Rib and Sea

Γράφει και επιμελείται ο Ισίδωρος Στεφάνου.

Φωτογραφίες : Ιωσήφ Παπαδόπουλος.

Η λέξη SONAR (ηχοβολιστικό) είναι η συντόμευση τών λέξεων  SOUND - NAVIGATION - RANGING. Η εφεύρεση και η ανάπτυξή του είχε σκοπό την ανακάλυψη τών εχθρικών υποβρυχίων κατά τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο. Το ηχοβολιστικό (βυθόμετρο) αποτελείται από τα κάτωθι μέρη :

1) Πομπό.
2) Αισθητήρα (transducer).
3) Δέκτη.
4) Οθόνη.

Με απλά λόγια, ο πομπός δημιουργεί έναν ηλεκτρικό παλμό, ο οποίος μετατρέπεται
σε ηχητικό σήμα από τον αισθητήρα (transducer) και στέλνεται μέσα στο νερό. Όταν το ηχητικό σήμα συναντήσει κάποιο εμπόδιο, επιστρέφει στον αισθητήρα, μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα, το οποίο ο δέκτης το ενισχύει και το στέλνει στην οθόνη.

Η ταχύτητα τού ήχου στο νερό είναι 1500 μέτρα το δευτερόλεπτο, ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ τής εκπομπής και τής λήψης τού σήματος μπορεί να μετρηθεί, και έτσι καθορίζεται η απόσταση προς το αντικείμενο. Η λειτουργία αυτή επαναλαμβάνεται πολλές φορές κάθε δευτερόλεπτο.

Οι συχνότητες ήχου που χρησιμοποιούνται από τα μηχανήματα είναι συνήθως 200 χιλιόκυκλοι,  και 50 χιλιόκυκλοι. Τις συχνότητες αυτές δεν μπορεί να τις συλλάβει το ανθρώπινο αυτί, αλλά ούτε και τα ψάρια. Όπως προαναφέραμε, το βυθόμετρο στέλνει και λαμβάνει σήμα, κατόπιν εμφανίζει το σήμα στην οθόνη. Αυτό, επειδή συμβαίνει πολλές φορές κάθε δευτερόλεπτο, μια συνεχόμενη γραμμή εμφανίζεται κατά μήκος τής οθόνης και σάς δείχνει το σήμα τού βυθού, επίσης επειδή ο ήχος επιστρέφει από κάθε αντικείμενο που υπάρχει μεταξύ τής επιφάνειας και τού βυθού εμφανίζει και αυτό στην οθόνη. Γνωρίζοντας την ταχύτητα τού ήχου στο νερό και τον χρόνο που κάνει η επιστροφή τού ήχου στον δέκτη, η συσκευή μπορεί να σάς δείχνει με μεγάλη ακρίβεια το βάθος του βυθού αλλά και κάθε ψαριού.

Απόδοση συστήματος.

Τέσσερις (4) είναι οι παράγοντες που καθορίζουν την τέλεια λειτουργία της συσκευής.

1) Μεγάλη ισχύς τού πομπού.
2) Αποτελεσματικός αισθητήρας.
3) Ευαίσθητος δέκτης.
4) Υψηλή ανάλυση οθόνης.

Όλα τα συστήματα τής συσκευής πρέπει να συνεργάζονται μεταξύ τους, κάτω από όλες τις καιρικές συνθήκες, με υψηλές ή χαμηλές θερμοκρασίες.

Ο αισθητήρας δεν πρέπει μόνο να μπορεί να δεχθεί τη μεγάλη ισχύ από τον πομπό, αλλά να μπορεί να μετατρέπει το ηλεκτρικό σήμα σε ηχητική ενέργεια με πολύ μικρή απώλεια, επίσης να μπορεί να ανιχνεύει και τα πιο αδύνατα επιστρεφόμενα σήματα από μεγάλα βάθη, αλλά και από πολύ μικρά ψάρια.

Ο δέκτης πρέπει να είναι ικανός να συναλλάσσεται με μεγάλη ποσότητα σημάτων. Να μειώνει τα πάρα πολύ δυνατά σήματα και να ενισχύει τα αδύνατα σήματα που λαμβάνει από τον αισθητήρα (transducer). Πρέπει επίσης να μπορεί να διαχωρίζει τα σήματα που είναι το ένα κοντά στο άλλο και να τα εμφανίζει και να τα ξεχωρίζει στην οθόνη.

Η οθόνη πρέπει να έχει υψηλή ανάλυση σε κάθετα σημεία (pixels) και πάρα πολύ καλή αντίθεση (βαθμός διαφοράς φωτεινού - σκούρου) ώστε τα στοιχεία που εμφανίζονται να είναι λεπτομερή, κατανοητά και ξεκάθαρα με όλες τις συνθήκες φωτισμού.

Συχνότητες.

Μερικές συσκευές βυθομέτρων  εργάζονται στους 200 χιλιοκύκλους και άλλες στους 50 χιλιόκυκλους ή σε συνδυασμούς 200/50 χιλιόκυκλους.Υπάρχουν πλεονεκτήματα για την κάθε συχνότητα, αλλά για την καλύτερη παρατήρηση στη θάλασσα, σε ρηχά νερά μέχρι 100 μέτρα, είναι οι 200 χιλιόκυκλοι. Μπορείτε να κινείστε με μεγάλες ταχύτητες σε ρηχά νερά και να έχετε βυθό χωρίς μεγάλες παρεμβολές από ανεπιθύμητα παράσιτα. Βλέπετε καλύτερα τούς ήχους τών ψαριών στην οθόνη και μπορείτε να βλέπετε δύο ξεχωριστούς ήχους ψαριών, εάν αυτά ευρίσκονται πολύ κοντά το ένα στο άλλο, αντί μιας μάζας. Οι 50 χιλιόκυκλοι είναι για καλύτερη παρατήρηση σε πιο βαθιά νερά, έναντι των 200 χιλιοκύκλων.

Οι αισθητήρες (transducer) τών 200 χιλιόκυκλων έχουν μικρότερο άνοιγμα γωνίας έναντι μεγαλυτέρου ανοίγματος γωνίας στούς αισθητήρες τών 50 χιλιόκυκλων. Γενικά οι διαφορές μεταξύ 200 χιλιόκυκλων και 50 χιλιόκυκλων είναι :

Αισθητήρες (transducers).

Ο αισθητήρας είναι η "αντένα" τού βυθομέτρου. Μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια τού πομπού σε υψηλή συχνότητα ήχου. Το ηχητικό σήμα από τον αισθητήρα, ταξιδεύει διαμέσου τού νερού και επιστρέφει σε αυτόν από κάθε αντικείμενο που θα συναντήσει μέσα στο νερό. Όταν το ηχητικό σήμα που επιστρέφει συναντήσει την επιφάνεια τού αισθητήρα, μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια η οποία στέλνεται στον δέκτη τής συσκευής. Η συχνότητα λειτουργίας τού αισθητήρα πρέπει να είναι ίδια με τη συχνότητα λειτουργίας τής συσκευής. Δεν μπορείτε να χρησιμοποιείτε αισθητήρα 50 χιλιοκύκλων σε συσκευή που είναι σχεδιασμένη να δουλεύει στους 192 χιλιοκύκλους, και το αντίθετο. Ο αισθητήρας πρέπει να είναι σχεδιασμένος ώστε να αντέχει στα ισχυρά σήματα τού πομπού και να μετατρέπει όσο το δυνατόν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια σε ηχητικά σήματα, αλλά και αρκετά ευαίσθητος ώστε να λαμβάνει και τα πιο αδύνατα σήματα και να απορρίπτει ηχητικά σήματα άλλων συχνοτήτων. Με λίγα λόγια, ο αισθητήρας πρέπει να είναι πολύ αποτελεσματικός. Τα στοιχεία τού αισθητήρα είναι κατασκευασμένα από κρυστάλλους zirconate ή barium titanate. Εφόσον επεξεργαστούν οι κρύσταλλοι και τοποθετηθούν οι καλωδιώσεις, τοποθετείται το κέλυφος το οποίο μπορεί να είναι πλαστικό ή μπρούτζινο ανάλογα με το σκάφος και το σημείο που θα τοποθετηθεί ο αισθητήρας. Το μέγεθος τών κρυστάλλων τού αισθητήρα είναι ανάλογο με το άνοιγμα γωνίας εκπομπής ηχητικού σήματος τού αισθητήρα. Όσο μεγαλύτερο το άνοιγμα γωνίας, τόσο μικρότερο είναι το μέγεθος των κρυστάλλων. Όσο μικρότερο άνοιγμα γωνίας τόσο μεγαλύτερο το μέγεθος τών κρυστάλλων.

Παράδειγμα στους 200 χιλιοκύκλους : Εάν είχαμε κρύσταλλο με άνοιγμα γωνίας εκπομπής 20 μοίρες, η διάμετρος τού κρυστάλλου θα ήταν 2,5 εκατοστά, εάν η γωνία εκπομπής ήταν 8 μοίρες τότε η διάμετρος του κρυστάλλου θα ήταν περίπου 5 εκατοστά. «Μεγάλη διάμετρος κρυστάλλου, μικρή γωνία εκπομπής, με συνέπεια μεγάλο σε διαστάσεις αισθητήρα. Μικρή διάμετρος, μεγάλη γωνία εκπομπής, με συνέπεια μικρό σε μέγεθος αισθητήρα».

Τέσσερις είναι οι κύριοι τρόποι στήριξης τών αισθητήρων. 1) Διαμέσου τού κύτους «ανοίγετε τρύπα στο σκάφος». 2) Εσωτερικά «το κολλάτε με εποξική κόλλα μέσα από το σκάφος και το ηχητικό σήμα διαπερνά τον πολυεστέρα τού σκάφους». Δεν διαπερνά : Αλουμίνιο, ξύλο, μέταλλο, πολυουρεθάνη κ.λπ. 3) Βιδωτό στην πρύμνη τού σκάφους. 4) Φορητό

Ισχύς εκπομπής.

Οι συσκευές εκπέμπουν σήμα με κάποια  ισχύ. Αυτή  συνήθως  δίνεται  από τούς κατασκευαστές  σε δύο μορφές.  Σε ισχύ  RMS  και σε ισχύ  peak to peak (p-p). ΠΡΟΚΕΙΤΑΙ  ΓΙΑ ΤΟ ΙΔΙΟ ΑΚΡΙΒΩΣ  ΠΡΑΓΜΑ ΜΕ ΔΥΟ ΤΡΟΠΟΥΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ.  Η σχέση p-p προς  RMS  είναι  8 προς 1. Δηλαδή  μια εταιρεία  μπορεί να διαφημίζει στο έντυπο της την εντυπωσιακή  ισχύ των 2400 watts (p-p) και μια άλλη που απλά δηλώνει  1000 watts RMS  είναι σαφώς  δυνατότερη. Μετατρέποντας  τις δύο τιμές  σε RMS,  ή  p-p  θα προκύψει  ότι :

1) 2400 watts (p-p) = 300 watts RMS
2) 1000 watts RMS = 8000 watts (p-p)

Άρα,  όταν συγκρίνουμε  δύο  βυθόμετρα,  να μετατρέπουμε την ισχύ και τών δυο σε RMS  ή  p-p για να  βγάζουμε  σωστά  συμπεράσματα  για την παράμετρο της  ισχύος .

Γωνία εκπομπής αισθητήρα (transducer).

Ο αισθητήρας συγκεντρώνει το ηχητικό σήμα σε μία δέσμη. Όταν κάποιος ηχητικός παλμός εκπέμπεται από τον αισθητήρα, αυτός καλύπτει μεγαλύτερη περιοχή όσο βαθύτερα ταξιδεύει.
Εάν θελήσετε να το ζωγραφίσετε σε ένα κομμάτι χαρτί, θα ανακαλύψετε ότι δημιουργεί ένα κώνο.Το ηχητικό σήμα είναι ισχυρότερο κατά μήκος τής κεντρικής γραμμής τού κώνου και σταδιακά αδυνατίζει καθώς απομακρύνεται από την κεντρική γραμμή.

Συνθήκες νερού και βυθός.

Ο τύπος τού νερού όπου χρησιμοποιείται το βυθόμετρο επηρεάζει τη λειτουργία του σε πολύ μεγάλο βαθμό.Τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν πολύ πιο εύκολα στα καθαρά και πολύ μικρής περιεκτικότητας, ή καθόλου, σε αλάτι νερό, όπως είναι τα νερά τών λιμνών. Στη θάλασσα τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν μετ' εμποδίων. Υπάρχει πολύ μεγάλη απορρόφηση τών ηχητικών σημάτων, όπως και μεγάλες αντανακλάσεις από τα διάφορα θαλάσσια υπόγεια ή επιφάνειας ρεύματα, από τα διάφορα ανεπιθύμητα αντικείμενα και από τούς μικροοργανισμούς που αιωρούνται μέσα στο θαλασσινό νερό. Αέρας και κύματα δημιουργούν φυσσαλίδες νερού κοντά στην επιφάνεια και σκορπούν το ηχητικό σήμα. Το αλάτι, το πλαγκτόν και διάφοροι άλλοι μικροοργανισμοί σκορπούν και εμποδίζουν το ηχητικό σήμα. Τα νερά τών λιμνών μπορεί να έχουν φυσσαλίδες, ρεύματα και μικροοργανισμούς, αλλά δεν επηρεάζουν τόσο πολύ το ηχητικό σήμα όσο επηρεάζει το θαλασσινό νερό.

Ο βούρκος, η λάσπη, η άμμος και τα φύκια τού βυθού απορροφούν και σκορπίζουν το ηχητικό σήμα με αποτέλεσμα το επιστρεφόμενο σήμα να είναι ασθενές. Οι πλάκες, τα βράχια, τα κοράλλια και τα διάφορα σκληρά αντικείμενα αντανακλούν καλύτερα το ηχητικό σήμα. Μπορείτε να δείτε καλύτερα τη διαφορά στην οθόνη του βυθομέτρου σας. Ένας λασπώδης βυθός σάς δίνει μια λεπτή γραμμή κατά μήκος τής οθόνης. Ένας σκληρός βυθός σάς δίνει μια φαρδιά γραμμή κατά μήκος της οθόνης.

Υπάρχουν διάφορα απλά παραδείγματα που θα σάς βοηθήσουν να καταλάβετε πώς λειτουργεί το ηχητικό σήμα. Παράδειγμα : Στην παιδική σας ηλικία όλοι είχατε κάποια μπάλλα και την χτυπάγατε στην αυλή του σπιτιού σας και αυτή ξαναγύρναγε στο χέρι σας. Εάν η αυλή σας είχε ίσιες στρωτές πλάκες με την ίδια δύναμη που χτυπάγατε τη μπάλα σχεδόν με την ίδια δύναμη επέστρεφε αυτή στο χέρι σας.

Το ίδιο συμβαίνει και με το ηχητικό σήμα. Στο σκληρό και στρωτό βυθό η αντανάκλαση θα είναι πιο ισχυρή και στην οθόνη σας θα βλέπετε πιο φαρδειά γραμμή. Εάν βάζατε στην αυλή σας μαλακή άμμο και χτυπάγατε τη μπάλλα, η μπάλλα δεν θα επέστρεφε σε σάς με την ίδια δύναμη. Το ίδιο συμβαίνει και με το ηχητικό σήμα στην άμμο. Η αντανάκλαση θα είναι πιο αδύνατη και στην οθόνη θα βλέπετε πιο στενή γραμμή, όπως βλέπετε και στο παράδειγμα τών πιο πάνω εικόνων. Εάν βάζατε στην αυλή σας πολύ λάσπη και χτυπάγατε τη μπάλλα, η μπάλλα δεν θα επέστρεφε σε σάς. Το ίδιο συμβαίνει και με το ηχητικό σήμα στη λάσπη. Η αντανάκλαση θα είναι πολύ πιο αδύνατη και στην οθόνη θα βλέπετε μια πολύ λεπτή γραμμή.

Σύσταση βυθού.

Όπως βλέπετε στο παράδειγμα τής εικόνας, κάτω από την ψηλή μαύρη γραμμή τού βυθού εμφανίζεται μια γκρίζα φαρδιά γραμμή (gray line)® η οποία σάς δείχνει τη σύσταση τού εδάφους. Η γκρίζα γραμμή σάς βοηθά στο να ξεχωρίζετε τούς δυνατούς από τούς αδύνατους ήχους. Γκριζάρει όλους τούς δυνατούς στόχους, ενώ μαυρίζει όλους τούς αδύνατους.
Παράδειγμα: Ένας λασπώδης βυθός σάς δίνει αδύνατη επιστροφή ήχου οπότε και η γκρίζα γραμμή είτε είναι πολύ στενή ή εξαφανίζεται και στην θέση της εισχωρεί το μαύρο χρώμα.  Ένας αμμώδης βυθός σάς δίνει πιο ισχυρή επιστροφή ήχου από ότι ένας λασπώδης βυθός, οπότε η γκρίζα γραμμή είναι πιο φαρδιά. Ένας ομαλός πετρώδης βυθός σάς δίνει ακόμη πιο ισχυρή επιστροφή ήχου, οπότε έχετε φαρδύτερη γκρίζα γραμμή. Εάν η γραμμή τού βυθού είναι πάρα πολύ λεπτή και μαύρη, τότε ο βυθός είναι βούρκος. Ο βούρκος απορροφά το ηχητικό σήμα οπότε έχετε πάρα πολύ αδύνατη επιστροφή σήματος. Το ίδιο συμβαίνει εάν ο βυθός είναι σπαρμένος με ανώμαλες πέτρες. Το σήμα δεν επιστρέφει όλο προς τον αισθητήρα, αντανακλάται προς άλλες κατευθύνσεις, οπότε βλέπετε πολύ λεπτή μαύρη διακεκομμένη γραμμή.

Τα αντικείμενα που βρίσκονται πάνω από το βυθό (ψάρια, πέτρες πεσμένες, ναυάγια κλπ) εμφανίζονται πάνω από τη μαύρη γραμμή τού βυθού. Οι πέτρες έχουν χρώμα γκρι. Οι φυκιάδες έχουν χρώμα μαύρο. Εάν οι πέτρες είναι καλυμμένες με φύκια, τότε βλέπετε ένα γκρι όγκο περιτριγυρισμένο με μαύρο χρώμα.

Θερμοκρασία νερού.

Η θερμοκρασία τού νερού έχει μεγάλη επίδραση στις δραστηριότητες τών ψαριών.Τα ψάρια έχουν ψυχρό αίμα και το σώμα τους έχει πάντα τη θερμοκρασία τού νερού που τα περιβάλλει.Κατά τούς χειμωνιάτικους μήνες το κρύο νερό επιβραδύνει τον μεταβολισμό τους. Επίσης, κατά τη διάρκεια τού χειμώνα χρειάζονται τέσσερις φορές περισσότερο φαγητό από ό,τι τούς καλοκαιρινούς μήνες.Τα περισσότερα ψάρια δεν αφήνουν τα αυγά τους για  πολλαπλασιασμό, εκτός και αν η θερμοκρασία τού νερού είναι στα επιτρεπτά για ωοτοκία όρια. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας που προσαρμόζεται στις περισσότερες συσκευές  αναγνωρίζει τις επιθυμητές για πολλαπλασιασμό θερμοκρασίες νερού.

Παράδειγμα : Ορισμένα ψάρια δεν μπορούν να επιβιώσουν όταν η θερμοκρασία τού νερού είναι χαμηλότερη ή υψηλότερη από τα επιθυμητά τους όρια, ενώ άλλα έχουν μεγαλύτερη αντοχή στις διάφορες αλλαγές της θερμοκρασίας του.

Θερμοκλινές.

Στη θάλασσα θα συναντήσετε στρώσεις ψυχρού και θερμού νερού. Το σημείο συνάντησης τής στρώσης τού θερμού νερού με τη στρώση τού ψυχρού νερού ονομάζεται θερμοκλινές.
Το βάθος και το εύρος του θερμοκλινούς μπορεί να αλλάζει με την εποχή, την ημέρα ή την ώρα. Σε βαθειά νερά μπορείτε να συναντήσετε περισσότερες περιοχές με θερμοκλινές. Οι περιοχές αυτές έχουν μεγάλη σημασία για το ψάρεμα.Τα μικρά ψάρια βρίσκονται πιο ψηλά από το θερμοκλινές, ενώ τα μεγαλύτερα είναι πιο χαμηλά ή και μέσα στο θερμοκλινές.

Σχήματα Ψαριών.

Δύο είναι οι τρόποι που μπορείτε να βλέπετε τα ψάρια στα βυθόμετρα :

1) Σαν ψάρια
2) Με γραμμές (κάθετες ή οριζόντιες γραμμές ή σε σχήμα καμπύλης).

Υπάρχουν βυθομετρα  για όλα  τα  βαλάντια  από 150 ε και πάνω. Μια  αρκετά δημοφιλής  κατηγορία  είναι οι συσκευές  που περιλαμβάνουν  βυθομετρο - ploter - GPS σε μια. Αυτές  έχουν το πλεονέκτημα ότι καταλαμβάνουν χώρο  μιας  συσκευής  σε μικρές  κονσόλες  και  μάς παρέχουν  πληροφορίες  βυθού, χάρτη και δορυφορικού στίγματος.