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

В момент, когда точка соприкосновения спирали с пером находится против нулевого деления шкалы, кулачок 5 размыкает контакты ПК, вследствие чего прерывается цепь питания обмотки электромагнитно­ го реле РП\ при этом подвижный контакт 7 этого реле под действием пружины переходит в левое положение, замыкаясь с неподвижным

контактом 8, и заряженный до высокого напряжения посылоч­ ный конденсатор С разряжается на обмотку излучателя ВИ.

Таким образом, в момент, когда точка касания пера со спиралью находится у верхнего края бумаги, происходит посыл­ ка акустического сигнала. За время между посылкой и прие­ мом точка соприкосновения спи­ рали барабана с пером переме­ стится на некоторое расстояние от нулевого деления шкалы.

При постоянной скорости вращения барабана это расстоя­ ние будет пропорционально вре­ мени между посылкой и прие­ мом, т. е. пропорционально глу­ бине.

Отраженный сигнал, приня­ тый вибратором-приемником ВП, усиливается усилителем У и по­ дается через трансформатор Тр на перо и на заземленный бара­ бан 1. Вследствие этого в мо­

мент прихода эхо-сигнала в точке соприкосновения пера и спирали через токопроводящую бумагу проходит ток, оставляя при этом на бумаге след. Расстояние от нуля шкалы до’полученной отметки пред­ ставляет измеренную глубину в масштабе шкалы.

Запись глубин в самописце рассмотренного типа получается пря­ молинейной. Такая запись удобна тем, что при ней устраняется иска­ жение профиля дна, неизбежное при записи по дуге окружности.

Принцип действия эхолота с пером, расположенным на бесконечно движущейся ленте

Принципиальная схема самописца с пером, укрепленным на бес­ конечно движущийся ленте, приведена на рис. 183. Электродвигатель 1 через редуктор 2 приводит во вращение перфорированную эластич­ ную ленту 3, надетую на два ролика, из которых нижний 4 является ведущим — он имеет зубчатый венец для протаскивания ленты 3. К ленте прикреплено перо 6, которое одним концом скользит по бума­ ге 5, а другим — по неподвижной металлической контактной планке

342

7, соединенной с выходом усилителя. Бумажная лента 5 для записи глу­ бин движется перпендикулярно направлению движения пера в на­ правлении стрелки.

Работа самописца происходит следующим образом. В момент про­ хождения пером через нулевое (левое) деление шкалы срабатывает по­ сылочное устройство и вибратор-излучатель посылает импульс акусти­ ческой энергии в направлении дна. За время между посылкой и при­ емом сигнала перо успеет переместиться вправо по бумаге на некоторое расстояние. В момент прихода отраженного импульса сигнал от уси­ лителя подается на металлическую планку 7, от нее — на перо 6, ко­

Рис. 183. Принципиальная схема самописца с пером, закрепленным на бесконечной дви­ жущейся ленте:

1— электродвигатель; 2— редуктор; 3— бесконеч­ ная перфорированная лента; 4— ведущий ролик; 5— бумага; 6— перо; 7 — контактная планка

Из рассмотрения данного принципа записи следует, что полезным является только то движение пера, при котором оно движется попе­ рек бумажной ленты. Для увеличения числа измерений на бесконеч­ ную ленту крепят не одно, а несколько перьев (3—4), которые рас­ полагаются на ленте на расстояниях, равных или несколько больших рабочей части бумаги. Посылка производится при каждом прохожде­ нии пера через ноль шкалы.

Запись глубин осуществляется в прямоугольной системе координат. Описанный метод механической развертки времени нашел широкое

Способы записи

В самописцах современных эхолотов применяются два способа за­ писи ■— электрохимический и электротермический.

Э л е к т р о х и м и ч е с к и й с п о с о б з а п и с и основан на электролизе крахмального раствора йодистого калия, которым про­ питана бумага. При подаче на перо напряжения электрический ток, проходящий через бумагу, разлагает раствор йодистого калия, вслед­ ствие чего на бумаге появляется бурое пятно йода. Бумага, применяе­ мая в этом способе записи, проста в изготовлении и дешева, поэтому указанный способ нашел широкое применение. Основным недостатком этого способа является то, что для записи бумага должна быть влаж­ ной и требует специального хранения. Кроме того, бумага лишена шка­

343

лы, а поэтому в самописцах, использующих электрохимический способ записи, имеются обычно приспособления, наносящие в процессе за­ писи масштабные отметки, по которым на ленте, вынутой из самописца, можно судить об измеренных глубинах. После записи влажная лента должна быть тщательно просушена, иначе йод может раствориться и исчезнуть. Для просушки бумаги с записью в самописце должна иметь­ ся электрическая печь.

Э л е к т р о м е х а н и ч е с к и й с п о с о б з а п и с и осно­ ван на использовании сухой трехслойной бумаги. Нижний слой метал­ лизирован, средний слой—токопроводящая графитовая основа, верх­ ний слой — тонкая серая бумага. В месте прохождения электриче­ ского тока тонкий верхний слой бумаги выжигается и на светло-сером фоне появляется темное пятно. Основным достоинством этого способа является то, что запись производится на сухой бумаге; бумага не тре­ бует специального хранения и всегда готова к употреблению. Кроме того, на наружный светло-серый слой бумаги нанесена шкала, так что во время работы самописца не требуется наносить масштабные от­ метки.

§71. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ э х о л о т а

СЭЛЕКТРОННОЙ РАЗВЕРТКОЙ ВРЕМЕНИ

Вэхолотах с электронной разверткой времени в качестве индикатора используется электроннолучевая трубка с нанесенной на нее шкалой глубин. Принципиальная схема такого эхолота показана на рис. 184.

Электроды ВР вертикальной развертки соединены с генератором пилообразного напряжения. Под влиянием этого напряжения элек­ тронный луч на экране будет двигаться сверху вниз. Верхнему поло­ жению луча будет соответствовать нуль шкалы глубин. Это положе­ ние луча должно совпадать с моментом посылки, которая, как обыч­ но, происходит в момент срабатывания контактной группы КП. Под влиянием нарастающего напряжения на электродах вертикальной раз­ вертки сфокусированный электронный луч будет двигаться на экране вниз, чем и обеспечивается развертка луча во времени. При поступле­ нии отраженного импульса на вибратор-приемник ВП на выходе уси­ лителя возникает соответствующий импульс, который подается на электроды горизонтальной развертки ГР. В результате на экране элек­ тронной трубки получится изображение импульса (горизонтальный выброс). Положение импульса по вертикали (его расстояние от нуля шкалы) зависит от времени между моментом посылки и моментом при­ ема, т. е. определяется глубиной под вибраторами. Скорость вертикаль­ ного перемещения луча определяется рабочим диапазоном эхолота. При переключении шкал должна соответственно изменяться скорость электронной развертки.

Описанный электронный индикатор может работать как самостоя­ тельный прибор и параллельно с самописцем, как приставка к нему.

Высокая чувствительность индикатора и крупный масштаб изо­ бражения делают электронный индикатор особенно удобным при из­ мерении малых глубин. Электронный индикатор описанного типа на-

344

шел широкое применение в эхолотах, предназначенных для обнару­ жения косяков рыб, поэтому его часто называют ф и ш л у п о й.

Поиски способов изучения геологии морского дна судовыми сред­ ствами привели к гидроакустическому методу, основанному на раз­ личной отражательной способности разных грунтов. По измеренной интенсивности отраженного импульса и его форме можно судить о ха­ рактере грунта. Дешифровка показаний электронного индикатора про­ изводится путем сравнения эхо-им- пульсов с эталоном, полученным от различных образцов грунтов.

Другим примером электронной развертки является ц и ф р о в о й

импульс, сформированный в блоке управления посылкой, поступает не только в схему возбуждения виб­ ратора-излучателя (схему формиро­ вания импульса посылки), но и на вход электрической схемы ЦУГ. Блок модулятора включает при этом автогенератор, который начи­ нает выдавать в схему импульсы оп­

ределенной частоты. Импульсы поступают в электрическую схему счет­ чика импульсов. Счет импульсов прекращается в момент, когда на вход схемы ЦУГ поступает эхо-сигнал, импульс которого через схему мо­ дулятора отключает генератор от счетчика импульсов. Таким образом, информация о глубине поступает в схему цифрового указателя в виде временного интервала, ограниченного двумя импульсами —импульсом нуля (начало отсчета) и импульсом эхо-сигнала (конец отсчета). По­ скольку в течение всего этого временного интервала ведется счет им­ пульсов, выдаваемых автогенератором, то число их будет пропорцио­ нально времени подключения генератора к схеме счета импульсов и, следовательно, пропорционально глубине.

Одновременно с приходом импульса эхо-сигнала срабатывает схе­ ма выдачи сигнала на световое цифровое табло.

§ 72. ТИПОВАЯ БЛОК-СХЕМА НАВИГАЦИОННОГО ЭХОЛОТА. НАЗНАЧЕНИЕ ПРИБОРОВ КОМПЛЕКТА

Каждый навигационный эхолот должен состоять из: центрального прибора — указателя глубины или самописца; посылочного реле с блоком конденсаторов и источника высокого

постоянного напряжения; вибратора-излучателя; вибратора-приемника; усилителя; электрического фильтра.

45

преобразования их в отсчеты глубины, а также для управления рабо­

цепь вибратора-излучателя на блок посылочных конденсаторов. В по­ сылочном реле имеется также высоковольтный выпрямитель, от кото­ рого заряжаются посылочные конденсаторы.

В и б р а т о р - и з л у ч а т е л ь преобразует подводимую к нему электрическую энергию в механические колебания, которые передают­

приборов комплекта остается такой же.

В отличие от усилителя посылочное реле в навигационных эхоло­ тах никогда не объединяется с центральным прибором, а всегда выде­ ляется в отдельную коробку. Это обусловливается следующим: отсут­ ствие коробки посылочного реле привело бы к тому, что заряженный до высокого напряжения конденсатор замыкался бы на обмотку вибра­ тора-излучателя непосредственно посылочными контактами централь­ ного прибора; в этом случае центральный прибор эхолота находился бы под высоким напряжением и представлял опасность для жизни об­ служивающего персонала. Кроме того, отдельное посылочное реле дает возможность сократить протяженность линии, соединяющей посылоч­ ный конденсатор с вибратором-излучателем, что уменьшает потери в электрической цепи вибратора.

346