سونار المسح الجانبي

رسم تخطيطي لسونار المسح الجانبي

السونار ذو المسح الجانبي (يسمى أحيانًا أيضًا سونار المسح الجانبي ، سونار المسح الجانبي ، سونار التصوير الجانبي ، سونار التصوير الجانبي وسونار تصنيف القاع ) هو فئة من أنظمة السونار التي تستخدم لإنشاء صورة فعالة لمساحات كبيرة من قاع البحر.

الاستخدامات

يُستخدم السونار الجانبي لتصوير مساحات واسعة من قاع البحر بسرعة. تشمل تطبيقاته المسوحات الأثرية البحرية ، والبحث عن حطام السفن، وعمليات البحث والإنقاذ ، والرصد البيئي . [ 1 ] وبالاقتران مع عينات قاع البحر، يُمكنه توفير فهم للاختلافات في نوع المادة ونسيج قاع البحر. كما يُعدّ تصوير السونار الجانبي أداة شائعة الاستخدام للكشف عن الحطام والعوائق الأخرى في قاع البحر التي قد تُشكّل خطرًا على الملاحة أو على منشآت صناعة النفط والغاز. بالإضافة إلى ذلك، يُمكن فحص حالة خطوط الأنابيب والكابلات في قاع البحر باستخدام السونار الجانبي. غالبًا ما تُجمع بيانات المسح الجانبي جنبًا إلى جنب مع قياسات الأعماق وبيانات قياسات الطبقات تحت القاع ، مما يُتيح لمحة عن البنية الضحلة لقاع البحر. يُستخدم السونار الجانبي أيضًا في أبحاث مصايد الأسماك، وعمليات التجريف، والدراسات البيئية. وله أيضًا تطبيقات عسكرية، بما في ذلك الكشف عن الألغام.

كيف يعمل؟

يستخدم المسح الجانبي جهاز سونار يُصدر نبضات مخروطية أو مروحية الشكل نحو قاع البحر بزاوية واسعة عمودية على مسار المستشعر في الماء، والذي قد يُسحب من سفينة سطحية أو غواصة (يُسمى "السحب")، أو يُثبّت على هيكل السفينة . تُسجّل شدة الانعكاسات الصوتية من قاع البحر لهذا الشعاع المروحي الشكل في سلسلة من المقاطع العرضية. عند دمج هذه المقاطع معًا على طول اتجاه الحركة، تُشكّل صورة لقاع البحر ضمن نطاق تغطية الشعاع. [ 2 ] تتراوح ترددات الصوت المستخدمة في سونار المسح الجانبي عادةً من 100 إلى 500 كيلوهرتز ؛ وتُعطي الترددات الأعلى دقة أفضل ولكن بمدى أقل.

تاريخ

صورة سونار جانبي لحطام السفينة "إيد" في إستونيا
صورة سونار جانبي لجسر مغمور في قاع بحيرة موراي في ولاية كارولاينا الجنوبية

تكنولوجيا

استخدمت أجهزة السونار الجانبية الأولى محول طاقة مخروطي الشكل . لاحقًا، صُنعت وحدات بمحولي طاقة لتغطية كلا الجانبين. وُضعت محولات الطاقة إما في وحدة واحدة مثبتة على هيكل السفينة أو في وحدتين على جانبيها. ثم تطورت محولات الطاقة إلى حزم شعاعية مروحية الشكل لإنتاج صورة سونار أفضل. وللوصول إلى قاع البحر في المياه العميقة، وُضعت محولات الطاقة الجانبية في وحدة سحب تُسحب بواسطة كابل سحب.

حتى منتصف ثمانينيات القرن الماضي، كانت صور المسح الجانبي التجارية تُنتج على أسطوانات ورقية. وكانت الأسطوانات الورقية الأولى تُنتج باستخدام راسمة مسح ضوئي تقوم بحرق الصورة على أسطوانة ورقية قابلة للطي. وفي وقت لاحق، سمحت الراسمات برسم معلومات الموقع وحركة السفينة في آنٍ واحد على الأسطوانة الورقية. وفي أواخر ثمانينيات القرن الماضي، طورت الأنظمة التجارية التي تستخدم أنظمة حاسوب أحدث وأرخص محولات مسح ضوئي رقمية قادرة على محاكاة محولات المسح الضوئي التناظرية التي تستخدمها الأنظمة العسكرية لإنتاج صور المسح الضوئي المعروضة على التلفزيون والحاسوب، وتخزينها على أشرطة فيديو، وذلك بتكلفة أقل. حاليًا، تُخزن البيانات على محركات الأقراص الصلبة للحاسوب أو وسائط الحالة الصلبة ، وعادةً ما تُعرض البيانات بتدرج الرمادي أو بالألوان، وتُعرف باسم مخططات المسح الجانبي، والتي توفر تمثيلًا مرئيًا للبيئة تحت الماء. [ 3 ]

تطبيق عسكري

كان العالم الألماني الدكتور يوليوس هاغمان أحد مخترعي السونار الجانبي، وقد جُلب إلى الولايات المتحدة بعد الحرب العالمية الثانية وعمل في مختبر الدفاع عن الألغام التابع للبحرية الأمريكية في مدينة بنما، فلوريدا، من عام 1947 حتى وفاته عام 1964. وقد وُثّق عمله في براءة الاختراع الأمريكية رقم 4,197,591 [ 4 ] التي كُشف عنها لأول مرة في أغسطس 1958، ولكنها ظلت سرية لدى البحرية الأمريكية حتى صدرت أخيرًا عام 1980. وقد صُنعت أنظمة سونار جانبي تجريبية خلال خمسينيات القرن الماضي في مختبرات من بينها معهد سكريبس لعلوم المحيطات ومختبرات هدسون، وعلى يد الدكتور هارولد إدجيرتون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

صُنعت أجهزة السونار الجانبية العسكرية في خمسينيات القرن الماضي على يد شركة وستنجهاوس. وفي وقت لاحق، طُوّرت أنظمة متطورة وبُنيت لأغراض عسكرية خاصة، مثل العثور على القنابل الهيدروجينية المفقودة في البحر أو غواصة روسية مفقودة، في منشأة وستنجهاوس في أنابوليس حتى تسعينيات القرن الماضي. كما أنتجت هذه المجموعة أول جهاز سونار بزاوية الرؤية، وهو الجهاز الوحيد العامل حتى الآن، والذي كان قادرًا على تتبع الأجسام أثناء النظر أسفل المركبة.

تطبيق تجاري

صورة جانبية لسفينة الشحن تشوكتاو

كان أول نظام مسح جانبي تجاري هو "سونار العبور" من تصميم كيلفن هيوز ، وهو عبارة عن جهاز قياس صدى صوتي مُعدّل مزود بمحول طاقة أحادي القناة مثبت على عمود ذي شعاع مروحي، وقد طُرح في الأسواق حوالي عام 1960. في عام 1963، استخدم الدكتور هارولد إدجيرتون وإدوارد كورلي وجون يولز  سونار مسح جانبي بشعاع مخروطي بتردد 12 كيلوهرتز للعثور على منارة فاين يارد الغارقة في خليج بازردز، ماساتشوستس. قام فريق بقيادة مارتن كلاين في شركة إدجيرتون، جيرميشاوزن وغرير (التي أصبحت لاحقًا شركة إي جي آند جي) بتطوير أول نظام سونار مسح جانبي تجاري ناجح ثنائي القنوات يُجرّ بالجر، وذلك في الفترة من 1963 إلى 1966. يُعتبر مارتن كلاين عمومًا "أبو" سونار المسح الجانبي التجاري. في عام 1967، استخدم إدجيرتون سونار كلاين لمساعدة ألكسندر ماكي في العثور على سفينة هنري الثامن الرئيسية، ماري روز . في العام نفسه، استخدم كلاين جهاز السونار لمساعدة عالم الآثار جورج باس في العثور على سفينة عمرها 2000 عام قبالة سواحل تركيا. وفي عام 1968، أسس كلاين شركة كلاين أسوشيتس (التي تُعرف الآن باسم كلاين - إحدى شركات مايند تكنولوجي )، وواصل العمل على تطويرها، بما في ذلك أول  أنظمة تجارية عالية التردد (500 كيلوهرتز)، وأول أجهزة سونار ثنائية التردد للمسح الجانبي، وأول جهاز سونار مُدمج للمسح الجانبي ورسم خرائط قاع البحر. وفي عام 1985، أنتج تشارلز مازيل من شركة كلاين أسوشيتس (التي تُعرف الآن باسم كلاين مارين سيستمز) أول فيديوهات تدريبية تجارية على سونار المسح الجانبي، وأول دليل تدريبي له، كما عثر اثنان من علماء المحيطات على حطام سفينة آر إم إس تيتانيك .

لمسح مساحات واسعة، طُوّر جهاز السونار الجانبي GLORIA من قِبل شركة ماركوني للأنظمة تحت الماء ومعهد علوم المحيطات (IOS) لصالح مجلس أبحاث البيئة الطبيعية ( NERC ). يرمز GLORIA إلى "السونار الجيولوجي المائل طويل المدى" . [ 5 ] استُخدم هذا الجهاز من قِبل هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ومعهد علوم المحيطات في المملكة المتحدة للحصول على صور للجروف القارية حول العالم. يعمل الجهاز بترددات منخفضة نسبيًا للحصول على مدى بعيد. وكما هو الحال في معظم أجهزة السونار الجانبي، يُسحب جهاز GLORIA خلف السفينة. يُصدر GLORIA نبضتين في الدقيقة، ويكشف الإشارات المرتدة من مسافة تصل إلى 22  كيلومترًا على جانبي جهاز السونار.

انظر أيضاً

مراجع

  1. "دليل المشغل السلس لأجهزة السونار والأجهزة الصوتية تحت الماء" . بلو روبوتكس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يناير 2024 .
  2. "دليل المشغل السلس لأجهزة السونار والأجهزة الصوتية تحت الماء" . بلو روبوتكس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يناير 2024 .
  3. "دليل المشغل السلس لأجهزة السونار والأجهزة الصوتية تحت الماء" . بلو روبوتكس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يناير 2024 .
  4. يوليوس هاغمان (1958). "تسجيل طبق الأصل للقيم الصوتية لقاع المحيط" . مكتب براءات الاختراع بالولايات المتحدة .
  5. روسبي وآخرون 1973