מדידת עומק המים – הבדלי גרסאות
מ ויקישיתוף בשורה |
הגהה, הוספת 2 הערות שוליים |
||
| שורה 14: | שורה 14: | ||
כמו גם סיוע לניווט (לרוב כלי השיט הגדולים יותר יהיה לפחות מד עומק פשוט), שידור גלי קול מרחביים או הקפיים (של 360 מעלות) משמשים בדרך כלל ל[[דיג]]. שינויים בעומק מייצגים לעיתים קרובות מקומות שבהם מתאספים דגים. להקות דגים גם כן יתגלו באופן דומה. <ref>{{Cite web|url=http://fischfinder-echolot.com/|title=Fishfinders Guide|language=de-DE|accessdate=2017-02-16}}</ref> Fishfinder הוא מכשיר המשדר גלי קול למים המשמש דייגים בשעות הפנאי ולמטרות מסחר כאחד. |
כמו גם סיוע לניווט (לרוב כלי השיט הגדולים יותר יהיה לפחות מד עומק פשוט), שידור גלי קול מרחביים או הקפיים (של 360 מעלות) משמשים בדרך כלל ל[[דיג]]. שינויים בעומק מייצגים לעיתים קרובות מקומות שבהם מתאספים דגים. להקות דגים גם כן יתגלו באופן דומה. <ref>{{Cite web|url=http://fischfinder-echolot.com/|title=Fishfinders Guide|language=de-DE|accessdate=2017-02-16}}</ref> Fishfinder הוא מכשיר המשדר גלי קול למים המשמש דייגים בשעות הפנאי ולמטרות מסחר כאחד. |
||
מד-עומק מסייע לביטחון הניווט של כלי השייט בו הוא מותקן על ידי מדידת העומק מתחת לגוף הספינה, אשר בתחתית שלה מותקן מתמר השידור והקליטה. לכן כאשר כלי שיט מפליג במים רדודים וקיימת סכנה של עלייה על שרטון הוא יפליג בדרך כלל במהירות איטית כדי להספיק לבצע תמרון התחמקות מעלייה על השירטון או גוף תת-מימי אחר השקוע בקרקעית הים ומסכן אותו. כלי שיט רבים |
מד-עומק מסייע לביטחון הניווט של כלי השייט בו הוא מותקן על ידי מדידת העומק מתחת לגוף הספינה, אשר בתחתית שלה מותקן מתמר השידור והקליטה. לכן כאשר כלי שיט מפליג במים רדודים וקיימת סכנה של עלייה על שרטון הוא יפליג בדרך כלל במהירות איטית כדי להספיק לבצע תמרון התחמקות מעלייה על השירטון או גוף תת-מימי אחר השקוע בקרקעית הים ומסכן אותו. כלי שיט רבים המפליגים ברוב תקופת שירותם במים מוגבלים, כמו מפרצים, אזורי ים עם קרח צף (אשר 90% ממנו שקועים מתחת לפני הים), בקרבת חופים, שפך נהר המשמש כניסה לנמל, תעלות, בסיס/עמוד של גשר או דוברת קידוח ימי, שייט בין איים וכדומה. בכל המקרים האלו, מד- העומק לבדו לא נותן תשובה הולמת לשמירה על בטיחות הניווט של כלי שיט מפני סכנה של עלייה ו/או התנגשות עם גופים תת-מימיים מהסיבות שהוצגו לעיל. הפתרון למנעת הסכנות טמון שימוש בסונר מביט קדימה (בשפה האנגלית-[[Forward Looking Sonar]]), אשר הינו מוצר חדש יחסית, הנותן תמונה דו-ממדית או תלת-ממדית של הגיזרה הקדמית שמכסה (60° עד 120° בדרך כלל) לפי הדרישה שמקורה במשימה של כלי השייט. |
||
מד-עומק מותקן גם בצוללות אך מופעל, בצוללות צבאיות רק באם יש צורך בטיחותי דחוף או חמור, וזאת כיון שהפעלת מד-העומק כרוכה בשידור פעיל אשר עשוי לגלות את קיום ואף את איתור מקום הצוללת ולכן גרימת סיכון קיומי לצוללת מצד צוללת או כלי שיט עוין. כיון שצוללות מודרניות מפליגות בעומקים גדולים (עד כ-1000 מטר, לפי פרסומים גלויים) הן זקוקות למיפוי מדויק, ברמה הידרוגרפית (ראה להלן) של קרקעית הים באזורי הפעולה שלהן. אימות המיקום של הצוללת במקרים כאלו, לצורכי ניווט בטוח, יכול להעשות על ידי הפעלה לזמן קצר מאוד (כדי למנוע היתגלות) של מד-העומק יחד עם סונר לעקיפת מכשולים (בשפה האנגלית-[[Obstacle Avoidance Sonar]]) הנותן את תמונת מיפוי הקרקעית, בגיזרת החרטום (כיוון ההתקדמות), באם הוא רק גיזרתי או עד תמונה הקפית מלאה, בשניים או שלושה ממדים, בהתאמה לתצורה וביצועי הסונר. |
מד-עומק מותקן גם בצוללות אך מופעל, בצוללות צבאיות רק באם יש צורך בטיחותי דחוף או חמור, וזאת כיון שהפעלת מד-העומק כרוכה בשידור פעיל אשר עשוי לגלות את קיום ואף את איתור מקום הצוללת ולכן גרימת סיכון קיומי לצוללת מצד צוללת או כלי שיט עוין. כיון שצוללות מודרניות מפליגות בעומקים גדולים (עד כ-1000 מטר, לפי פרסומים גלויים) הן זקוקות למיפוי מדויק, ברמה הידרוגרפית (ראה בפיסקה להלן) של קרקעית הים באזורי הפעולה שלהן. אימות המיקום של הצוללת במקרים כאלו, לצורכי ניווט בטוח, יכול להעשות על ידי הפעלה לזמן קצר מאוד (כדי למנוע היתגלות) של מד-העומק יחד עם סונר לעקיפת מכשולים (בשפה האנגלית-[[Obstacle Avoidance Sonar]]) הנותן את תמונת מיפוי הקרקעית, בגיזרת החרטום (כיוון ההתקדמות), באם הוא רק גיזרתי או עד תמונה הקפית מלאה, בשניים או שלושה ממדים, בהתאמה לתצורה וביצועי הסונר. |
||
== הידרוגרפיה == |
== הידרוגרפיה == |
||
| שורה 27: | שורה 27: | ||
רוחב האלומה של המתמר הוא גם שיקול עבור ההידרוגרף, שכן כדי להשיג את [[חיישן|ההבחנה]] הטובה ביותר של הנתונים שנאספו עדיף רוחב אלומה צר. ככל שתדירות הפעולה גבוהה יותר, כך רוחב האלומה צר יותר. לכן, זה חשוב במיוחד כאשר מבצעים מדידות במים עמוקים, שכן טביעת הרגל המתקבלת, על פני הקרקעית, של הדופק האקוסטי יכולה להיות גדולה מאוד ברגע שהוא מגיע לקרקעית ים עמוקה. |
רוחב האלומה של המתמר הוא גם שיקול עבור ההידרוגרף, שכן כדי להשיג את [[חיישן|ההבחנה]] הטובה ביותר של הנתונים שנאספו עדיף רוחב אלומה צר. ככל שתדירות הפעולה גבוהה יותר, כך רוחב האלומה צר יותר. לכן, זה חשוב במיוחד כאשר מבצעים מדידות במים עמוקים, שכן טביעת הרגל המתקבלת, על פני הקרקעית, של הדופק האקוסטי יכולה להיות גדולה מאוד ברגע שהוא מגיע לקרקעית ים עמוקה. |
||
מד-עומק רב-ספקטרלי רב-אלומות הוא הרחבה של מד-עומק בעל אלומה אנכית בתדר כפול בכך, כמו גם מדידת שני תדרים ישירות מתחת לסונאר בשני תדרים שונים; הוא מודד אותות מרובים בתדרים מרובים, במספר זוויות השפלה שונות ומספר מיקומים שונים על קרקעית הים. מערכות אלו מפורטות יותר בסעיף הנקרא מד עומק רב-תדרים (בשפה האנגלית: |
מד-עומק רב-ספקטרלי רב-אלומות הוא הרחבה של מד-עומק בעל אלומה אנכית בתדר כפול בכך, כמו גם מדידת שני תדרים ישירות מתחת לסונאר בשני תדרים שונים; הוא מודד אותות מרובים בתדרים מרובים, במספר זוויות השפלה שונות ומספר מיקומים שונים על קרקעית הים. מערכות אלו מפורטות יותר בסעיף הנקרא מד עומק רב-תדרים (בשפה האנגלית: Multibeam echo-sounder). |
||
מדי עומק משמשים ביישומי מעבדה לניטור תהליכי |
מדי עומק משמשים ביישומי מעבדה לניטור תהליכי נדידת משקעים (על קרקעית הים), סחיפה ושחיקה במודלים מוקטנים (מודלים הידראוליים, זרימת מים<ref>{{צ-ספר|מחבר=Wolfgang Berger, Eugen Seibold|שם=The Sea Floor|מו"ל=Springer, Cham|שנת הוצאה=2017|ISBN=978-3-319-51412-3|מהדורה=4|פרק=4 & 5|סדרה=Springer Textbooks in Earth Sciences, Geography and Environment}}</ref> <ref>{{קישור כללי|כתובת=https://en.wikipedia.org/wiki/Flume|כותרת=Flume|אתר=https://en.wikipedia.org/}}</ref>[[:en:Flume|וכו']]. ). נתונים אלה יכולים לשמש גם ליצירת עקומות של קווי מתאר תלת ממדיים של תיאור התהליכים. |
||
=== תקנים למדידת עומק עבור הידרוגרפיה === |
=== תקנים למדידת עומק עבור הידרוגרפיה === |
||
גרסה מ־12:04, 23 בפברואר 2022
מדידת עומק המים מבוצעת על יד סוג של סונאר המשמש לקביעת עומק המים על ידי שידור מתקפים של גלים אקוסטיים למים. להד החוזר מן הקרקעית נמדד מרווח הזמן בין השידור עד לקליטה בחזרה של המתקף, המשמש לקביעת עומק המים בהתחשב עם מהירות הקול במים באותה עת. מידע זה משמש בדרך כלל למטרות ניווט או כדי להשיג עומקים למטרות מיפוי. צליל הד יכול להתייחס גם ל"מדידת הדים" הידרואקוסטיים המוגדרים כקול פעיל במים (סונאר) אשר משמשים לחקר דגים. הערכות הידרואקוסטיות שימשו באופן מסורתי בסקרים ניידים מסירות כדי להעריך ביו-מסה של דגים והתפלגות מרחבית. לעומת זאת, טכניקות של מיקום קבוע משתמשות במתמרים נייחים כדי לנטר דגים חולפים.
המילה מדידת הדים משמשת עבור כל סוגי מדידות העומק, כולל אלה שאינן משתמשות בגלי קול, והיא אינה קשורה במקורה למילה גל קול במובן של רעש או צלילים. שימוש בהד גל קול היא שיטה מהירה יותר למדידת עומק מאשר הטכניקה הקודמת של הורדת קו חבל או כבל מסוג אחר עד שהוא נוגע בקרקעית הים ואז בהרמתו נמדד אורכו וכך נקבע העומק שנמדד.
טֶכנִיקָה
המרחק נמדד על ידי הכפלת מחצית הזמן מהמתקף היוצא של האות לחזרתו במהירות הקול במים, שהיא כ-1.5 ק"מ לשנייה [T÷2×(4700 רגל לשנייה או 1.5 ק"מ לשנייה)] עבור יישומים מדויקים של מדידות עומק, כגון הידרוגרפיה, יש למדוד את מהירות הקול הנעשית בדרך כלל על ידי ביצוע בדיקה על ידי הורדה למים של חיישן מדידה מהירות התקדמות גל הקול. הד הקול המשודר הוא למעשה יישום מיוחד של סונאר המשמש לאיתור עומק הקרקעית. מכיוון שיחידת עומק המים המסורתית שלפני SI הייתה 'פטום' (בשפה האנגלית-fathom), מכשיר המשמש לקביעת עומק המים נקרא לפעמים פתומטר . הפאתומטר המעשי הראשון הומצא על ידי הרברט גרוב דורסי ורשם פטנט ב-1928.[1]
רוב עומקי האוקיינוס המתוארים משתמשים במהירות קול ממוצעת או תקנית. היכן שנדרש דיוק גדול יותר, ניתן ליישם תקנים ממוצעים ואפילו עונתיים על אזורי אוקיינוס. לדיוק גבוה של מדידת עומקים, המוגבלים בדרך כלל למטרות מיוחדות או לסקרים מדעיים, ניתן להוריד חיישן כדי למדוד את הטמפרטורה, הלחץ והמליחות של מי הים. גורמים אלה משמשים לחישוב מהירות הקול בפועל של 'עמוד המים' המקומי בו מבוצעת מדידת העומק. הטכניקה האחרונה הזו נמצאת בשימוש קבוע על ידי משרד סקר החופים של ארצות הברית עבור סקרי ניווט של מימי החוף בארצות הברית. ראה NOAA Field Procedures Manual, אתר האינטרנט של Office of Coast Survey ( http://www.nauticalcharts.noaa.gov/hsd/fpm/fpm.htm ).
שימוש נפוץ
כמו גם סיוע לניווט (לרוב כלי השיט הגדולים יותר יהיה לפחות מד עומק פשוט), שידור גלי קול מרחביים או הקפיים (של 360 מעלות) משמשים בדרך כלל לדיג. שינויים בעומק מייצגים לעיתים קרובות מקומות שבהם מתאספים דגים. להקות דגים גם כן יתגלו באופן דומה. [2] Fishfinder הוא מכשיר המשדר גלי קול למים המשמש דייגים בשעות הפנאי ולמטרות מסחר כאחד.
מד-עומק מסייע לביטחון הניווט של כלי השייט בו הוא מותקן על ידי מדידת העומק מתחת לגוף הספינה, אשר בתחתית שלה מותקן מתמר השידור והקליטה. לכן כאשר כלי שיט מפליג במים רדודים וקיימת סכנה של עלייה על שרטון הוא יפליג בדרך כלל במהירות איטית כדי להספיק לבצע תמרון התחמקות מעלייה על השירטון או גוף תת-מימי אחר השקוע בקרקעית הים ומסכן אותו. כלי שיט רבים המפליגים ברוב תקופת שירותם במים מוגבלים, כמו מפרצים, אזורי ים עם קרח צף (אשר 90% ממנו שקועים מתחת לפני הים), בקרבת חופים, שפך נהר המשמש כניסה לנמל, תעלות, בסיס/עמוד של גשר או דוברת קידוח ימי, שייט בין איים וכדומה. בכל המקרים האלו, מד- העומק לבדו לא נותן תשובה הולמת לשמירה על בטיחות הניווט של כלי שיט מפני סכנה של עלייה ו/או התנגשות עם גופים תת-מימיים מהסיבות שהוצגו לעיל. הפתרון למנעת הסכנות טמון שימוש בסונר מביט קדימה (בשפה האנגלית-Forward Looking Sonar), אשר הינו מוצר חדש יחסית, הנותן תמונה דו-ממדית או תלת-ממדית של הגיזרה הקדמית שמכסה (60° עד 120° בדרך כלל) לפי הדרישה שמקורה במשימה של כלי השייט.
מד-עומק מותקן גם בצוללות אך מופעל, בצוללות צבאיות רק באם יש צורך בטיחותי דחוף או חמור, וזאת כיון שהפעלת מד-העומק כרוכה בשידור פעיל אשר עשוי לגלות את קיום ואף את איתור מקום הצוללת ולכן גרימת סיכון קיומי לצוללת מצד צוללת או כלי שיט עוין. כיון שצוללות מודרניות מפליגות בעומקים גדולים (עד כ-1000 מטר, לפי פרסומים גלויים) הן זקוקות למיפוי מדויק, ברמה הידרוגרפית (ראה בפיסקה להלן) של קרקעית הים באזורי הפעולה שלהן. אימות המיקום של הצוללת במקרים כאלו, לצורכי ניווט בטוח, יכול להעשות על ידי הפעלה לזמן קצר מאוד (כדי למנוע היתגלות) של מד-העומק יחד עם סונר לעקיפת מכשולים (בשפה האנגלית-Obstacle Avoidance Sonar) הנותן את תמונת מיפוי הקרקעית, בגיזרת החרטום (כיוון ההתקדמות), באם הוא רק גיזרתי או עד תמונה הקפית מלאה, בשניים או שלושה ממדים, בהתאמה לתצורה וביצועי הסונר.
הידרוגרפיה
באזורים בהם נדרשת באטימטריה (בשפה האנגלית-Bathymetry) מפורטת, ניתן להשתמש במדידה מדויקת של ידי גלי קול לעבודת ההידרוגרפיה. ישנם שיקולים רבים בעת הערכת מערכת כזו, שאינם מוגבלים לדיוק האנכי, ההבחנה, רוחב האלומה האקוסטי של אלומת השידור/קליטה והתדר האקוסטי של המתמר.
רוב מדי העומק ההידרוגרפיים פועלים בתדר כפול, כלומר מתקף בתדר נמוך (בדרך כלל בסביבות 24kHz) יכול להיות משודר במקביל למתקף בתדר גבוה (בדרך כלל בסביבות 200kHz). מכיוון ששני התדרים נפרדים, שני אותות ההחזרה אינם מפריעים זה לזה בדרך כלל. ישנם יתרונות רבים של הדהוד בתדר כפול, כולל היכולת לזהות שכבת צמחייה או שכבת בוץ רך על גבי שכבת סלע.
רוב הפעולות ההידרוגרפיות משתמשות ב-מתמר של 200kHz, המתאים לעבודות חוף עד 100 מטר עומק. מים עמוקים יותר דורשים מתמר בתדר נמוך יותר שכן האות האקוסטי של תדרים נמוכים פחות רגיש להנחתה בעמוד המים. התדרים הנפוצים למדידת מים עמוקים הם 33kHz ו-24kHz.
רוחב האלומה של המתמר הוא גם שיקול עבור ההידרוגרף, שכן כדי להשיג את ההבחנה הטובה ביותר של הנתונים שנאספו עדיף רוחב אלומה צר. ככל שתדירות הפעולה גבוהה יותר, כך רוחב האלומה צר יותר. לכן, זה חשוב במיוחד כאשר מבצעים מדידות במים עמוקים, שכן טביעת הרגל המתקבלת, על פני הקרקעית, של הדופק האקוסטי יכולה להיות גדולה מאוד ברגע שהוא מגיע לקרקעית ים עמוקה.
מד-עומק רב-ספקטרלי רב-אלומות הוא הרחבה של מד-עומק בעל אלומה אנכית בתדר כפול בכך, כמו גם מדידת שני תדרים ישירות מתחת לסונאר בשני תדרים שונים; הוא מודד אותות מרובים בתדרים מרובים, במספר זוויות השפלה שונות ומספר מיקומים שונים על קרקעית הים. מערכות אלו מפורטות יותר בסעיף הנקרא מד עומק רב-תדרים (בשפה האנגלית: Multibeam echo-sounder).
מדי עומק משמשים ביישומי מעבדה לניטור תהליכי נדידת משקעים (על קרקעית הים), סחיפה ושחיקה במודלים מוקטנים (מודלים הידראוליים, זרימת מים[3] [4]וכו'. ). נתונים אלה יכולים לשמש גם ליצירת עקומות של קווי מתאר תלת ממדיים של תיאור התהליכים.
תקנים למדידת עומק עבור הידרוגרפיה
הדיוק ורמת הדיוק (מאופיין בדרך כלל על ידי סטיית התקן שלו) הנדרשים של מד העומק ההידרוגרפי מוגדרים על ידי הדרישות של הארגון ההידרוגרפי הבינלאומי (IHO) עבור סקרים שיש לבצע לפי תקני IHO. [5] ערכים אלה כלולים בפרסום S44 של IHO.
על מנת לעמוד בתקנים אלה, על המודד לשקול לא רק את הדיוק האנכי והאופקי של מד העומק והמתמר שלו, אלא את מערכת הסקר בכללותה. ניתן להשתמש בחיישן תנועה, במיוחד ברכיב האנכי (במד עומק בעל אלומה בודדת) כדי להפחית איפנון התדר (על ידי אפקט דופלר) עבור תנועת כלי השיט מעלה ומטה על פני המים בגלל גלי הים. לאחר ביסוס כל אי הוודאות של כל חיישן, ההידרוגרף יצור תקציב אי ודאות כדי לקבוע אם מערכת הסקר עומדת בדרישות שנקבעו על ידי IHO.
לארגונים הידרוגרפיים שונים תהיה ערכה משלהם של נוהלי שטח וספרי הדרכה שידריכו את המודדים שלהם לעמוד בתקנים הנדרשים. שתי דוגמאות הן הפרסום של חיל ההנדסה של צבא ארצות הברית EM110-2-1003,[6] ו-NOAA 'מדריך נוהלי שטח'.[7]
הִיסטוֹרִיָה
הממציא הגרמני אלכסנדר בהם קיבל פטנט גרמני מס' 282009 על המצאת מד-עומק (מכשיר למדידת עומקי הים ומרחקים וכיוון של ספינות או מכשולים באמצעות הד של גלי קול מוחזרים) ב-22 ביולי 1913. [8][9] ][9] [10]
אחת מיחידות מד-עומק המסחריות הראשונות הייתה Fessenden Fathometer, שהשתמש במתנד Fessenden כדי ליצור גלי קול. זה הותקן לראשונה על ידי חברת 'סיגנל צוללות' בשנת 1924 על אוניית ה-M&M SS Berkshire. [11]
ראו גם
- Acoustical oceanography
- Alexander Behm – inventor
- AUV
- Bathymeter
- Fessenden oscillator
- Fisheries acoustics
- Hydroacoustics
- Hydrographic survey
- Sonar
- Depth sounding
- Underwater acoustics
הפניות
- ^ "Echo Sounding / Early Sound Methods". National Oceanic & Atmospheric Administration (NOAA). NOAA Central Library. 2006.
In answer to the need for a more accurate depth registering device, Dr. Herbert Grove Dorsey, who later joined the C&GS, devised a visual indicating device for measuring relatively short time intervals and by which shoal and deep depths could be registered. In 1925, the C&GS obtained the very first Fathometer, designed and built by the Submarine Signal Company.
- ^ "Fishfinders Guide" (בגרמנית). נבדק ב-2017-02-16.
- ^ Wolfgang Berger, Eugen Seibold, 4 & 5, The Sea Floor, 4, Springer, Cham, 2017, Springer Textbooks in Earth Sciences, Geography and Environment, ISBN 978-3-319-51412-3
- ^ Flume, https://en.wikipedia.org/
- ^ International Hydrographic Bureau (בפברואר 2008). "IHO Standards for Hydrographic Surveys" (PDF) (5th Edition). אורכב מ-המקור (PDF) ב-8 באוקטובר 2011.
{{cite journal}}: (עזרה); Cite journal requires|journal=(עזרה) - ^ "Archived copy". אורכב מ-המקור ב-20 ביולי 2011. נבדק ב-2011-06-09.
{{cite web}}: (עזרה); (עזרה), USACE publication EM 1110-2-1003. - ^ [1], NOAA Field Procedures Manual.
- ^ Salous, Sana (2013). Radio Propagation Measurement and Channel Modelling. John Wiley & Sons. p. 424. ISBN 9781118502327.
- ^ 1 2 Xu, Guochang (2010). Sciences of Geodesy - I: Advances and Future Directions. Springer Publishing. p. 281. ISBN 9783642117411.
- ^ Werner Schneider. "Alexander Behm - Der Erfinder des Echolots". נבדק ב-9 באפריל 2014.
{{cite web}}: (עזרה) - ^ "Fessenden Fathometer amplifier - Submarine Signal Company". The Subchaser Archives. נבדק ב-12 באפריל 2018.
{{cite web}}: (עזרה)
קישורים חיצוניים
מדיה וקבצים בנושא מדידת עומק המים בוויקישיתוף המזהה לא מולא ולא נמצא בוויקינתונים, נא למלא את הפרמטר.- "איך הדים מספרים את עומק המים מתחת לספינה" ירחון פופולרי למכניקה, יולי 1930 - ציור של פרטים של מדי עומק מוקדמים באמצעות הדים
- ELAC (1982) מבוא למדידת הדים . Honeywell-ELAC-Nautik GmbH, Kiel, 88pp, (pdf 27.5 MB)