Сейчас наиболее перспективными средствами площадного обследования дна являются многолучевые эхолоты (МЛЭ). Название прибора говорит само за себя.

Многолучевые эхолоты формируют гидроакустические сигналы по многим направлениям, перпендикулярно пути движения судна (перпендикулярно диаметральной плоскости судна). Прием каждого отраженного сигнала производится отдельно. Каждое подобное направление излучения и приема сигнала называется лучом, а весь прибор соответственно – многолучевой эхолот.

В результате измерения глубин МЛЭ, по мере продвижения судна по галсу, получают информацию о глубинах сразу в полосе, т. е. выполняют «площадную съемку». По результатам полученных данных создается цифровая модель дна. МЛЭ можно установить как на судно, так и на подводный аппарат, который сможет идти на небольшом удалении от дна и получать его более подробное изображение.

На рис. 9.4 [27] видно, что обследуется сразу целая полоса дна, которая тем шире, чем больше глубина под килем судна.

Оператор, наблюдая процесс съемки рельефа дна на экране монитора, сразу получает данные о подводном рельефе и об объектах, находящихся на дне. Из рис. 9.4 видно, что подводный аппарат, идущий на небольшом расстоянии от дна, с установленным на нем многолучевым эхолотом, может очень тщательно проверить состояние подводного трубопровода.

Рис. 9.4. Обследование дна многолучевым эхолотом.

Казалось бы, что с широким внедрением в практику выполнения гидрографических работ подобных технических средств проблема подробного обследования дна будет решена и океан больше не будет хранить в себе тайны. Это не так.

Во-первых, и это касается всех средств изучения океана, Мировой океан настолько велик, что на полное обследование дна потребуется несколько сотен лет непрерывной работы исследовательских судов всех стран вместе взятых. Поэтому многолучевым эхолотом подробно обследуют только те районы, где происходит активная морская деятельность: судоходство, строительство буровых платформ, прокладка трубопроводов и кабелей. В остальных акваториях Мирового океана – там, где суда появляются достаточно редко, промер выполняется обычным однолучевым эхолотом. Причем междугалсовое расстояние составляет от нескольких сотен метров до десятков, а в некоторых частях даже сотен километров, которые так и остаются необследованными.

Во-вторых, и это уже касается именно многолучевого эхолота, хотя лучей и много, но между ними все же остаются необследованные участки. Обследованные участки на дне аналогичны следу гребенки, оставляемому на песке. Фактически обследованная полоса выглядит так, как показано на рис. 9.5 [2].

Рис. 9.5. Участки дна, обследованные многолучевым эхолотом.

Расстояние между обследованными полосами заполняется данными, полученными методом осреднения, и на экране монитора оператор видит уже обработанное изображение, как показано на рис. 9.6 [2].

Рис. 9.6. Окончательно обработанное изображение дна, обследованного с использованием многолучевого эхолота.

Поэтому, как бы хорош не был многолучевой эхолот и как бы красиво не выглядела картина дна, полученная с его использованием, применять МЛЭ для поиска важных подводных объектов не рекомендуется.

Давайте рассчитаем размер объекта, который может быть пропущен. Для этого воспользуемся простыми формулами, которые вы изучаете на уроках геометрии (рис. 9.7).

Рис. 9.7. Расчет размера подводного объекта, который может быть пропущен при обследовании дна многолучевым эхолотом.

Первые модели многолучевых эхолотов имели 16 или 32 луча (направления посылок гидроакустических сигналов). По мере развития науки и техники их количество увеличивалось, и в настоящее время в большинстве моделей МЛЭ насчитывается 128, 256 гидроакустических лучей. В некоторых моделях встречается 512 или даже 1024 луча. Но сколько бы их не было, всегда между ними остается необследованное пространство, которое растет с увеличением глубины.

Ширина промежутков, образующихся между измеряемыми глубинами, может превышать десятки и даже сотни метров, что свидетельствует об ограниченных возможностях МЛЭ по обнаружению подводных объектов.

Производители МЛЭ стараются расположить лучи так, чтобы обследуемые ими участки на дне пересекались между собой и их размер уменьшался, но полностью устранить этот недостаток не получается (рис. 9.8 [2]).

Рис. 9.8. Образцы обследованных участков дна (размер участка 200 на 17 метров) при его съемке МЛЭ различного типа.

Следующее, на что специалист-гидрограф обращает внимание при работе МЛЭ, это количество лучей, попадающих на единицу площади. Эта величина зависит от количества гидроакустических лучей, излучаемых многолучевым эхолотом, и глубины под килем исследовательского судна. Количество глубин, попадающих на единицу площади, носит название плотность батиметрических данных.

Как и на суше, где предмет хорошо виден вблизи, а далеко четко рассмотреть его не получается, качество изображения дна в воде также ухудшается с увеличением глубины. Когда подводный объект расположен на большой глубине, его изображение начинает расплываться и невозможно понять, что это такое, или, как говорят специалисты-гидрографы, «невозможно идентифицировать» изображение.

Так, из рис. 9.9 [2] видно, что на глубине 5 метров на участок дна размером 2,5 на 2,5 метра приходится 66 измеренных глубин, а на такой же участок на глубине 29 метров – только 10.

Рис. 9.9. Уменьшение количества измеренных глубин в ячейке размером 2,5 на 2,5 метра.

Рис. 9.9. Продолжение.

На уроках математики вы проходили сравнение разных величин. Применив полученные знания и самостоятельно выполнив простой расчет, вы поймете, что качество изображения дна ухудшилось в 6,5 раза.

Изображение, полученное с использованием многолучевого эхолота, не имеет тени, что очень неудобно для визуального восприятия. Это мы разберем, когда будем рассматривать следующее техническое средство – гидролокатор бокового обзора – и сравним его возможности с возможностями многолучевого эхолота.

Все же многолучевой эхолот – это одно из самых совершенных современных средств изучения дна. Он позволяет не только измерить глубину, получить картину дна, но и построить его трехмерное изображение, о котором вы слышали на уроках информатики. Трехмерное изображение удобно тем, что позволяет рассмотреть рельеф дна и подводные объекты с любой стороны, как это показано на рис. 9.10 [27].

Рис. 9.10. Трехмерное изображение подводного рельефа, полученное по результатам обработки данных многолучевого эхолота.

Используют данные многолучевого эхолота и для построения трехмерного изображения подводных объектов, что подробно будет рассмотрено в следующих главах.

На рис. 9.11 [29] показано изображение знаменитого ледокола «Челюскин», раздавленного льдами и затонувшего 13 октября 1934 г. в Чукотском море на глубине 50 метров, полученное гидрографической организацией «Петрослав Гидросервис» из Санкт-Петербурга в ходе выполнения работ по съемке рельефа дна.

Рис. 9.11. Создание трехмерной модели затонувшего ледокола «Челюскин».