Далеко не последнее место среди современных средств обеспечения навигационной безопасности занимает гидроакустическая аппаратура. Самый распространенный в мире гидроакустический прибор — эхолот. В его названии удивительно емко соединилось понятие метода использования отражений звука с задачей измерения глубин, которую раньше решал простейший лот с грузом на конце линя.
Метод эхолотирования подарили морякам воздухоплаватели.
Сначала и на воздушных шарах пытались применить лот с грузом. Когда шар опускался до опасной высоты, груз ударялся о землю, командир экипажа давал команду сбрасывать балласт и шар снова набирал высоту. Однако сразу выяснилось, что такой лот крайне неудобен, воздухоплаватели с ним намучились. Причинами были большая скорость движения и неуправляемость их необычных — воздушных — судов. Пришлось в срочном порядке (всего за сотню лет против нескольких тысяч лет у моряков) создавать новый метод дистанционного бесконтактного измерения вертикального расстояния до поверхности земли. (Кстати, природа потратила на разработку и совершенствование этого метода не менее миллиарда лет, «вооружив» им летучих мышей, дельфинов и других менее известных представителей животного мира.)
И вот 30 июня 1804 г. воздушный шар с академиком Я. Д. Захаровым на борту «в присутствии многих знатных особ» взмыл над Невой. Первый в мире полет с научными целями дал выдающийся результат: был практически реализован принцип измерения расстояний при помощи звука, скорость распространения которого в воздухе известна. Опубликованные в 1807 г. в трудах Российской Академии наук материалы этого полета вскоре использовали моряки. В 1840 г. в «Записках Комитета Морского министерства» был рассмотрен принцип эхолотирования — измерения глубин по времени отражения от дна океана звука взрыва.
Принцип работы любого современного эхолота заключается в измерении промежутка времени между моментом излучения антенной гидроакустического сигнала в сторону дна и моментом приема эха. Данный интервал автоматически делится пополам и умножается на скорость распространения звука в воде (1500 м/с в морской и 1440 в пресной). Индикация результата осуществляется по-разному: с
помощью стрелки на круглой шкале, в виде цифры на электронном табло, в качестве отметки на ленте самописца и т. д.
Некоторые изготовители дошли даже до того, что звуковое устройство эхолота объявляет измеренную глубину синтезированным голосом, причем может делать это на разных языках. Определенное распространение получили в эхолотах и датчики аварийной сигнализации: когда глубина под килем судна достигает критической величины, раздается сигнал ревуна.
Первый отечественный эхолот сконструировал в 1932 г. в Ленинграде, в своей домашней лаборатории на набережной Кутузова, Владимир Николаевич Тюлин — выдающийся ученый, один из основоположников отечественной гидроакустики. Эхолот В. Н. Тюлина прошел испытания в том же 1932 году в высоких широтах Арктики на ледокольном пароходе «Малыгин» и в 1934 г. на ледоколе «Ермак» при плавании из Ленинграда в Мурманск.
Пятьдесят лет назад началось промышленное производство эхолотов в нашей стране. За эти годы их создано более 160 различных типов и видов. Вот только владельцы катеров, яхт и других маломерных плавсредств до сих пор не имеют «своего» эхолота. Так, по крайней мере, на стр. 14 утверждает авторитетный справочник «Приборы для катеров и яхт» (1984 г. издания), составленный Б. С. Тараторкиным. Но расстраиваться яхтсменам не стоит. И вот почему.
Во-первых, не следует терять надежды, что и «говорящие» электронные эхолоты для яхт у нас в стране появятся. Об этом говорят материалы ВДНХ СССР — экспонаты павильона «Судостроение» — и выставки «Инрыбпром» в Ленинграде (1985).
Во-вторых, не исключена возможность использования некоторых серийных приборов. Судоводители-любители могут познакомиться с характеристиками существующих эхолотов, систематизированными в прилагаемой таблице. При определенной настойчивости комплекты названных эхолотов яхт-клубы могли бы приобрести, обратившись в соответствующие министерства.
И, в-третьих, прибор можно сделать собственными руками. Поскольку серийно выпускаемые в стране малогабаритные эхолоты не предназначены специально для оборудования спортивных, туристских и прогулочных судов, народные умельцы разработали и создали за последние 30 лет несколько простейших вариантов. Так, первый номер сборника «КиЯ» за 1963 г. предлагал любительскую конструкцию эхолота для катеров и яхт, выполненную радиолюбителем Н. С. Яковчуком и известным гидроакустиком Г. М. Свердлиным. Эхолот обеспечивает измерения глубин в пределах до 30 м, имеет минимальные массогабаритные характеристики, питается от батареи 12—13,5 В, удобен в использовании. Эта же конструкция эхолота подробно описана в книге А. Сергеева «Радиоэлектроника под водой» (Л.: Энергия. — 1971, с. 109—111).
Вопросам проектирования и создания любительских конструкций посвящен специальный раздел уже упоминавшейся книги Б. С. Тараторкина, где даны подроб ые рекомендации по созданию трех типов любительских эхолотов для катеров и яхт. Это, прежде всего, работающий на частоте 75 кГц стрелочный прибор на 16 транзисторах, который излучает 40-ваттные импульсы и обеспечивает измерение глубин до 100 м при потреблении средней мощности 1 Вт от батареи напряжением 9—10 В. Дан также вариант прибора с применением интегральных схем, обладающего меньшими массогабаритными характеристиками, который обеспечивает измерение глубин в диапазоне до 30 м.
Хорошо отработанная конструкция любительского эхолота «Поиск» с диапазоном измеряемых глубин до 10 м (рабочая частота 150 кГц) предлагается в работе А. Владимирова и Л. Корлякова, опубликованной в сборнике «В помощь радиолюбителю» (1983, вып. 80, с. 47—57).
Полезные материалы по созданию любительских малогабаритных эхолотов можно найти также в работах В. Д. Бокитько «Портативный эхолот» («Радио», 1981, № 10, с. 23—25); А. Рябухина «Эхолот» («В помощь радиолюбителю», 1982, вып. 77, с. 1—14); П. Буйняченко «Портативен передавател за эхолот» и «Приемник за эхосигналы» (болгарский журнал «Радио, телевизия, электроника», 1977, № 8, с. 6, 7; 1978, № 3, с. 2—4) и других работах советских и зарубежных авторов. Б. С. Тараторкин напоминает яхтсменам о том, что яхтенные эхолоты выпускает промышленность Польши и ГДР1.
Примечания
1. Напоминаем, что в №134 «КиЯ» опубликовано описание конструкции еще одного самодельного эхолота. Основная отличительная особенность этого прибора заключается в том, что его излучатель изготавливается из широко доступных деталей.