Доплеровские гидроакустические лаги. Принцип действия. Двулучевые и многолучевые лаги. Методы повышения точности доплеровских лагов.
Принцип работы ГДЛ заключается в измерении доплеровского сдвига частоты высокочастотного гидроакустического сигнала, посылаемого с судна и отражённого от поверхности дна.
Принцип действия гидроакустического доплеровского лага основан на эффекте Доплера, в соответствии с которым при относительном движении источника или приемника звуковых волн происходит изменение частоты принимаемых колебаний по отношению к излученным, причем это изменение, называемое доплеровским сдвигом, пропорционально скорости указанного относительного движения.
При использовании доплеровского гидроакустического лага и излучатель, и приемник колебаний находятся на судне.
Зависимость изменения частоты колебаний или длины волны, воспринимаемой наблюдателем, от скорости источника колебаний и наблюдателя при движении относительно друг друга, называется эффектом Доплера.
Принцип действия гидроакустического лага, основанного на эффекте Доплера и применяемого для измерения скорости судна относительно грунта (дна), заключается в следующем.
В днище судна установлена антенна, действующая как излучатель и приемник ультразвуковых колебаний. В сторону дна излучаются ультразвуковые волны в виде узкого пучка под углом к плоскости горизонта.
Практическая реализация однолучевого доплеровского лага связана с рядом трудностей, основными из которых являются нелинейность зависимости от изменение угла при крене, дифференте и на качке.
Двухлучевые и многолучевые доплеровские лаги.
Эффективным способом устранения нелинейной зависимости между сдвигом частоты и скоростью судна является использование двухлучевой антенной системы.
По этой схеме акустические сигналы излучаются вдоль диаметральной плоскости судна в сторону носа и кормы под одним и тем же углом
Двухлучевая доплеровская система позволяет устранить недостатки, присущие однолучевому доплеровскому лагу.
Для определения не только продольной, но и поперечной составляющей скорости судна применяют трех-, четырех- или даже шестилучевые доплеровские системы Шестилучевые доплеровские системы, устанавливаемые на крупнотоннажных судах, предназначены не только для навигационных целей, но и для измерения небольших по значению поперечных составляющих скорости носовой и кормовой оконечностей судна, что важно при выполнении швартовных операций.
На практике углы наклона акустических лучей выбирают чаще всего равными 60°.
Рабочие глубины абсолютных доплеровских лагов находятся в пределах 200—300 м. При плавании на больших глубинах некоторые системы лагов можно переводить вручную или автоматическина работу в относительном режиме.
Погрешность, вызванная изменением скорости звука в морской воде, может достигать 4 %, поэтому в большинстве конструкций лагов приняты меры по компенсации или учету погрешности.
Коррекция выполняется вручную или автоматически по двум параметрам:температуре водыв районе антенны и ее солености.Точность показаний доплеровских лагов в абсолютном режиме довольно высока и при углах крена, дифферента, качки, не превышающих 2–3°, суммарная погрешность составляет от 0,1 до 3%