU2461021C2 (ru) 2009-03-24 2009-03-24 Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009110869A RU2009110869A (ru) 2010-09-27
RU2461021C2 true RU2461021C2 (ru) 2012-09-10

Family

ID=42940036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009110869/28A RU2461021C2 (ru) 2009-03-24 2009-03-24 Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2461021C2 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529626C2 (ru) * 2013-01-15 2014-09-27 Владимир Александрович Катенин Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории
RU2615639C1 (ru) * 2015-10-20 2017-04-06 Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") Способ определения поправок к глубинам, измеренным однолучевым эхолотом при съемке рельефа дна акватории, и устройство для его осуществления
RU2649027C1 (ru) * 2017-02-20 2018-03-29 Владимир Васильевич Чернявец Способ определения поправок к глубинам, измеренным однолучевым эхолотом при съёмке рельефа дна акватории, и устройство для его осуществления
RU2694084C1 (ru) * 2018-08-17 2019-07-09 Владимир Александрович Катенин Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112268531A (zh) * 2020-09-04 2021-01-26 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 局部地形变化监测装置、局部地形监测方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2272303C1 (ru) * 2004-10-25 2006-03-20 Николай Аркадьевич Нестеров Способ определения глубин акватории и устройство для его осуществления
RU2292062C2 (ru) * 2002-09-25 2007-01-20 Региональная общественная организация "Центр полярных исследователей" Способ определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акваторий, и устройство для его осуществления
RU2326408C1 (ru) * 2006-10-02 2008-06-10 Виктор Алексеевич Авдонюшкин Способ восстановления формы рельефа морского дна при дискретных измерениях глубин посредством гидроакустических средств и устройство для его осуществления
RU2340916C1 (ru) * 2007-04-27 2008-12-10 Евгений Андреевич Денесюк Способ съемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2292062C2 (ru) * 2002-09-25 2007-01-20 Региональная общественная организация "Центр полярных исследователей" Способ определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акваторий, и устройство для его осуществления
RU2272303C1 (ru) * 2004-10-25 2006-03-20 Николай Аркадьевич Нестеров Способ определения глубин акватории и устройство для его осуществления
RU2326408C1 (ru) * 2006-10-02 2008-06-10 Виктор Алексеевич Авдонюшкин Способ восстановления формы рельефа морского дна при дискретных измерениях глубин посредством гидроакустических средств и устройство для его осуществления
RU2340916C1 (ru) * 2007-04-27 2008-12-10 Евгений Андреевич Денесюк Способ съемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529626C2 (ru) * 2013-01-15 2014-09-27 Владимир Александрович Катенин Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории
RU2615639C1 (ru) * 2015-10-20 2017-04-06 Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") Способ определения поправок к глубинам, измеренным однолучевым эхолотом при съемке рельефа дна акватории, и устройство для его осуществления
RU2649027C1 (ru) * 2017-02-20 2018-03-29 Владимир Васильевич Чернявец Способ определения поправок к глубинам, измеренным однолучевым эхолотом при съёмке рельефа дна акватории, и устройство для его осуществления
RU2694084C1 (ru) * 2018-08-17 2019-07-09 Владимир Александрович Катенин Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009110869A (ru) 2010-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kussat et al. Absolute positioning of an autonomous underwater vehicle using GPS and acoustic measurements
US4532617A (en) System for locating a towed marine object
CN109029460B (zh) 深海运载器对水面监控平台测距的导航方法、系统及装置
RU2461021C2 (ru) Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории
MX2011010164A (es) Determinar una posicion de un receptor de reconocimiento en un cuerpo de agua.
RU115929U1 (ru) Гидроакустический комплекс для дистанционного мониторинга гидрофизических параметров в мелководных акваториях
RU2649027C1 (ru) Способ определения поправок к глубинам, измеренным однолучевым эхолотом при съёмке рельефа дна акватории, и устройство для его осуществления
RU2439614C2 (ru) Способ съемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления
CN112068078A (zh) 一种组合长基线深海水声定位方法
Obana et al. Seafloor positioning system with GPS-acoustic link for crustal dynamics observation a preliminary result from experiments in the sea
RU2303275C2 (ru) Система определения координат подводных объектов
KR100971079B1 (ko) Ｇｐｓ를 이용한 소음측정 방법 및 시스템
RU2272303C1 (ru) Способ определения глубин акватории и устройство для его осуществления
US9423521B2 (en) Method of determining the position of a detector disposed at the bottom of the sea
RU2724366C1 (ru) Способ определения поправок к глубинам, измеренным многолучевым эхолотом при съемке рельефа дна акватории, и устройство для определения поправок к глубинам, измеренным многолучевым эхолотом при съемке рельефа дна акватории
RU2529626C2 (ru) Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории
JPH09145821A (ja) 水中物体位置測定装置
RU2694084C1 (ru) Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории
RU2463624C1 (ru) Гидроакустическая навигационная система
RU2292062C2 (ru) Способ определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акваторий, и устройство для его осуществления
RU2615639C1 (ru) Способ определения поправок к глубинам, измеренным однолучевым эхолотом при съемке рельефа дна акватории, и устройство для его осуществления
RU2545065C2 (ru) Способ измерения скорости звука в воде
RU53454U1 (ru) Подводный измеритель глубины водоема и средней по вертикали скорости звука в воде
CN111398967A (zh) 一种浅地层剖面仪反射系数辅助测量装置
RU2786847C2 (ru) Способ определения пространственного положения трубопровода на участке подводного перехода

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180325