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精密声呐定位机器人助力打捞水下黑匣子

2019年07月01日 栏目:教育

精密声呐定位、机器人助力打捞水下黑匣子无线电波的弱点是在海水中传递衰减巨大,而且波长越小,衰减。不过,那怕是低频无线电波,在海水

  精密声呐定位、机器人助力打捞水下黑匣子

  无线电波的弱点是在海水中传递衰减巨大,而且波长越小,衰减。不过,那怕是低频无线电波,在海水中每传递3米,其电波幅值就会衰减到原来的1/10,如果黑匣子沉入水下,依靠无线电发送信号——那么你永远也找不到黑匣子了。

  目前,中国和美国都开始将黑匣子定位仪运往南印度洋一线,搜索马航MH-370航班的黑匣子。那么,如何在茫茫海中搜索黑匣子?要知道,在水下,无线电信号传播递减率极大。

  但是办法总是有的!黑匣子,总共为两条系统,一套为记录飞行数据的飞行数据记录仪,另一套为记录机组通话的话音记录仪。一般飞行数据记录仪在机尾,话音记录仪在驾驶舱上部。而这两套记录仪上,都附加有水下定位信标机。如果飞机落入水中,两套水下定位信标机就会自动开启,以27.5千赫兹的频率发送声音信号。

  为什么要用声波传递信号?

  无线电波的弱点是在海水中传递衰减巨大,而且波长越小,衰减。不过,那怕是低频无线电波,在海水中每传递3米,其电波幅值就会衰减到原来的1/10,如果黑匣子沉入水下,依靠无线电发送信号 那么你永远也找不到黑匣子了。

  但是,声音在水中的特性就截然不同了 海水对声波的吸收要远远小于对光波和电磁波的吸收。比如,100分贝,声频在10千赫的声波,在海水中的递减为0.95分贝每公里。相比于电磁波,要强很多。另外,在水中,声音的速度也传递的更快,一般来说在1500米每秒左右,当然传递中还会受到水压,温度,盐分的影响,速度会快或慢一点。

  如何搜索水下的黑匣子?

  携带有水下定位信标机的黑匣子入水后,就会自动发动27.5千赫兹的音频信号,时间约为1个月。对于搜索一个水下会发送声音信号的黑匣子,其实就和搜索一艘潜艇类似 需要使用被动声呐。通过精密的被动声纳,确定声源位置,然后再派出水下机器人,回收黑匣子。

  以此次美国海军携带的TPL-25拖拽式定位机为例,该系统是美国海军主要的黑匣子水下定位仪器之一。它实际上就是一个被动定位声呐。按照美国海军的公表数据,TPL-25可搜索6000米深度的目标,接收音频范围为3千赫兹到50千赫兹,拖拽航速为节。

  水下搜索黑匣子容易吗?

  虽然有声波定位和精密被动声呐,但是在水下定位黑匣子,仍然是一件相当有难度的事情。

  TPL-25拖拽式定位仪的拖拽速度很慢,快不能超过5节,也就是9.26公里/小时,比一个人骑自行车还要慢不少。面对几十万平方公里的搜索海区,还有有限的搜索时间(MH-370)的水下定位信标可能还能工作两周),如果只动员一艘舰艇进行搜索,基本就是不可能的任务。

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