Эхолот

Эхолот стал незаменимым помощником судоводителей. Созданный как прибор для рыболовов и определения глубины, он позволяет оценивать обстановку под лодкой. В этой статье вкратце коснемся темы пользования эхолотом на скоростных судах и способов монтажа внешнего датчика-излучателя.

Знакомство с эхолотом, или специфика сонара

С появлением недорогих эхолотов ориентироваться на воде стало намного проще. Раньше основным инструментом «маломерщиков» была лоция, зачастую не видевшая руки корректора годами, а посему не учитывающая изменений структуры дна. Сегодня картинкой дна в реальном времени уже никого не удивить.

• Для рыболовов и любителей дайвинга существуют дорогие структурные сканеры, которые с удивительной точностью показывают цветную картину дна.
• Путешественникам доступны картплоттеры, совмещающие в себе функции навигатора, эхолота, а также панели приборов контроля двигателей.
• Владельцам тихоходных яхт помогают вперёдсмотрящие эхолоты. Для скоростных судов в условиях небольших глубин эти приборы не актуальны, так как мало отличаются по функционалу от обычного сонара. Ведь датчик способен «заглядывать» вперёд всего на 2–3 глубины.
• Наиболее массовый сегмент — недорогие одно- и двухлучевые эхолоты. Они используются рыбаками, туристами, и даже любителями подлёдного лова.

Даже самый простой прибор способен измерять температуру забортной воды, сообщать о падении напряжения бортовой сети, а также информировать звуковым сигналом о резком уменьшении глубины. Индикацию «рыбок» рассматривать не будем, потому что сегодня мы ведём разговор о пользе сонара для судовождения в условиях недостаточной глубины.

Ориентируемся по звуку

Принцип работы эхолота не изменился за последнюю сотню лет. Уменьшились размеры приборов, оптимизировались алгоритмы обработки сигнала. Но по-прежнему приёмопередатчик отправляет высокочастотный сигнал вглубь воды и ждёт, когда он вернётся, отраженный от рельефа дна.

В зависимости от плотности грунта отраженный сигнал ослабевает. Для получения данных о глубине прибор анализирует время возврата сигнала. Структуру дна характеризует ослабление сигнала. Таким образом, на экране эхолота мы видим рельеф дна различного оттенка — от черного (камень) до светло-серого (ил).

Индикация «рыбок» основана на определении воздушных вкраплений в толще воды — плавательных пузырей предполагаемых рыб. Если для рыболовов эта опция может представлять определённый интерес, то для судовождения она абсолютно бесполезна и отвлекает внимание.

В процессе управления скоростной моторной лодкой на судоходных реках средней полосы России не столько важны абсолютные значения глубины, сколько динамика её изменения. Если под килем 5–6 метров, и картинка дна резко поползла вверх — это повод для коррекции курса — скорее всего, мы сбились с судового хода и движемся на свал. В Карелии вполне возможно разбить редуктор мотора и при глубине более 5 метров. Подводные камни зачастую стоят поодиночке и не выходят на поверхность. Вкупе с колебаниями уровня воды на таких водоёмах с каменистым дном нужно быть особо внимательным.

Иное дело — когда глубина 30, 50, а то и более 100 метров. В этом случае показания эхолота не имеют приоритетного значения. Однако не стоит недооценивать важность этого прибора — ведь рано или поздно придется идти в прибрежной полосе, где могут находиться затопленные сваи, корпуса больших судов и каменные косы.

Для того, чтобы избежать хаотичного изменения показаний на скорости глиссирующего судна, достаточно вручную ограничить диапазон глубин. Практически все приборы позволяют это сделать. Таким образом, исключаются гармоники, кратные реальной глубине.

Устанавливаем эхолот своими руками

Приятно проводить время, занимаясь улучшением лодки. Установка эхолота — полезное занятие. Поэтому вооружимся знаниями и приступим к монтажу.

По поводу дисплея вариантов не так много. Его устанавливаем сверху на горизонтальную часть панели или на наклонную, обращенную к судоводителю. Важно, чтобы экран не перекрывал обзор при движении под тентом и не бликовал в солнечную погоду.

Ситуация с выносным датчиком гораздо сложнее. Поскольку в нём располагаются не только приёмник и передатчик, но ещё и датчик температуры, важно обеспечить надёжный контакт с водой. По конструкции датчики различаются на внешние (забортные) и встраиваемые в днище. Каждый из этих вариантов обладает своими недостатками.

• Забортный датчик, устанавливаемый за транцем, обладает массой недостатков. При достаточном заглублении создаёт фонтан брызг во время глиссирования. Во время швартовки кормой к берегу легко повреждается крепление датчика. Этот способ установки (2 самореза и одно отверстие для кабеля) наиболее простой, в инструкциях к приборам он подробно описан.
• Встраиваемый датчик требует установки в днище. Существует правило, что если можно избежать лишних отверстий ниже ватерлинии — лучше их не делать. Исключение — датчик впередсмотрящего эхолота. Но он ставится ближе к носовой части (в первой трети) днища, в этом случае лучше доверить установку людям с опытом и соответствующим инструментом.
• Промежуточное решение — подъёмный транцевый датчик, установленный на струбцине с регулировкой по высоте. По сути, используется три положения. При подходе к берегу достаточно поднять датчик. Для рыбалки нужно опустить вниз. На ходу можно отрегулировать так, чтобы при минимуме брызг можно было понять приблизительную картину дна. Однако, имея мотор с гидроподъёмом и электрозапуском, каждый раз бегать к транцу и упражняться с установкой быстро надоест. Поэтому такое решение в основном применяется для надувных лодок-тузиков, где приходится сидеть за румпелем у транца.
• Оптимальный вариант с точки зрения совокупности эксплуатационных качеств — установка (вклейка) датчика, предназначенного для внешней установки, внутрь корпуса. Такой способ не рекомендуют инструкции по причине того, что сложно обеспечить стабильный результат. А производителю оборудования не нужны претензии.

Поскольку мы ещё относимся к исчезающему подвиду «Homo sovieticus», то в нас с детства сидит тяга к экспериментам, творчеству и различным исследованиям. Вот и датчик эхолота мы разместим изнутри на днище рядом с транцем.

Возможные варианты рассмотрим в следующей главе.

Вклеиваем датчик эхолота в корпус

Действительно, весьма заманчиво выглядит возможность пользоваться эхолотом на любой скорости, при этом, не вмешиваясь в конструкцию днища, не опасаясь за повреждения датчика, и не имея фонтана брызг за транцем. Почему все так не делают? Рассмотрим случаи, когда такой способ невозможен или требует слишком больших НИОКР ☺

• Корпус с поперечными реданами. Аэрируемое днище благоприятно сказывается на скоростных показателях судна, но совершенно не подходит для установки внутрь датчика эхолота из-за пузырьков воздуха в пограничной среде. Эхолот в этом случае будет работать только во время стоянки и при движении в водоизмещении.
• Деревянный корпус. Не фанера, оклеенная стеклотканью, а настоящее дерево. Из-за пористой структуры доски экран прибора предательски молчит.
• Водоизмещающие корпуса с вельботной кормой, которая на волнах оказывается в воздухе. В этот момент показания прибора теряются.
• Некоторые пластиковые корпуса с двойными стенками. В таких «сэндвичах» пространство между стеклопластиком заполнено двухкомпонентной полиуретановой пеной, и для установки датчика нужно резать внутреннюю «скорлупу», а её жалко, особенно на новой лодке.
• Пространство в районе киля и продольных реданов на килеватых корпусах. Завихрения и пузырьки воздуха не дадут спокойно работать прибору, поэтому перед окончательной установкой проверим функционирование прибора в нескольких местах и выберем лучшее.

Для обеспечения постоянства среды применяют антифриз, эпоксидную смолу, автопластилин, силиконовый герметик, термоклей, смазку для медицинского прибора (УЗИ ). Понятно, что все эти материалы вносят погрешность в показания прибора и ухудшают чувствительность, однако практика показала работоспособность такой схемы.

Вклеенные датчики отлично работают на стеклопластиковых и алюминиевых лодках. Однако гарантировать работоспособность предложенных схем именно на вашем корпусе никто не сможет. Поэтому остаётся действовать методом проб и ошибок.

В поисках эха

Итак, кабель протянут по всем правилам, монитор закреплён и заботливо укрыт крышкой, а в корме рядом с трюмной помпой лежит датчик эхолота. Наша задача — найти оптимальное место, чтобы датчик не мешал коммуникациям (например, сливу подсланевых вод), а на показания не слишком влияли пузырьки воздуха, попадающие под днище на ходу. Достигнуть требуемого результата можно тремя способами.

Способ первый

Прикрутить датчик к транцу изнутри, направив луч вниз перпендикулярно поверхности воды. В этом случае обязательно постоянное наличие определённого уровня подсланевых вод, чтобы между датчиком и днищем не было воздушного клина. Автор этой статьи долгое время имел лодку, в которой для корректной работы эхолота было достаточно вылить под слани всего 2 литра забортной воды.

Причем это было найдено экспериментальным путём, когда было испробовано 5 или 6 положений датчика. Эхолот никак не хотел работать. Заезды было решено прекратить, лодку поднять. Как обычно, после постановки на прицеп сливной шпигат был открыт для просушки, но воды под сланями не было. Решив поправить лодку на прицепе, загнал её обратно в воду, не закрутив пробку. Каково же было удивление, когда эхолот вдруг исправно заработал. Прием даже на скорости более 60 км/ч. В результате каждая поездка начиналась с выливания двухлитровой бутылки на пол, чему очень удивлялись гости.

Второй способ

Заключается в приклеивании датчика на силикон на ровный участок днища между реданами. Стараемся плоскость датчика зафиксировать не параллельно днищу, а параллельно воде. Однако небольшое отклонение (до 10–15 градусов) допустимо.

В качестве фиксирующей массы используем силиконовый герметик или автопластилин. Если на ходу испытания покажут правильность выбранного места, можно переклеить датчик на эпоксидный клей. Однако стоит убедиться в отсутствии пузырьков воздуха между датчиком и днищем.

Третий способ

В какой-то степени он сочетает достоинства первого и второго способов. Смысл его в том, чтобы между датчиком и днищем была жидкость-проводник, но в самой лодке этой жидкости не было. Несколько мудрено, правда? Попробуем разобраться и установить датчик.

Для монтажа нам потребуется ёмкость с узким горлом и ровным основанием. Для этого отрежем верхнюю часть двухлитровой пластиковой бутыли или полиэтиленовой канистры. Под куполом ближе к дну зафиксируем датчик. Провод сенсора будет выходить через горлышко бутылки.

Основная задача — надёжно зафиксировать край ёмкости к днищу. Соединение должно быть герметичным и надёжным. Можно использовать силиконовый герметик или эпоксидную смолу. Для лучшей прочности соединения край пластика, прилегающий к днищу, делаем шершавым с помощью шкурки. Приклеенный купол оставляем сохнуть. После полимеризации приступаем к самому главному.

Заполняем ёмкость через горлышко антифризом. Это позволит оставлять лодку с датчиком зимовать на морозе и забыть о том, что эхолот установлен нештатным образом. Если у вас получится надёжно зафиксировать купол к днищу, а датчик к куполу, вы получите оптимальный вариант установки датчика. Стоит заметить, что если вы остановитесь на третьем способе, прокладывать кабель датчика заранее не следует. Первым действием будет продевание разъёма в горлышко бутылки, потом вклейка, заполнение, тестирование, и только на заключительном этапе — прокладка кабеля.

Стоит заметить, что установка изнутри корпуса влияет на точность измерения температуры забортной воды, демпфируя показания. Поэтому если для вас температура является приоритетным показателем — либо выносите датчик за борт, либо ожидайте 5–10 минут, пока изменения температуры воды дойдут до датчика, нагрев (или охладив) днище. В корпусах из сплава алюминия этот эффект минимален, в стеклопластиковых выражен сильнее.

Правильно установленный датчик эхолота ничем не выдаёт своего присутствия и радует судоводителя стабильными показаниями на дисплее прибора.

Подводим итоги

Эхолот — это не только прибор, показывающий глубину. Это незаменимый инструмент при управлении маломерным судном. Основываясь на его показаниях и сверяя их с лоцией, можно уверенно ходить в сложных местах, многократно снижая риск сесть на мель или повредить движитель.

Дорогие модели картплоттеров занимают центральное положение на панели, вытесняя остальные приборы. По сути, экран картплоттера — это центральный пульт бортовой системы. Он способен заменить всю остальную телеметрию — позиционирование на карте, лоцию, систему навигации, спидометр, компас, приборы контроля двигателя и часы. И лишь принцип резервирования заставляет нас иметь отдельный аналоговый компас и запасной навигатор.

Смотрим вперед: тестирование впередсмотрящих эхолотов Echopilot, Simrad и Garmin

Каждый судоводитель желает быть полностью осведомленным о пространстве не только под судном, но и вокруг него, особенно впереди. Морские рельефы таят в себе множество опасностей и, если лодка хорошо идет уже несколько часов к ряду это совершенно не исключает того, что в следующую секунду рельеф дна круто поменяется, и можно сесть на мель. Естественно, традиционные эхолоты сообщат о подводных изменениях, только это произойдет уже тогда, когда что-либо предпринимать будет поздно.

С давних времен при подходе к опасным или неизвестным участкам, судоводители стараются найти самый оптимальный путь. Зная свои точные координаты и располагая картой местности, они составляли специальные безопасные маршруты. Однако такая технология выручит далеко не в каждой ситуации. Так, например, для многих водных участков и по сей день нет достоверных карт, а что уже говорить о коварных блуждающих мелях!

Данная проблема давно волновала разработчиков навигационного оборудования, и, собственно, благодаря ей на свет появились впередсмотрящие эхолоты.

Многие годы пальма первенства производства впередсмотрящих эхолотов принадлежала компании Echopilot. Продукция Echopilot была широко распространена, а если кто-то и пытался отбить данный рынок, то очень быстро сходил с дистанции. В последнее время ситуация изменилась и, естественно, не в пользу Echopilot. Корпорация Navcom, включающая в себя бренды Lowrance, Simrad и B&G, наконец таки обратила внимание на столь привлекательную нишу и выпустила трансдьюсер для впередсмотрящих эхолотов и обновила ПО для SonarHub. Также и небезызвестная компания Garmin представила на рынке новый рыбопоисковый эхолот с возможностью обзора пространства впереди судна. Echopilot и Navcom являются непосредственными конкурентами, так как их продукция схожа между собой, а вот Garmin стоит немного в стороне так как его эхолоты, в первую очередь, заточены для поиска рыб.

Эксперты PBO отобрали для исследования 5 впередсмотрящих эхолотов: 3 модели Echopilot и по одному представителю Simrad и Garmin. Тестирования проходили в гавани Пул в Великобритании.

Echopilot FLS 2D (со стандартным датчиком)

Впередсмотрящий эхолот Echopilot FLS 2D имеет несколько вариантов поставки: со стандартным или профессиональным датчиком. Первый подходит для установки на небольших судах, а второй, соответственно, для крупных представителей водного транспорта. Соотношение цена/качество у вариаций также различное. Прежде чем приступить к рассказу о результатах тестирования хочется сразу отметить тот факт, что это единственная модель из нашего списка с персональным дисплеем.

Монтаж эхолота крайне прост, необходимо только закрепить трансдьюсер в днище, соединить его с дисплеем посредством кабеля и включить питание. На дисплее Echopilot FLS 2D представляется продольное сечение подводного пространства впереди судна. Все отраженные сигналы выводятся на экран в виде скопления разноцветных точек. Цветовая маркировка точки указывает на мощность отраженного сигнала (красный цвет соответствует максимальной мощности)

Регулировка масштаба идет в автоматическом режиме, но возможен переход и в ручной режим. При первом знакомстве с эхолотом управление вызовет некоторые сложности, так как для правильной интерпретации получаемой информации потребуется практический опыт. Например, вертикальная линия из красных и желтых точек, обозначает небольшое препятствие (цепи или сваи). Для определения дальности просмотра впередсмотрящего эхолота, его луч направлялся на глухую бетонную стену. На мониторе препятствие было хорошо видно на расстоянии около 100 метров, более мелкие препятствия отчетливо просматривались с 10-ти метрового расстояния. Для того чтобы небольшие объекты были видны нос судна должен смотреть прямо на них, что обуславливается определенной узостью угла обзора.

Определенные проблемы возникают при прохождении мелких водоемов с илистым дном: в режиме автомасштабирования Echopilot FLS 2D не вполне корректно определяет реальную глубину водоема. В ручном режиме происходит более грамотная фильтрация сигналов, хотя некоторые колебания уровня глубины все равно остаются. Впередсмотрящий эхолот с профессиональным датчиком продуцировал более чистый сигнал, а вот большие препятствия идентифицировал только с расстояния 80 м.

Echopilot FLS Platinum

Обычная комплектация Echopilot FLS Platinum включает бронзовый датчик, интерфейсный и видео блоки. Последний имеет как композитный, так и S-выход (через него данные выводятся на дисплей). Для получения более высокого разрешения эксперты рекомендуют подключать дисплей именно к S-выходу. Управление эхолотом происходит с помощью внешней клавиатуры, которая подсоединяется к видео блоку. Данный впередсмотрящий эхолот очень схож с предыдущей моделью и в своих плюсах, и в минусах:

• информация выводится на экран точно в таком же точечном формате;
• отчетливо разглядеть отвесную стену удается с расстояния 90 м;
• при проходе мелководных водоемов с илистым дном возникают те же трудности с идентификацией настоящей глубины.

Кроме того, Echopilot FLS Platinum не отдает должного внимания узким объектам (например, цепям): они то появляются, то исчезают с экрана. Возможно, это объясняется узким лучом. Во время испытания эхолот транслировал на дисплей данные о сложных скалистых поверхностях, хотя делал это крайне хаотично.

Echopilot FLS 3D (с 2-мя датчиками)

Echopilot FLS 3D является флагманом всей линейки эхолотов данной фирмы. В нем реализован совершенно иной подход, чем в эхолотах других производителях. Комплект поставки модели включает в себя 2 шахты, в каждой из которых находится по 2 датчика. На основе информации, получаемой со всех трансдьюсеров, эхолот транслирует на монитор сегмент подводного пространства шириной 60°.

Для правильной обработки поступающей информации из нескольких источников данный эхолот снабжен специальным микропроцессором. Итоговое изображение в виде 3D картинки является результатом слаженной работы датчиков, интерфейсного блока и процессора. Цветовая градация по мощности отраженного сигнала точно такая же как и в уже рассмотренных эхолотах, поменялась только форма представления материала. 3D изображение легко прочесть даже неопытному пользователю.

Все рельефы отображаются на нем как бы немного сглаженными, а отвесные стены кажутся слегка наклонными. Следует учесть, что для формирования трехмерной картинки у впередсмотрящего эхолота уходит больше времени, что сказывается и на общих результатах. Так, вертикальную стену он видит только с расстояния в 35 метров. Тестировщиков поразил и тот факт, что, при непосредственном приближении судна к отвесной стене, эхолот показывал глубину водоема за ней. При правильно направлении луча береговые линии и мелкие объекты (швартовочные цепи) отчетливо видны. На основе приведенной информации можно заключить, что Echopilot FLS 3D будет незаменимым устройством при прохождении рек и фарватеров.

Simrad Forward Scan ®

Трансдьюсер данного эхолота адаптирован под дисплеи Simrad. Это исключило необходимость присутствия отдельно видео блока, но вот интерфейсный блок для связи плоттера и датчика все же присутствует. Для начала работы впередсмотрящего эхолота достаточно только установить датчик и обновить имеющееся ПО. По умолчанию на дисплей выводятся уже обработанные данные в двухмерном формате. Отличительной особенностью Simrad является отображение максимально вероятного профиля дна. Эхолот Simrad поддерживает одновременный вывод обработанных и «сырых» данных, которые традиционно отображаются в виде разноцветных точек. В режиме трансляции обработанных данных вертикальная стена была идентифицирована с расстояния 60 м, однако при включении дополнительного вывода «сырого» материала, препятствие угадывалось уже с 80 метров. При проходе мелких илистых водоемов линия рельефа пропадает с монитора, поэтому здесь необходимо включить трансляцию необработанных данных. В таком случае дно снова появится на экране, но уже в виде точек. Simrad Forward Scan устанавливается в уже имеющуюся систему, в которой данные о глубине водоема идут от специального датчика. Это обуславливает получение более точной информации о глубине.

Garmin Panoptix PS31 (датчик)

Данный трансдьюсер подключается к плоттерам производства Garmin по сети Ethernet. Помимо самого Garmin Panoptix PS31 в комплектацию входят 2 крепления: для транца и для оси троллингового мотора, с которым трансдьюсер может поворачиваться. Поскольку датчик выступает за край транца под углом 45° и, соответственно, увеличивает силу трение, он совершенно не подходит для парусных судов. К тому же, на большой скорости модель теряет изображение. Предыдущие эхолоты этим не грешат. Устройство предлагает 2 режима просмотра: LiveVu и RealVu 3D. Первый режим стал уже классикой для рыбопоисковых эхолотов: синий фон со смазанными линиями различных цветов в зависимости от силы сигналов. В режиме RealVu 3D эхолот выстраивает трехмерное изображение подводного сектора впереди судна шириной в 60°. Принцип построения и трансляции картинки такой же как и в Echopilot FLS 3D за одним только исключением: эхолот Garmin непрерывно перерисовывает изображение в соответствии с поступающей информацией.

В ходе испытаний Garmin Panoptix PS31 показывал более скромные результаты по дальности определения препятствий. Например, вертикальная стена идентифицировалась им только с 40 метров, но зато детализация изображения была на высоте. В 3D режиме эти показатели еще более уменьшились, зато он поддерживает отображение «сырых» данных, которые накладываются на трехмерный рисунок в виде точек. Поскольку Garmin Panoptix PS31 непрерывно перерисовывает картинку, то, для ее формирования эхолоту постоянно нужны новые данные. По мере удаления от интересующего объекта объем поступающих данных уменьшается и финальная картинка становится все боле фрагментарной. Резюмируя все вышесказанное, можно отметить, что главная задача Garmin Panoptix PS31- максимально точно прорисовать ближайшее окружающее подводное пространство. Это, кстати говоря, совершенно логично для рыбопоискового эхолота.

В заключении следует отметить, что если основная задача приобретаемого эхолота будет предотвращение столкновений, то стоит рассмотреть модели Echopilot и Simrad. Если же в приоритете поиск рыбы, то представитель Garmin прекрасно справиться с возложенными на него обязанностями.