आपका जहाज इसकी गति को कैसे जानता है: डॉपलर स्पीड लॉग को अनपैक करना

आपका जहाज इसकी गति को कैसे जानता है: डॉपलर स्पीड लॉग को अनपैक करना

कभी आपने सोचा है कि बड़े पैमाने पर कार्गो जहाज, चुस्त नौसेना के जहाजों, या परिष्कृत अनुसंधान जहाजों को पानी के माध्यम से अपनी सटीक गति पता है, विशेष रूप से समुद्र में बाहर जहां जीपीएस अकेले पर्याप्त नहीं है? उत्तर अक्सर डॉपलर स्पीड लॉग (डीएसएल) नामक ध्वनिक तकनीक के एक उल्लेखनीय टुकड़े में स्थित होता है। चलो भौतिकी और इंजीनियरिंग में गोता लगाते हैं जो इसे काम करते हैं।

मुख्य सिद्धांत: डॉपलर प्रभाव

एक एम्बुलेंस सायरन की आवाज़ याद है? जैसा कि यह आपके पास पहुंचता है, पिच अधिक लगती है; जैसे -जैसे यह दूर जाता है, पिच गिरता है। सापेक्ष गति के कारण आवृत्ति में यह बदलाव डॉपलर प्रभाव है, जिसका नाम भौतिक विज्ञानी क्रिश्चियन डॉपलर के नाम पर रखा गया है। डॉपलर स्पीड लॉग इस सटीक सिद्धांत को लागू करता है, लेकिन पानी के माध्यम से यात्रा करने वाली ध्वनि तरंगों के साथ, हवा नहीं।

एक DSL कैसे काम करता है: चरण - द्वारा - चरण

1। पल्स को प्रसारित करना: DSL में जहाज के पतवार पर एक या एक से अधिक ट्रांसड्यूसर (विशेष पानी के नीचे स्पीकर/माइक्रोफोन) लगे हैं। यह एक छोटी, उच्च - ध्वनि ऊर्जा की आवृत्ति पल्स (आमतौर पर 100 kHz से 1 मेगाहर्ट्ज रेंज में) पानी में नीचे आती है।

2। साउंड हिटिंग टारगेट: यह साउंड पल्स बाहर की ओर यात्रा करता है। आगे क्या होता है DSL प्रकार पर निर्भर करता है:
पानी - ट्रैक मोड (सबसे आम): साउंड पल्स छोटे कणों (प्लैंकटन, गाद, वायु बुलबुले) को पानी के स्तंभ में निलंबित कर देता है। इसे कोहरे में एक टॉर्च को चमकाने की तरह सोचें - बीम दिखाई देता है क्योंकि प्रकाश कोहरे के कणों को दूर करता है।
नीचे - ट्रैक मोड: उथले पानी में, साउंड पल्स सभी तरह से नीचे यात्रा कर सकता है, सीबेड को प्रतिबिंबित कर सकता है, और जहाज तक वापस यात्रा कर सकता है।

3। डॉपलर शिफ्ट होता है: यहां महत्वपूर्ण हिस्सा है। जब ध्वनि तरंग एक कण (या सीबेड) को मारती है और वह कण जहाज के सापेक्ष चल रहा होता है, तो प्रतिबिंबित ध्वनि तरंग की आवृत्ति बदल जाती है।
* यदि कण जहाज की ओर बढ़ रहा है (क्योंकि जहाज इसकी ओर बढ़ रहा है), तो प्रतिबिंबित आवृत्ति प्रेषित आवृत्ति से अधिक है।
* यदि कण जहाज से दूर जा रहा है (क्योंकि जहाज उससे दूर जा रहा है), तो प्रतिबिंबित आवृत्ति प्रेषित आवृत्ति से कम है।

4। इको प्राप्त करना: डीएसएल का ट्रांसड्यूसर एक माइक्रोफोन के रूप में कार्य करता है, जो पानी के कणों या सीबेड से लौटने वाले बेहोश गूँज (बैकस्कैटर) के लिए सुनता है।

5। शिफ्ट को मापना: डीएसएल के परिष्कृत इलेक्ट्रॉनिक्स प्राप्त इको की आवृत्ति के साथ प्रेषित पल्स की आवृत्ति की तुलना करते हैं। इन आवृत्तियों के बीच के अंतर को डॉपलर शिफ्ट () एफ) कहा जाता है।

6। गणना की गति: डॉपलर शिफ्ट () एफ) जहाज और बिखरने वाले कणों (या सीबेड) के बीच सापेक्ष गति के लिए सीधे आनुपातिक है। डॉपलर समीकरण से प्राप्त सूत्र है:
`गति=(δf * c) / (2 * f_t * cos (θ))`
कहाँ:
* `स्पीड`=जहाज की गति पानी के सापेक्ष (या सीबेड)।
* `` एफ`=मापा डॉपलर शिफ्ट।
* `C`=पानी में ध्वनि की गति (लगभग . 1500 m/s, अस्थायी/लवणता के साथ भिन्न होती है)।
* `f_t`=प्रेषित पल्स की आवृत्ति।
* `({= ध्वनि बीम और ऊर्ध्वाधर (बीम का" झुकाव ") के बीच का कोण।

। जहाज की सच्ची फॉरवर्ड/एस्टर्न स्पीड और एथवर्टशिप (बग़ल में) की गति प्राप्त करने के लिए, डीएसएलएस जेनस कॉन्फ़िगरेशन (दो - के नाम पर रोमन भगवान का सामना करना पड़ा) का उपयोग करता है।
चार बीम: आमतौर पर, चार बीम का उपयोग किया जाता है: दो एंगल्ड फॉरवर्ड, दो एंगल्ड एफ़्ट (या दो एंगल्ड टू पोर्ट, दो एथवर्टशिप माप के लिए स्टारबोर्ड से दो)।
औसत: आगे और पिछाड़ी बीम (या पोर्ट और स्टारबोर्ड) से डॉपलर शिफ्ट की तुलना करके, सिस्टम कर सकता है:
फॉरवर्ड/एस्टर्न स्पीड कंपोनेंट की गणना करें।
एथवर्टशिप स्पीड घटक की गणना करें।
जहाज की पिचिंग (आगे/पीछे की ओर झुकाव) या रोलिंग (टिल्टिंग साइड - से - साइड) के कारण होने वाली त्रुटियों को रद्द करें। ऊर्ध्वाधर गति से प्रेरित त्रुटियां बीमों को समान रूप से लेकिन विपरीत तरीकों से प्रभावित करती हैं, इसलिए जब बीम औसत होते हैं तो वे रद्द कर देते हैं।

पानी - ट्रैक बनाम नीचे - ट्रैक

पानी - ट्रैक (wt): पानी के द्रव्यमान के सापेक्ष गति को हल करने के लिए कुछ मीटर तक पतले के नीचे दसियों मीटर तक। यह पानी के माध्यम से सही गति है, नेविगेशन के लिए महत्वपूर्ण (विशेष रूप से धाराओं के साथ), ईंधन दक्षता गणना और गतिशील स्थिति प्रणाली। यह किसी भी गहराई में काम करता है जब तक कि स्कैटरर्स हैं।
नीचे - ट्रैक (bt): सीबेड के सापेक्ष गति की गति। यह जहाज की गति को जमीन (एसओजी) पर देता है, जीपीएस के समान लेकिन ध्वनिक रूप से व्युत्पन्न। यह अत्यधिक सटीक है, लेकिन केवल 200-300 मीटर (शक्ति और आवृत्ति के आधार पर) से कम गहराई में काम करता है।

डॉपलर स्पीड लॉग के लाभ

उच्च सटीकता: विशेष रूप से पानी में - ट्रैक मोड, धाराओं द्वारा अप्रभावित पानी के माध्यम से सही गति प्रदान करना।
तात्कालिक माप: पारंपरिक प्ररित करनेवाला लॉग के विपरीत वास्तविक - समय की गति डेटा प्रदान करता है, जिसमें अंतराल हो सकता है।
मल्टी - आयामी: आगे/astern और Athwartships दोनों गति को मापता है।
गहराई स्वतंत्रता (WT): गहरे महासागर में काम करता है जहां नीचे ट्रैक और जीपीएस - व्युत्पन्न एसओजी (जो स्थिति सुधारों पर निर्भर करता है) कम विश्वसनीय या अनुपलब्ध हो सकता है।
कोई मूविंग पार्ट्स नहीं: मैकेनिकल लॉग की तुलना में अधिक विश्वसनीय और कम प्रवण।

डॉपलर स्पीड लॉग एक ध्वनिक स्पीडोमीटर है। ध्वनि तरंगों में डॉपलर शिफ्ट को ठीक से मापने से पानी के कणों या सीबेड को उछाल दिया जाता है, और चतुराई से कई एंगल्ड बीम का उपयोग करते हुए, यह जहाज की गति को पानी या जमीन के सापेक्ष उल्लेखनीय सटीकता और विश्वसनीयता के साथ गणना करता है। यह आधुनिक जहाजों पर एक मौलिक सेंसर है, चुपचाप सुरक्षित नेविगेशन, कुशल यात्रा योजना, और सटीक स्टेशन - रखने के लिए सुनिश्चित करता है। अगली बार जब आप एक बड़े जहाज पर हों, तो याद रखें कि आपके नीचे ध्वनि दालों का एक ऑर्केस्ट्रा होने की संभावना है, लगातार विशाल महासागर के माध्यम से इसकी गति को मापता है।