선박이 속도를 아는 방법 : 도플러 속도 로그 포장 풀기
선박이 속도를 아는 방법 : 도플러 속도 로그 포장 풀기
거대한 화물선, 민첩한 해군 선박 또는 정교한 연구 선이 물을 통해 정확한 속도, 특히 GPS만으로는 충분하지 않은 바다에서의 정확한 속도를 어떻게 알고 있는지 궁금한 적이 있습니까? 대답은 종종 Doppler Speed Log (DSL)이라는 놀라운 음향 기술에 있습니다. 물리학과 공학에 뛰어 들기합시다.
핵심 원칙 : 도플러 효과
구급차 사이렌 소리를 기억하십니까? 그것이 당신에게 다가 갈 때, 피치는 더 높아 보입니다. 멀어지면 피치가 떨어집니다. 상대 운동으로 인한 주파수의 이러한 이동은 물리학 자 Christian Doppler의 이름을 따서 명명 된 도플러 효과입니다. 도플러 속도 로그는이 정확한 원리를 적용하지만 공기가 아닌 물을 통과하는 음파가 있습니다.
DSL 작동 방법 : - 단계에 의해 단계 -
1. 펄스 전송 : DSL에는 선박의 선체에 하나 이상의 트랜스 듀서 (특수 수중 스피커/마이크)가 장착되어 있습니다. 그것은 짧고 높은 - 음료 에너지의 주파수 펄스 (일반적으로 100kHz ~ 1MHz 범위)를 물로 내려 놓습니다.
2. 사운드 타격 대상 :이 사운드 펄스는 바깥쪽으로 이동합니다. 다음에 발생하는 일은 DSL 유형에 따라 다릅니다.
물 - 트랙 모드 (가장 일반적인) : 물 펄스가 작은 입자 (플랑크톤, 미사, 기포)에서 물 컬럼 자체에 매달려 있습니다. 안개 속으로 손전등을 비추는 것처럼 생각하십시오. 조명이 안개 입자에 흩어져 있기 때문에 빔이 보입니다.
하단 - 트랙 모드 : 얕은 물에서 소리 펄스는 완전히 내려 가서 해저를 반사하고 배로 돌아올 수 있습니다.
3. 도플러 시프트가 발생합니다 : 여기에 중요한 부분이 있습니다. 음파가 입자 (또는 해저)에 부딪히고 해당 입자가 선박에 비해 움직이면 반사 된 음파의 주파수가 바뀝니다.
* 입자가 선박을 향해 이동하는 경우 (선박이 선을 향해 움직이고 있기 때문에) 반사 된 주파수는 전송 된 주파수보다 높습니다.
* 입자가 선박에서 멀어지면 (선박에서 멀어지기 때문에) 반사 주파수는 전송 된 주파수보다 낮습니다.
4. 에코 받기 : DSL의 트랜스 듀서는 마이크로 작용하여 물 입자 나 해저에서 희미한 에코 (후방 산란)를 듣습니다.
5. 교대 측정 : DSL의 정교한 전자 장치는 전송 된 펄스의 주파수를 수신 된 에코의 주파수와 비교합니다. 이 주파수 간의 차이를 도플러 시프트 (ΔF)라고합니다.
6. 속도 계산 : 도플러 시프트 (ΔF)는 선박과 산란 입자 (또는 해저) 사이의 상대적 속도에 직접 비례합니다. 도플러 방정식에서 파생 된 공식은 다음과 같습니다.
`속도=(Δf * c) / (2 * f_t * cos (θ))`
어디:
*`speed`=물 (또는 해저)에 대한 선박의 속도.
*`ΔF`=측정 된 도플러 시프트.
*`c`=물에서의 소리 속도 (대략 . 1500 m/s는 온도/염분에 따라 다름).
*`f_t`=전송 된 펄스의 주파수.
*`θ`=사운드 빔과 세로 사이의 각도 (빔의 "틸트").
7. Janus 구성 - 피치 및 롤 취소 : 단일 빔은 자체 축을 따라 속도 만 측정 할 수 있습니다. 선박의 진정한 앞으로/아스턴 속도 및 아트와의 경제 (옆으로) 속도를 얻으려면 DSL은 야누스 구성을 사용합니다 (-의 이름을 따서 명명 됨).
4 개의 빔 : 일반적으로 4 개의 빔이 사용됩니다 : 2 개의 각도 앞쪽, 2 개의 각도 후미 (또는 2 개의 각도, 2 개의 각도, 2 개의 우현 측정).
평균화 : Doppler 변화를 앞으로 및 후미 빔 (또는 포트 및 우현)에서 비교함으로써 시스템은 다음을 수행 할 수 있습니다.
순방향/아스턴 속도 구성 요소를 계산하십시오.
Athwartships 속도 구성 요소를 계산하십시오.
선박 피칭 (앞으로/뒤로 기울기) 또는 롤링 (- to - 쪽)으로 인한 오류를 취소합니다. 수직 운동에 의해 유도 된 오류는 반대 빔에 동일하지만 반대 방식으로 영향을 미치므로 빔이 평균화되면 상쇄됩니다.
물 - 트랙 대 하단 - 트랙
물 - 트랙 (WT) : 선체 아래 몇 미터에서 수십 미터까지의 수량에 비해 속도를 측정합니다. 이것은 물을 통한 진정한 속도, 내비게이션 (특히 전류), 연료 효율 계산 및 동적 포지셔닝 시스템에 결정적인 속도입니다. 산란기가있는 한 깊이로 작동합니다.
하단 - 트랙 (bt) : 해저에 대한 속도를 측정합니다. 이것은 선박의 속도를 지상 (SOG)보다 GPS와 비슷하지만 음향 적으로 유도했습니다. 매우 정확하지만 전력과 주파수에 따라 약 200-300 미터 미만의 깊이 만 작동합니다.
도플러 속도 로그의 장점
높은 정확도 : 특히 물 - 트랙 모드에서 전류에 영향을받지 않는 물을 통해 진정한 속도를 제공합니다.
즉각적인 측정 : 지연 될 수있는 기존의 임펠러 로그와 달리 실제 - 시간 속도 데이터를 제공합니다.
Multi - 치수 : 전진/Astern 및 Athwartships 속도를 측정합니다.
깊이 독립성 (wt) : 바닥 트랙과 GPS - 파생 SOG (위치 수정에 의존)가 덜 신뢰할 수 없거나 사용할 수없는 심해에서 작동합니다.
움직이는 부분 없음 : 기계적 통나무보다 더 신뢰할 수 있고 파울 링이 덜 발생합니다.
도플러 속도 로그는 음향 속도계입니다. 물 입자 나 해저에서 튀어 나온 음파의 도플러 이동을 정확하게 측정하고 여러 개의 각진 빔을 영리하게 사용하여 물이나지면에 비해 선박의 속도를 계산합니다. 현대적인 선박의 기본 센서이며, 안전한 항해, 효율적인 항해 계획 및 정확한 스테이션 - 유지 보장. 다음에 당신이 큰 배를 타면, 당신 아래에 소리 펄스 오케스트라가있을 것임을 기억하십시오.
