Файл: Нечаев П.А. Электронавигационные приборы учебник.pdf

2)иметь устройство, позволяющее автоматически посылать в воду

ипринимать короткие ультразвуковые импульсы.

Рассмотрим, как решаются эти задачи в навигационных эхолотах

высокого постоянного напряжения происходит заряд конденсатора С, называемого п о с ы л о ч н ы м конденсатором. Один раз за один оборот неоновой лампочки в момент, когда она проходит нулевое деление шкалы, вырез кулачка подойдет под связанные с ним посылоч­ ные контакты, нижний пружинящий контакт опустится в вырез кулач­ ка, и посылочные контакты разомкнутся. Следствием этого будет пре­ кращение тока в обмотке посылочного реле. Подвижный контакт под действием достаточно жесткой пружины перейдет из левого положения в правое, замкнувшись при этом с контактом неподвижным. Тем са­ мым заряженный до высокого напряжения посылочный конденсатор С окажется подключенным к обмотке вибратора-излучателя. Обмотка вибратора эхолота имеет небольшое число витков провода сравнитель­ но большого сечения, а потому обладает в основном индуктивным со­

бательный контур, в котором произойдет практически мгновенный ко-

338

лебательный разряд конденсатора на индуктивность обмотки вибра­ тора-излучателя. При этом по обмотке вибратора-излучателя пройдет мощный импульс электрического тока. Создаваемое при этом в материа­ ле вибратора переменное магнитное поле заставит вибратор изменять свои линейные размеры. Механические колебания вибратора будут переданы через его излучающую поверхность в водную среду, окружа­ ющую вибратор. Излученная вибратором энергия, распространяясь в воде, достигнет грунта и, отразившись от него в виде эха, возвратит­ ся кшибратору-приемнику 6/7. В последнем под действием перемен­ ного давления пришедшего акустического сигнала за счет обратного магнитострикционного эффекта изменится степень намагничивания материала, вследствие чего в обмотке приемника возникнет перемен­ ная электродвижущая сила. Напомним, что материал вибратора-при­ емника должен быть предварительно намагничен.

Естественно, что акустический сигнал, принятый вибратором-при­ емником после отражения, может создать в его обмотке очень слабую э. д. с. Чтобы принятый сигнал мог заставить отработать индикатор — зажечь неоновую лампочку, —■сигнал следует усилить. Напряжение с обмотки приемника подается на усилитель, а затем на электроды неоновой лампочки, которая при этом зажигается.

За промежуток времени, в течение которого акустический сигнал пройдет расстояние от вибратора-излучателя до вибратора-приемника, неоновая лампочка, вращающаяся с постоянной скоростью, повернется на некоторый угол, пропорциональный этому промежутку времени. Угол будет тем больше, чем больше промежуток времени между по­ сылкой и приемом сигнала, т. е. чем больше измеряемая глубина.

Таким образом, в эхолотах этого типа мерой глубины является угол поворота индикатора — неоновой лампочки — относительно непод­ вижной шкалы. Чтобы угол поворота неоновой лампочки был про­ порционален времени, а тем самым пропорционален глубине, нужно, чтобы неоновая лампочка вращалась со строго постоянной скоростью.

За один оборот диска с неоновой лампочкой может быть сделана одна посылка, а значит, может быть измерена одна глубина. Отсюда следует, что скорость вращения диска указателя представляет вели­ чину совершенно определенную, зависящую в первую очередь от диа­ пазона измеряемых глубин, т. е. от предельной глубины, которая под­ лежит промеру. Кроме того, промежуток времени, потребный на изме­ рение предельной глубины диапазона, зависит также от значения ско­ рости распространения звука в воде, принятой при расчете эхолота. Этот промежуток времени t, потребный на измерение глубины # таза­ данного диапазона, будет равен

^ __ 2//т ах

с

За это время диск указателя должен сделать один полный оборот. Следовательно, скорость вращения диска указателя (об/мин)

Для эхолота, имеющего диапазон измерения глубин до 500 м, ча­ стота вращения диска указателя в минуту будет

Для диапазона 2000 м скорость вращения диска указателя будет соответственно в 4 раза меньше, т. е. 22,5 об/мин.

Применение неоновой лампочки в качестве отметчика глубин ос­ новано на безынерционное™ ее зажигания и погашения (практически неоновая лампочка мгновенно вспыхивает и гаснет). Если учесть, что лампочка, применяемая для отметки глубин по шкале, должна вспы­

3)вместо посылочных кулачков можно использовать токопроводя­ щее кольцо с изолированным сектором; роль посылочных контактов выполняет щетка, скользящая по этому кольцу; в момент, когда под щетку подойдет изолированный участок кольца, срабатывает посылоч­ ное реле и происходит посылка сигнала;

4)вместо посылочных контактов, размыкающихся в момент посыл­ ки, могут быть применены контакты, которые в этот момент замыкают­ ся, заставляя сработать посылочное реле.

Подобный принцип измерения глубины используется также в эхолотах, где центральным прибором служит самописец с вращаю­ щимся пером. В эхолотах этого типа (например, в эхолоте НЭЛ-4) перо самописца является таким же вращающимся индикатором глубины, как и вращающаяся неоновая лампочка в указателе; изменяется только метод фиксирования и отсчета глубины.

Рассмотрим принцип фиксирования глубины вращающимся пером (рис. 181). Перо П, укрепленное на конце рычага, вращается электро­ двигателем в направлении стрелки. Часть пути перо проходит, каса­ ясь бумаги. Каждый раз, когда перо проходит точку 0 (нулевое деле­ ние шкалы), срабатывает посылочная группа эхолота и происходит посылка сигнала. За время, пока акустический сигнал, распространя­ ясь в воде, достигнет грунта и, отразившись, возвратится к вибрато-

340

ру-приемнику, перо Л, вращаясь с постоянной скоростью, успеет по­ вернуться на некоторый угол 0. В момент прихода эхо-сигнала на перо через усилитель поступает импульс постоянного напряжения, вследствие чего от пера через токопроводящую бумагу проходит элек­ трический ток. Последний оставляет на бумаге след. При постоянной скорости вращения пера угол 0 его поворота относительно нулевого деления шкалы (от левого края бумаги) будет пропорционален вре­ мени и, следовательно, глубине. Соответственно мерой глубины в эхо­ лоте такого типа будет дуга ОК между нулем шкалы (точка О) и отмет­ кой глубины (точка К). Скорость вращения пера в этом случае будет зависеть также от предельной глубины, которую записывает эхолот, и от расчетной скорости распространения звука в воде. Именно, ско­ рость пера будет определяться условием, что время прохождения пером дуги ОВ должно быть равно времени, потребному для измерения пре­ дельной глубины данного диапазона. Так как лента непрерывно дви­ жется (направление ее движения показано стрелкой), то штрихи на­ носятся рядом один над другим, вследствие чего у левого края ленты получается линия «посылки» (линия нуля), а справа —график рельефа морского дна.

Рассмотренный принцип действия эхолота с вращающимся индика­ тором (лампочкой или пером) широко используется в отечественных эхолотах и во многих эхолотах иностранных марок.

Принцип действия эхолота

свращающимся пишущим барабаном

инеподвижным пером

Всовременных эхолотах (например, НЭЛ-5) нашли широкое при­ менение самописцы с неподвижным пером и вращающимся пишущим бграбаном. Принципиальная схема такого эхолота дана на рис. 182.

Электродвигатель Д через редуктор Р вращает с постоянной ско­ ростью барабан 1 и кулачковый вал 6 с укрепленным на нем посылоч­ ным кулачком 5. К рабочей поверхности этого кулачка силой пружи­ ны прижимаются посылочные контакты ПК. На поверхности бараба­ на 1 имеется спиральный паз, в который заложена токопроводящая про­ волока так, что она выступает над поверхностью барабана. Шаг спи­ ральной намотки равен длине барабана, в связи с чем начало и конец спиральной намотки расположены на одной продольной линии бара­ бана. По поверхности барабана с постоянной скоростью протягивает­ ся бумага 4, которая прижимается к барабану токопроводящей пласти­ ной 3, выполняющей роль пишущего пера. При любом положении ба­ рабана перо прижимает бумажную ленту к одной из точек спирали. Над пластиной помещается шкала 2.

При вращении барабана точка соприкосновения спирали с пером перемещается с постоянной скоростью, направление перемещения точ­

ки соприкосновения будет перпендикулярно направлению движения бумажной ленты. Поскольку шаг спирали равен длине барабана, то за один оборот барабана вся спираль пройдет под пером, т. е. точка соприкосновения пера со спиралью-пройдет путь, равный длине шкалы.

341