Рыбопоисковый эхолот
Рыбопоисковый эхолот — это гидролокационный прибор, который используется на лодках для поиска и идентификации водных животных, изучения рельефа дна и других подводных объектов. Современный рыбопоисковый эхолот отправляет звуковые сигналы в нужном направлении и принимает их, если они отражаются от объектов. Результаты измерений появляются на графическом дисплее, что позволяет оператору анализировать информацию и определять местонахождение рыбных косяков, подводных препятствий и дна водоёма. Рыбопоисковые эхолоты используются как коммерческими рыбаками и любителями, так и морскими биологами. Современные технологии позволяют объединить в одном устройстве функции рыбопоисковой системы, морского радара, компаса и навигационных систем GPS[1].
Происхождение[править]
Рыбопоисковые эхолоты произошли от глубиномеров — устройство, которое позволяет измерять глубину воды[2]. Поскольку и глубиномеры, и рыбопоисковые приборы работают по одному принципу, используют схожие частоты и имеют схожие функции, они были объединены в один прибор[3].
Принцип работы[править]
В процессе работы электрический сигнал от передатчика преобразуется в звуковую волну подводным измерительным преобразователем, называемым гидрофоном, и посылается в воду. Когда волна ударяется, например, о рыбу, она отражается[4]. Прибор показывает размер, структуру и форму объекта. Точная степень различимости зависит от частоты и мощности передаваемого импульса.
По мере распространения волны ко дну и её отражения обратно плотность энергии волны уменьшается. Если волна отражается от дна водоёма или от большого скопления рыбы, то площадь покрытия волны зависит от пройденного ею расстояния по квадратичному закону[5].
При отражении волны от отдельно стоящих рыб зависимость другая. Волна, отражённая от поверхности дна, распространяется к рыбе по тому же закону, что и волна, идущая от излучателя ко дну. Когда волна достигает рыбы, её плавательный пузырь рассеивает энергию, превращая рыбу в своего рода ретранслятор. Когда волна возвращается от рыбы к приёмнику, она также распространяется по квадратичному закону, как и волна, идущая от излучателя.
В разных средах скорость распространения звуковых волн отличается и определяется температурой и давлением окружающей среды. В морской воде на скорость также влияет солёность. Например, на мелководье скорость обычно составляет от 1440 до 1520 м/с, а на глубине 1000 метров она может достигать 1480 м/с. В реках и пресных озёрах скорость звука составляет приблизительно 1430 м/с[5].
Зная скорость распространения волны в воде, можно вычислить расстояние до объекта, от которого она отразилась. Скорость звука в воде зависит от температуры, солёности и давления (глубины). Приблизительная формула для расчёта скорости звука в воде выглядит так: c = 1404,85 + 4,618T – 0,0523T2 + 1,25S + 0,017D, где c — скорость звука (м/с), T — температура (в градусах Цельсия), S — солёность, D — глубина[6].
Такой процесс повторяется до 40 раз в секунду. В результате на экране появляется изображение морского дна.
Способность рыбопоисковых эхолотов улавливать изменения температуры и давления позволяет точно определить местонахождение рыбы в водоёме с помощью температурного сенсора. Многие современные устройства также имеют функцию отслеживания, которая позволяет наблюдать за изменениями в движении рыбы.
The process can be repeated up to 40 times per second and eventually results in the bottom of the ocean being displayed versus time (the fathometer function that eventually spawned the sporting use of fishfinding).
При использовании рыбопоискового прибора с высокой частотой можно получить более детальное изображение на экране. Глубоководные траулеры и коммерческие рыбаки обычно применяют рыбопоисковые приборы с низкой частотой (50–200 кГц). Современные рыбопоисковые устройства имеют несколько частотных диапазонов, что позволяет отображать несколько результатов одновременно[6].
Отображение рыбы[править]
При правильно установленном преобразователе и должной настройке эхолота рыба будет отображаться на экране в виде дуги. Такое изображение получается из-за изменения расстояния до рыбы при её прохождении через конус излучения. Когда рыба пересекает границу конуса, расстояние от неё до преобразователя становится максимальным. По мере приближения к оси конуса расстояние уменьшается, что будет отражается на экране. Когда рыба проходит через ось, расстояние до неё начинает увеличиваться, в результате чего на движущейся картинке экрана появляется дуга[7].
Величина и кривизна дуги определяются шириной диаграммы направленности преобразователя. Чем шире конус излучения, тем более отчётливо видна дуга. Когда рыба попадает в зону действия излучения, её изображение становится более тонким из-за ослабления мощности на границах диаграммы. По мере приближения рыбы к центру, толщина дуги увеличивается и достигает максимума в центре зоны излучения. Когда рыба покидает зону излучения, картина меняется в обратном направлении — толщина дуги уменьшается. Если рыба проходит по границе зоны излучения, дуга может быть едва заметной или вообще отсутствовать.
В некоторых моделях эхолотов есть функция Fish Symbols, которая позволяет отображать принятые сигналы в виде символов — «рыбок» разного размера. Функция работает только в автоматическом режиме. Когда функция Fish Symbols активна, на экране отображаются только символы; другие отметки не выводятся. Ряд моделей рыбопоисковых эхолотов могут быть оснащены датчиками бокового обзора. В таком случае они могут вести обнаружение рыбы не только под судном, но и по обеим сторонам от него[7].
Отображение рельефа[править]
Эхолот способен определять характер дна: твёрдый грунт, ил или водоросли. Твёрдые породы лучше отражают звуковые волны, чем мягкий ил или песок. Так, например, твёрдое дно на экране будет отображаться более широкой полосой, чем мягкое дно[7].
Для улучшения способности эхолотов различать сильные и слабые сигналы, была разработана функция White Line — «белая линия» (в некоторых случаях её называют Grayscale — «серая линия»). Зачастую количество оттенков указывается в спецификации модели. При активации такой функции дно отображается в оттенках чёрного и серого. Например, мягкий ил будет изображён с тонкой серой полосой, а твёрдое дно — с широкой серой полосой[8].
История[править]
Первый рыбопоисковый эхолот, или гидролокатор, предназначенный для поиска подводных рыб или их скоплений, был изобретен в Японии в 1940-х годах братьями Фуруно, которые занимались ремонтом радиоприёмников. В основе идеи устройства лежали знания рыбаков, которые могли определять наличие и количество рыбы по пузырькам воздуха на поверхности воды. Для этих целей братья решили использовать сонар — передовую технологию того времени. Они создали первый прототип измерительного преобразователя и обнаружили, что могут самостоятельно находить рыбу. В 1948 году братья Фуруно представили свой рыбопоисковый прибор для использования на коммерческих рыболовных судах. Он стал первым в мире практическим рыбопоисковым устройством и получил название Furuno Fish Finder[9][10].
В 1957 году в США появился первый портативный эхолот для любителей рыбалки — Lowrance Fish Lo-K-Tor, также известный как «маленький зелёный ящик». Устройство поступило в продажу в 1959 году по цене 150 долларов, что эквивалентно примерно 1610 долларам в 2024 году[11][12][13].
В начале 1970-х годов в популярной модели глубиномера использовалось электромеханическое устройство для считывания данных и ультразвуковой датчик, который погружался в воду, На конце рычага была закреплена неоновая лампа, которая вращалась вокруг круговой шкалы с постоянной скоростью благодаря небольшому электродвигателю. Круговую шкалу откалибровывали в соответствии с глубиной воды.
Прибор был запрограммировано на отправку импульсов ультразвуковых волн, когда лампа достигала нулевой отметки на шкале. Измерительный преобразователь был настроен на улавливание отражённых ультразвуковых сигналов. Когда эхо возвращалось к датчику, лампа начинала мигать, а по её положению на шкале можно было определить, сколько времени прошло и, соответственно, какова глубина воды[14]. Лампы также давали небольшую мерцающую вспышку при эхолокации рыбы. Как и современные бюджетные цифровые эхолоты, они не давали информацию о рельефе дна. Их точность была невысока, а при ярком освещении они были трудночитаемы. Несмотря на эти ограничения, их можно было использовать для приблизительной оценки глубины, например, чтобы проверить, не находится ли судно в опасной зоне.
В результате объединения электронно-лучевого прибора с глубиномером для коммерческого рыболовства появился рыбопоисковый эхолот. С появлением больших жидкокристаллических дисплеев, которые потребляют меньше энергии, чем электронно-лучевые приборы, в начале 1990-х годов рыбопоисковые глубиномеры стали доступны для любителей.
Современные рыбопоисковые устройства, предлагаемые любителям, часто имеют цветные жидкокристаллические экраны, встроенный GPS, возможность построения карт и поставляются в комплекте с измерительными преобразователями. Однако некоторые из них не обладают функцией непрерывной записи, которая есть у навигационных эхолотов на крупных судах. Тем не менее, существуют продвинутые устройства, которые могут сохранять записи на компьютере[15].
Примечания[править]
- ↑ Рыбопоисковые эхолоты. Часть 3. Эволюция или революция? - Спортивное рыболовство рус.. sfish.ru. Проверено 26 апреля 2025.
- ↑ Hodges Richard P. Underwater Acoustics: Analysis, Design and Performance of Sonar. — Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons. — ISBN 9781119957492.
- ↑ Everett V. Richardson Peter F. Lagasse Stream Stability and Scour at Highway Bridges. — ASCE Publications. — ISBN 0784474656.
- ↑ Fish-finder. Encyclopædia Britannica. Проверено 4 июля 2016.
- ↑ 5,0 5,1 А А. Недоступ, А О. Ражев ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ РЫБОПОИСКОВЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ ЗАДАЧ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИМИТАЦИИ // Национальная (всероссийская) научно-практическая конференция «Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование». — 2018. — № IX. — DOI:10.24412/cl-35030-2018-1-128-133
- ↑ 6,0 6,1 Jackson Darrell, Richardson Michael High-frequency seafloor acoustics. — 1.. — New York: Springer. — ISBN 978-0387369457.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 Изображение на экране эхолота. www.kateralodki.ru. Проверено 26 апреля 2025.
- ↑ Рыбопоисковые эхолоты. Часть 1. Эволюция или революция? - Спортивное рыболовство рус.. sfish.ru. Проверено 26 апреля 2025.
- ↑ Sasaki, Takashi Highlighting Japan: Fish Finders Point the Way for Future Fishing. Government of Japan Cabinet Office (April 2018). Проверено 10 мая 2024.
- ↑ Rudow, Lenny (December 1, 2019). «Pure Genius: The Innovators».
- ↑ Bartlett, Tim (May 1, 2015). «Hertz So Good».
- ↑ (May 1987) «To Catch Them, First Find Them».
- ↑ DownScan, а что показывает ваш эхолот?.
- ↑ Conrad Miller, "Black Box Boating - Electronics For Power and Sail",Motor Boating, May 1970, page
- ↑ What's Lurking In Your Lake? Sonar Turns Up Startling Finds англ.. NPR.org (26 September 2013). Проверено 23 мая 2020.
Ссылки[править]
 | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Рыбопоисковый эхолот», расположенная по адресу:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
|---|