Т.к. для эхосигнала воздух является непреодолимым препятствием, то возникающая при движении на скорости кавитация может существенно ухудшать работу прибора. Но если излучатель имеет хорошо обтекаемую форму, то кавитация возникать не будет, и эхолот будет устойчиво работать даже на высокой скорости движения. Лучше всего зарекомендовали себя излучатели со сферической формой нижней части. Излучатели же с плоской излучающей поверхностью больше подвержены кавитационным помехам.
   Т.к. из упомянутого выше видно, что конус луча не является четко ограниченным, то хороший, с высокой чувствительностью, приемник позволяет принимать отраженные сигналы из большего по ширине конуса, чем указан в спецификации. Такой конус, таким образом, становится шире по мере увеличения чувствительности. Необходимо только помнить, что чем выше чувствительность, тем больше на экране и помех. Выбирать надо стараться прибор, у которого есть возможность настройки чувствительности приемника, в как можно более широком диапазоне.
   Разрешение экрана (выражается в количестве точек матрицы экрана по вертикали и горизонтали) — это характеристика, от которой зависит, насколько расположенные рядом объекты смогут быть различимы на экране. Если взять для примера два экрана, один 128, а другой 240 точек по вертикали, то можно рассчитать, какое минимальное расстояние по вертикали между объектами может быть отражено на экране при глубине, к примеру, в 10 метров. Т.е. мы просто делим глубину в сантиметрах (1000 см) на количество точек по вертикали: Первый экран 1000/ 128=7,8 см; Второй экран 1000/240=4,1 см. Т.е. на первом экране мы сможем увидеть два разных объекта находящихся на расстоянии не менее 7,8 см, а на другом не менее 4,1 см друг от друга либо от дна. В противном случае два объекта будут отображаться, как один, либо объект над дном не будет различим. То же самое и с точками по горизонтали — экран с большим разрешением позволит различить два разных объекта на меньшем расстоянии, а также более четко рисовать «дуги» от рыб.
   Размер экрана играет роль при ловле с большой лодки или катера. Если ловить с небольшой надувной лодки, когда и развернуться-то негде, и аппарат находится в непосредственной близости от глаз, то достаточно и небольшого по размеру экрана. Большой же экран позволяет видеть изображение и на некотором удалении от аппарата, что очень удобно на большой лодке или катере, где можно перемещаться по судну, имея возможность одновременно контролировать показания эхолота. Кроме того, обычно аппараты с большим экраном имеют и больше «наворотов», т.е. настраиваемых функций.
   Понятно, что цена должна зависеть от характеристик и функциональных возможностей аппаратов, но на украинском рынке, к сожалению, очень часто приборы с худшими параметрами стоят дороже, чем превосходящие их по характеристикам. При совпадающих перечисленных выше параметрах предпочтение, конечно, следует отдавать прибору с меньшей ценой, не забывая, однако и о гарантиях поставщика.

Глава 4. Основные принципы работы эхолота

   История рыбной ловли исчисляется тысячелетиями. Но каждый раз перед рыбаком стоят в сущности одни и те же задачи — как найти рыбу и как заставить ее схватить приманку. Эхолот (он же сонар) не может заставить рыбу сделать поклевку, но зато он в состоянии решить проблему поиска этой рыбы. Вы никогда не поймаете рыбу там где ее нет и сонар компании Lowrance поможет вам сделать этот факт очевидным, в прямом смысле этого слова.
   В конце 50-х годов Карл Лоуренс с сыновьями занялся дайвингом (diwing — подводное плавание), чтобы изучить привычки рыб, наблюдая за ними в их естественной среде. Эти исследования, поддержанные на федеральном уровне, показали, что во внутренних водоемах 90% рыб сосредоточены в 10% водного объема. При изменении внешних условий рыба перемещается в более удобные для себя места. Подводные исследования Лорансов также показали, что для рыбы большое значение имеют: подводная структура (затопленные деревья, водоросли, скалы, затонувшие предметы), температура, течения, солнечное освещение и ветер. Эти и ряд других факторов влияют также и на расположение пищи для них (мальков, водорослей, планктона). Все вместе эти факторы создают условия для частого перемещения рыбных популяций.
   В то время как семья Лоуренсов занималась изучением подводного мира, другие энтузиасты рыбной ловли начали осваивать эхолоты, которые были построены на вакуумных электронных лампах, были, соответственно, очень громоздкими, неудобными и не очень долго работали от больших автомобильных аккумуляторов. Эти сонары вполне удовлетворительно показывали линию дна и большие скопления рыбы, но они еще не могли находить отдельно плывущих рыб. И тогда Лорансы поставили перед собой задачу создать компактный, работающий от небольших батарей сонар, который мог бы видеть в воде каждую рыбку. За этим решением последовали годы исследований, разработок, годы борьбы и просто тяжелого труда, чтобы в результате появился тот привычный нам сонар, который навсегда изменил мир рыбной ловли.
   Началом новой индустрии можно считать 1957 год, когда на рынок спортивной рыбной ловли был выпущен первый сонар на полупроводниковых элементах. В 1959 году фирма Lowrance предложила «Маленький зеленый ящик» («The Little Green Box»), который быстро стал самым популярным сонаром в мире. Полностью построенный на транзисторах, он стал первым успешным эхолотом для спортивной ловли, производился вплоть до 1984 года и за эти годы его выпуск составил около 1 млн. штук.
   С 1957 года был пройден очень длинный путь. От «Маленького зеленого ящика» до последних сонаров и спутниковых навигаторов, с которыми Lowrance остается лидером в мире спортивной рыбной ловли.
Принцип действия
   Первоначально, во время Второй мировой войны, сонар (эхолот) создавался как средство для борьбы с вражескими подводными лодками. Потом он освоил мирную профессию, но принципиально его схема изменилась мало. Основными узлами сонара являются передатчик, преобразователь (излучатель\приемник), усилитель и экран.
   Вкратце работу сонара можно описать так. Электрический импульс от передатчика превращается преобразователем (который в данный момент работает как излучатель) в звуковую волну, которая распространяется в водной среде. Когда звуковая волна встречает на своем пути какое-либо препятствие, то часть ее отражается и возвращается обратно к преобразователю, который теперь уже работает как приемник.
   Преобразователь превращает отраженную звуковую волну в электрический импульс, который усиливается приемником и выводится на экран. Так как скорость звука в воде постоянна (примерно 1,5 км\сек), то, измеряя время между отправкой сигнала и возвращением отраженного эха, можно определить расстояние до найденного объекта. В течение одной секунды этот процесс повторяется много раз.
   Наиболее часто используемая частота излучения — 192 кГц, но также применяется и частота 50 кГц. Хотя условно эти частоты лежат в звуковом диапазоне (точнее в ультразвуковом диапазоне) они не слышимы ни для человека, ни для рыбы, поэтому вы можете не беспокоиться, что ваш сонар распугает рыбу.
   Как уже было сказано, эхолот отправляет и получает сигналы, а затем «распечатывает» эхосигнал на экране. Поскольку в одну секунду этот процесс повторяется многократно, то на экране появляется практически непрерывная линия, показывающая профиль дна под движущейся лодкой. Глубину до дна или, например, до плывущей рыбы, сонар легко рассчитывает, исходя из известной скорости звука в воде и измеренного им времени прохождения сигнала до препятствия и обратно.
Характеристики сонаров
   Чтобы считаться хорошим, сонар должен иметь:
   • передатчик большой мощности
   • эффективный преобразователь
   • чувствительный приемник
   • экран с высоким разрешением и контрастностью
   Это называется общим требованием к системе. Все части системы должны быть спроектированы для совместной работы при любых погодных условиях и при любых температурах.
   Большая мощность передатчика гарантирует вам возможность получения нормального эхосигнала даже с больших глубин и при плохом состоянии воды. Еще она позволяет вам рассмотреть мелкие детали подводного мира, например, мальков или донную структуру.
   Приемнику приходится работать с сигналами в очень широком диапазоне уровней.
   Он должен подавлять сигналы очень большой амплитуды во время работы передатчика и усиливать очень слабые электрические сигналы, которые возникают, когда возвращающийся эхосигнал достигает преобразователя.
   Он также должен обеспечивать четкую видимость на экране близкорасположенных целей, разделяя для этого электрические импульсы.
   Экран должен иметь высокое разрешение, т.е. достаточное количество пикселей по вертикали, а также обладать высокой контрастностью, чтобы все детали на экране были видны четко и ясно. Это позволяет разглядеть на экране дугообразные эхосигналы от рыб и разные мелкие объекты, расположенные под водой.
Рабочая частота эхолотов
   Большинство сонаров (эхолотов) компании Lowrance и фирмы Eagle работают сегодня на частоте 192 кГц и лишь некоторые используют частоту 50 кГц.
   У каждой из этих частот есть свои плюсы и минусы, но для большинства случаев применения как в пресной так и соленой воде частота 192 кГц дает лучшие результаты. На этой частоте лучше видны мелкие детали, с ней сонар лучше работает на мелководье и в движении на скорости и, как правило, с ней на экране получается меньше «шума» и нежелательных эхосигналов. На частоте 192 кГц достигается лучшее разрешение, т.е. если две рыбины находятся близко друг от друга, то на экране они в этом случае будут видны как два отдельных объекта, а не как одно пятно.
   В то же время есть ситуации, когда лучше использовать частоту 50 кГц. Так например, излучение сонара, работающего на частоте 50 кГц (при тех же условиях и при той же мощности), способно проникать на большую глубину, чем излучение на частоте 192 кГц. Это связано с различной способностью воды поглощать звуковую энергию, имеющую разные частоты.
   Коэффициент поглощения для более высоких частот больше, чем для низких. Поэтому частота 50 кГц в основном используется в глубоководных морских условиях.
   Угол расходимости звуковых волн при использовании частоты 50 кГц больше, чем у излучателей, работающих на частоте 192 кГц. Широкий угол обзора очень полезен при движении судна на мелководье, изобилующем большим количеством подводных скал и рифов.
Fishfinder: прошлое, настоящее, будущее…
   …Но, пожалуй, самое главное для рыбака — рыба. Где она в настоящее время находится? В какую сторону движется? На эти вопросы трудно ответить даже самому искушенному рыбаку. А тем более, если вы не прожили рядом с водоемом всю жизнь, а выехали на выходные или провести часть отпуска. Наверное, всегда трудно признать что ловил дескать ловил, но…
   Поэтому главным героем нашего сегодняшнего рассказа будет Fishfinder эхолот, прибор для поиска рыбы.
   Прошли времена когда, выходя на воду, рыбак полагался только на свои знания и опыт. Современные электронные средства готовы представить практически всю необходимую информацию о координатах положения лодки, пройденном пути и расстоянии до берега или лагеря, глубине и структуре дна, расположении ям и мелей.
   Одна из самых первых выполняемых прибором функций является определение глубины. Возможно, многие скептики скажут, что глубину можно измерить и с помощью шеста, если глубина небольшая или с помощью свинцового груза на веревке. Можно, безусловно, и так. Но как быть, если лодка небольшая, например надувная, и помимо определения глубины рыбаку нужно еще и заниматься управлением двигателем или еще какими другими необходимыми делами? А если рядом с местом касания шеста и находилась именно та яма, где стояла рыба, а лодка с рыбаком прошла мимо? Ответить на эти вопросы, пожалуй, бывает труднее, чем что-либо сделать на практике.
   Второй важной функцией эхолота является определение структуры дна. Можно опять же использовать шест и по количеству оставшейся на нем грязи или тины также определять структуру дна. А если дно покрыто редким топляком, а вы собираетесь использовать любимый воблер. Вопрос тоже не праздный и опять же не единственный. Можно задать еще. А если к шесту ничего не прилипло, то дно скалистое или песчаное?
   Попытки произвести точные измерения глубины были начаты более ста лет назад в 1870 году лордом Кельвином. В 1909 году американские инженеры обнаружили, что акустический импульс можно прослушать через гидрофоны. Скорость распространения звука в воде была уже известна, поэтому рассчитать текущую глубину не представляло никаких проблем. Тогда же появилось и первое графическое устройство, записывающее показания гидрофона. В 1930 году Британское Адмиралтейство предоставило военным гидрофон модели 752, конструкция которого уже имела приемник и передатчик сигнала в одном корпусе. Отраженный от дна сигнал преобразовывался в электрические импульсы, амплитуда которых записывалась на бумаге. Внимание военных к новому прибору побудило Адмиралтейство продолжать финансирование данных разработок и, в 1937 был изготовлен гидрофон 753 модели, который имел вращающийся барабан, на который производилась запись глубин по мере движения судна.
   Дальнейшее совершенствование блока вывода информации позволило получить более детальные картинки структуры дна. И хотя весь аппарат имел размеры небольшого шкафа, на картинке уже можно было различить ил и скалистое дно.
   В конце тридцатых годов во время испытаний нового прибора MS3 на норвежском судне во время лова рыбы исследователи обнаружили, что прибор регистрирует объекты, находящиеся гораздо выше морского дна. Дальнейшее совершенствование прибора позволило практически безошибочно определять скопления сельди. Именно тогда, более шестидесяти лет назад, эхолоты впервые стали использоваться рыбаками, пока только для промышленного лова. Одиночную рыбу те приборы определить не могли, а стоили весьма дорого, об установке такого прибора на любительское рыболовное судно никто и не помышлял.
   Послевоенные годы ознаменовались появлением целого ряда эхолотов уже имевших цифровую шкалу-глубиномер и, значительно усовершенствованный графопостроитель. Освободившись от военного бремени, американские компании Raytheon и Lowrance представили на рынок новинку приборы для поиска рыбы Apelco и Eagle с электронно-лучевой трубкой. «Эхолот-телевизор» сразу же получил широкое распространение благодаря великолепной картинке и способности производить детализацию структуры дна. Несколько позже в конкуренцию с ними вступили японские Furuno и Koden. Однако, даже такой громадный шаг вперед не освободил рыболовную шхуну от специалиста, обладающего знаниями и опытом по интерпретации картинки на экране, т.к. изображение рыбы на экране практически не отличалось от иного объекта, находящегося между дном и поверхностью. Справедливости ради необходимо отметить, что японские эхолоты с электронно-лучевой трубкой, значительно усовершенствованные, широко используются в крупнотоннажном рыболовном флоте разных стран и сейчас.
   Эхолоты поколения шестидесятых уже имели размеры не более чем коробка от ботинок, были свободны от большинства ошибок и искажений, которыми были богаты их прародители. Однако, наш рыболов-любитель, по-прежнему одиноко сидел на берегу или в лодке и полагался только на свои знания и опыт.
   Появление микропроцессоров принесло дальнейший толчок в развитии эхолотов. В начале 80-х годов компания Lowrance представила на рынок новую модель X15. Приемлемая цена и высокие потребительские качества отвечали большинству требований рыбаков-любителей, что и сделало эту модель весьма популярной на американском рынке.
   Дальнейшее снижение цен на жидкокристаллические мониторы привело к разделению приборов для поиска рыбы на два класса: цветные с электронно-лучевой трубкой и черно-белые с LCD монитором.
   Apelco XCD600 от корпорации Raytheon, был одним из первых черно-белых мониторов появившихся на рынке. Уже тогда прибор имел функцию ZOOM режим увеличения придонной поверхности, что вместе с потрясающе минимальными размерами и определило значительный успех этой модели. С небольшим разрывом Lowrance (X35), Furuno (LS6000), Humminbird (LCR400) также представили рыбакам свои новые модели с LCD экраном. В конце 80-х годов Humminbird одним из первых разработал также модель TCR с цветным жидкокристаллическим экраном. Однако, значительная цена и небольшой размер монитора не позволили этой модели занять достойное место на рынке. Новая гамма приборов имела небольшие размеры, что позволяло легко устанавливать эхолот даже на небольшую надувную лодку, для эксплуатации не требовалось дополнительной специальной подготовки, и наверное самое главное приборы показывали на экране реальную рыбу. В начале девяностых конкуренция между производителями эхолотов вспыхнула с новой силой. Производитель цветных эхолотов Koden и Furuno представили своим потенциальным пользователям приборы с восьмицветным монитором. Цветовая гамма на экране теперь позволяла пользователю сделать определенные выводы о плотности грунта или растительности на дне. Каждый цвет на экране теперь обозначал свою плотность. Специалисты Koden разработали прибор для поиска рыбы с дополнительным датчиком-пилотом. Теперь стационарный излучать находящийся на судне служил для поиска рыбы, а датчик-пилот закреплялся на невод и служил для отображения информации о попавшей туда рыбе. Дополнительным аргументом служил также и тот факт, что изображение на экране жидкокристаллического монитора более чувствительно к различным углам попадания солнечных лучей.
   Ответным ходом производителей эхолотов с LCD монитором стало появление нового ряда приборов с полностью герметичным корпусом и экраном, имеющим четыре грации серого. Это стало серьезной причиной в пользу выбора рыбаками именно эхолота с жидкокристаллическим монитором. Ведь действительно эхолот с электронно-лучевой трубкой имеет вентиляционные отверстия, и устанавливать его на открытое судно было бы, прямо скажем, рискованно, особенно при существующей между моделями с различными экранами разнице в цене в 5-10 раз. Тем более, что новые модели приборов для поиска рыбы теперь также стали способны показывать структуру дна. Добавление в конструкцию многих моделей еще и экрана спутниковой навигации также способствовало увеличению спроса на приборы с LCD экраном.

Глава 5. Как установить эхолот на моторном судне

   С каждым днем растет количество эхолотов у обладателей разнообразных плавсредств. Вместе с ростом продаж растет и количество вопросов и жалоб на некорректную работу приборов, хотя сами приборы в этом, как правило, не виноваты. Прибор может работать некорректно только в двух случаях: если он не исправен и если его излучатель неправильно установлен. Третьего не дано. Так как вопрос неисправности решается гарантийными обязательствами, то говорить будем о правильности установки излучателя на лодку. Особенно это касается быстроходных лодок с мощными двигателями.
Кавитация
   Кавитация (от лат. cavitas — пустота), образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении ее скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация). Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну. Кавитация разрушает поверхность гребных винтов, гидротурбин, акустических излучателей и др.
   Главный враг эхолота — это кавитация, возникающая при движении. Обычно излучатель эхолота крепится на транце лодки и пузырьки воздуха, движущиеся вдоль поверхности днища, очень сильно рассеивают и поглощают ультразвук, в результате чего эхолот «теряет» дно и «слепнет». У разных моделей это выражается по-разному: цифры глубины мигают, цифры пропадают, эхолот показывает несуществующие глубины и т.д. В любом случае это неприятно, а виновата в этом только неправильная установка излучателя. Если такое случилось с вами, то попробуйте дотянуться до датчика и ладонью провести по его нижней поверхности. Если прибор заработал, то виноваты те самые крошечные пузырьки воздуха.
   Дело в том, что разные корпуса дают разную кавитацию, и панацеи здесь нет, есть только специалист, который хорошо понимает, в каком месте лучше ставить излучатель. К глубокому сожалению таких специалистов единицы и они не в состоянии помочь всем. Выход, однако, можно найти. Можно излучатель крепить таким образом, чтобы его можно было перемещать по высоте, а можно перед тем как крепить излучатель намертво создать временное крепление и опытным путем установить, где его лучше закрепить. В любом случае необходимо очень серьезно отнестись к установке излучателя, ибо переделывать всегда хуже, чем делать заново.
Как правильно установить эхолот
   Кроме места установки, необходимо следить и за его положением в горизонтальной плоскости, т. к. это тоже влияет, как на бесперебойную работу, так и на достоверность выдаваемой информации.
   На этом рисунке показано, как крепится датчик «в идеале», но иногда приходится искать более подходящее место или глубину его погружения.
   Датчик должен быть строго горизонтален поверхности воды, но не всегда положение всей лодки будет одинаковым при движении с разной скоростью. Следовательно нужно определить положение лодки на тихом ходу и на глиссере, и устанавливать излучатель, чтобы его положение было наиболее близким к горизонтальному в этих положениях.
   Cамое плохое положение датчика, кавитация будет создаваться и самим датчиком. Некорректная работа эхолота — гарантирована.
   При таком положении датчика данные о глубине будут искажены.
   Идеальное положение датчика.
 
   В любом случае, чем глубже будет опущен излучатель, тем лучше. Однако, следует учитывать, что при более глубоком положении эхолота, он будет создавать большее сопротивление при передвижении.
   На лодках с пластиковыми корпусами излучатель можно ставить изнутри лодки, как это показано на рисунке:
   При обнаружении некорректной работы прибора не спешите сразу нести его продавцу. Попытайтесь сначала понять причину. Самый простой способ — остановить лодку, рукой протереть нижнюю поверхность излучателя, выключить и снова включить прибор. В 99% случаев прибор снова заработает. Затем можно начать движение и отследить момент начала сбоя.
   Ничего сложного в этом нет, надо просто уделить установке больше внимания.
Загадка INTERPHASE
   Разумеется, смотреть вперед лучше, чем смотреть себе под ноги, поэтому специалисты «Interphase» создали эхолот, который позволяет видеть сквозь воду не только под днищем судна, но и впереди по курсу. Благодаря этому можно избежать столкновения со скалами и рифами, найти судоходный канал на мелководье, рассмотреть структуру берегового склона, избежать посадки на мель, увидеть рыбу прежде, чем она увидит вас.
   «Interphase» — имя, за прошедшие 14 лет, получившее известность благодаря своим революционным изобретениям, среди которых: портативный навигатор Loran C, карманный навигатор GPS с графическим экраном (создан по заказу Rockwell Int.), эхолот-рыбоискатель с разделенным экраном, двухчастотные головки излучателей эхолотов, и, в довершение ко всему — технология фазированной звуколокации.
   «Interphase» является обладателем престижной награды «За вклад в мореходство», которая присуждена корпорации за уникальную разработку — создание эхолота, работающего с фазированным эхо-сигналом.
   Фазированный эхолот мгновенно сделал морально устаревшими все другие эхолоты.
Технология фазированного сигнала
   По словам представителей компании, основой всей технологии является довольно сложная интерпретация того, что может быть названо «волновым пучком». В конструкцию излучателя фазированного сигнала включены несколько тщательно изготовленных пьезокерамических пластинок, которые могут излучать зондирующие импульсы с разными параметрами и в заданное время, то есть с управляемыми фазами или разностями фаз (фазовыми сдвигами) волн. Фазирование позволяет, например, формировать необходимую диаграмму направленности зондирующего луча, управлять ее положением и формой. Составной фазирующий излучатель не требует перенаправления, чтобы ориентировать направление зондирующего импульса. Все просто и надежно.