Boční skenovací sonar - Side-scan sonar

Schéma sidescanového sonaru

Side-scan sonar (také někdy nazývaný side scan sonar , sidescan sonar , side imaging sonar , side-imaging sonar and bottom distribution sonar ) is a category of sonar system that is used to efficientfully create a image of large areas of the sea floor.

Využití

Sonar s bočním skenováním může být použit k provádění průzkumů pro mořskou archeologii ; ve spojení se vzorky mořského dna je schopna porozumět rozdílům v typu materiálu a textury mořského dna. Snímky sonaru s bočním skenováním jsou také běžně používaným nástrojem k detekci nečistot a dalších překážek na mořském dně, které mohou být nebezpečné pro přepravu nebo pro instalace mořského dna v ropném a plynárenském průmyslu. Kromě toho lze stav potrubí a kabelů na mořském dně zkoumat pomocí sonaru s bočním skenováním. Data bočního skenování jsou často získávána spolu s batymetrickými sondami a daty profilátoru pod dnem , což poskytuje pohled na mělkou strukturu mořského dna. Boční sonar se používá také pro výzkum rybolovu, bagrování a environmentální studie. Má také vojenské aplikace včetně detekce min.

Jak to funguje

Boční skenování využívá sonarové zařízení, které vysílá kuželové nebo vějířové impulsy dolů k mořskému dnu v širokém úhlu kolmém na dráhu senzoru skrz vodu, která může být odtažena z povrchové nádoby nebo ponorky nebo namontována na lodní trup . Intenzita akustických odrazů od mořského dna tohoto vějířovitého paprsku je zaznamenána v sérii příčných kolejí. Když jsou tyto řezy spojeny ve směru pohybu, vytvářejí obraz mořského dna v řádku (šířce pokrytí) paprsku. Zvukové frekvence používané v sonaru s bočním skenováním se obvykle pohybují od 100 do 500 kHz ; vyšší frekvence poskytují lepší rozlišení, ale menší rozsah.

Dějiny

Boční skenování sonarového obrazu ztroskotané lodi „Aid“ v Estonsku
Boční skenování sonarového obrazu ponořeného mostu na dně jezera Murray v Jižní Karolíně

Technika

Nejranější sonary s bočním skenováním používaly jeden měnič kónického paprsku . Dále byly vyrobeny jednotky se dvěma měniči pro pokrytí obou stran. Převodníky byly buď obsaženy v jednom obalu namontovaném na trupu, nebo se dvěma balíky na obou stranách plavidla. Poté se měniče vyvinuly do vějířovitých paprsků, aby vytvořily lepší „sonogram“ nebo sonarový obraz. Aby se přiblížily ke dnu v hluboké vodě, byly snímače bočního skenování umístěny do „vlečné ryby“ a taženy vlečným lankem.

Až do poloviny osmdesátých let byly na bočních záznamech vytvářeny komerční boční skenovací obrázky. Rané papírové záznamy byly vyrobeny zametacím plotrem, který obraz vypálil na rolovací papírový záznam. Pozdější plotry umožňovaly současné vykreslování informací o poloze a pohybu lodi na papírový záznam. Na konci 80. let 20. století komerční systémy využívající novější a levnější počítačové systémy vyvinuly převodníky digitálního skenování, které mohly levněji napodobovat převaděče analogových skenů používané vojenskými systémy k vytváření obrazů skenů zobrazovaných v televizi a počítači a ukládat je na videokazetu . Aktuálně jsou data uložena na pevné disky počítače nebo média SSD .

Vojenská aplikace

Jedním z vynálezců sonaru s bočním skenováním byl německý vědec, Dr. Julius Hagemann , který byl přivezen do USA po druhé světové válce a od roku 1947 až do své smrti v roce 1964 pracoval v americké námořní minové obranné laboratoři, Panama City, FL. Jeho práce je zdokumentována v americkém patentu 4 197 591, který byl poprvé zveřejněn v srpnu 1958, ale zůstal klasifikován americkým námořnictvem, dokud nebyl nakonec vydán v roce 1980. Experimentální sonarové systémy s bočním skenováním byly vyrobeny v průběhu padesátých let minulého století v laboratořích včetně oceánografické instituce Scripps a Hudson Laboratories a Dr. Harold Edgerton na MIT.

Vojenské sonary s bočním skenováním vyrobil v padesátých letech Westinghouse. Pokročilé systémy byly později vyvinuty a postaveny pro speciální vojenské účely, například pro nalezení ztracených H-bomb na moři nebo pro nalezení ztracené ruské ponorky, v zařízení Westinghouse v Annapolisu až do 90. let minulého století. Tato skupina také vyrobila první a jediný funkční sonar Angle Look Sonar, který dokázal sledovat objekty při pohledu pod vozidlo.

Komerční aplikace

boční snímek nákladní lodi Choctaw

Prvním komerčním systémem bočního skenování byl Kelvin Hughes „Transit Sonar“, převedený echolot s jednokanálovým, na sloup umístěným, paprskovým měničem představeným kolem roku 1960. V roce 1963 Dr. Harold Edgerton, Edward Curley a John Yules použil sonar s bočním skenováním s kónickým paprskem 12 kHz k nalezení potopené Vineyard Lightship v Buzzards Bay, Massachusetts. Tým vedený Martinem Kleinem ve společnosti Edgerton, Germeshausen & Grier (později EG & G., Inc.) vyvinul v letech 1963 až 1966 první úspěšný tažený dvoukanálový komerční systém bočního skenování s bočním skenováním. Martin Klein je obecně považován za „otec“ komerčního sonaru s bočním skenováním. V roce 1967 Edgerton použil Kleinův sonar, aby pomohl Alexandru McKeeovi najít vlajkovou loď Marie Rose Jindřicha VIII . Ten stejný rok Klein použil sonar, aby pomohl archeologovi George Bassovi najít 2000 let starou loď u pobřeží Turecka. V roce 1968 Klein založil Klein Associates (nyní Klein Marine Systems ) a pokračoval v práci na vylepšeních, včetně prvních komerčních vysokofrekvenčních (500 kHz) systémů a prvních dvoufrekvenčních bočních skenovacích sonarů a prvního kombinovaného bočního skenování a sub- spodní profilovací sonar. V roce 1985 vyrobil Charles Mazel z Klein Associates (nyní Klein Marine Systems, Inc.) první komerční tréninková videa s bočním skenováním sonaru a první manuální tréninkový manuál Side Scan Sonar a dva oceánografové našli vrak RMS Titanic .

Pro průzkum velkých ploch byl sonar GLORIA sidescan vyvinut společností Marconi Underwater Systems a Institutem oceánografických věd (IOS) pro NERC . GLORIA je zkratka pro Geological Long Range Inclined Asdic . Byl použit americkým geologickým průzkumem a IOS ve Velké Británii k získání snímků kontinentálních šelfů po celém světě. Pracovala na relativně nízkých frekvencích, aby získala dlouhý dosah. Stejně jako většina sonarů s bočním skenováním je přístroj GLORIA vlečen za lodí. GLORIA má rychlost pingu dvě za minutu a detekuje návrat z dosahu až 22 km po obou stranách sonarové ryby.

Viz také

Reference

externí odkazy