DUBINOMJER (engl. The Hand Lead, The Sounding Machine, Echo Sounder; franc. sondeur; njem. Lot, Tiefenmesser; tal. scandaglio; ruski ƨлубомер), sprava za mjerenje dubine mora ili unutarnjih voda. Prema namjeni, razlikuju se dubinomjeri za navigaciju i dubinomjeri za oceanografiju.
Navigacijski se dubinomjeri mogu podijeliti u četiri glavne skupine: 1. obični ručni dubinomjeri, 2. žični d., 3. d. za mjerenje dubina zvukom (zvučni), 4. d. za mjerenje dubina ultrazvukom (ultrazvučni).
Ručni dubinomjeri upotrebljavali su se vjerojatno već od početka plovidbe. Sastojali su se od uzice i kamena. Spočetka dubinomjerom se samo ispitivalo, ima li dovoljno vode, da može proći brod, pa ako je voda bila dovoljno duboka, nije se ni mjerilo, kolika je dubina. Već na slikama egipatskih i feničkih brodova vidi se na pramcu mjerač, koji mjeri dubinu dugim drvenim motkama.
Prva potvrda, da se mjerila dubina veća od brodskog gaza i određivao nanos dna, nalazi se u II. knjizi Herodotovih povijesti: »Kad ploviš u Egipat, pa još imaš dan putovanja, dok ne ugledaš obalu, spusti olovnicu, naći ćeš mulj u dubini od 11 hvati.« Drugu potvrdu o mjerenju dubine blizu obale nalazimo u opisu putovanja sv. Pavla (Djela apostolska, 27. pogl., stih 27 i 28): »God. 59 četrnaestog dana oluja je zanijela brod u Jadransko more i nosila k obali. Oko pola noći mornarima se učinilo, da se nalaze blizu nekog kopna, izmjerili su dubinu i ustanovili, da iznosi 20 hvati, a pošto su još malo plovili, ponovo su mjerili i našli 15 hvati.«
Od najstarijeg vremena pa do XVIII. st. ručni se dubinomjer nije mnogo promijenio. Već u najdavnije doba jedinica za mjerenje bio je hvat (engl. fathom, franc. brasse). To je i razumljivo, jer je na hvatove bilo na brodu najlakše dijeliti dužine ispuštena konopa, a hvat se mjerio među vrhovima prstiju raširenih ruku. U početku n. e. počeo se za mjerenje veće dubine upotrebljavati poseban konop, na kojemu su hvatovi bili označeni čvorovima. Već se tada hvat dijelio na 6 stopa, jer je stope bilo lakše izmjeriti.
Oceanske dubine počele su se mjeriti veoma kasno. Prva bilješka o tome nalazi se u Kolumbovu dnevniku; ona svjedoči, da je admiral oceana, nakon odlaska s Kanarskih otoka, plovio prema zapadu služeći se astrolabom i dubinomjerom. Prvu sigurnu vijest o mjerenju oceanske dubine daje tek Magellan. On je na svom putu oko svijeta 1521 pokušao izmjeriti dubinu Tihog oceana između otoka St. Paul i Los Tiburones. Nadovezao je sve uzice, koje je imao na brodu i uteg spustio 300 m duboko. Budući da nije dosegao dno, on je zaključio, da je to najdublje mjesto na zemaljskoj kugli.
U XVI. st. mnogi pomorci spominju dubinomjer, ali ga nitko ne opisuje; valjda zato, što je jednostavan i vrlo dobro i davno poznat.
Najstariji opis dubinomjera. daje u XVII. st. kapetan John Smith u djelu The Seaman’s grammar. On razlikuje d. za velike dubine (do 150 hvati) s podjelom svakih 10 hvati i d. za male dubine podijeljen na 2 hvata, s olovnim utegom od 3 do 4 kg, koji je imao u sebi udubinu za loj.
Mjerenje većih dubina s ovakvim dubinomjerima trajalo je veoma dugo, a brod se morao (u odnosu na vodu) gotovo sasvim zaustaviti. To znači: ako je struja bila jaka, morao je pustiti, da ga voda nosi brzinom struje, kako bi konop mogao tonuti okomito k dnu. Ali puštanje niz struju nad nepoznatim dnom uvijek je opasno. Dubinu od 150 ili 200 hvati mjerilo je do 8 ljudi. Dubina veća od 200 hvati gotovo se više nije ni mogla izmjeriti. Uteg je morao biti veoma težak, da sigurno i brzo povuče konop do dna. Debeo konop zahtijevao je još teži uteg, i tako se pojavljivao nerješiv krug. Zbog toga na starim pomorskim kartama i nalazimo upisano veoma mnogo sonda, gdje su brojke podcrtane. To znači, da je uteg ispušten do te dubine, ali nije dosegao dno.
Dubine su ovakvim mjerenjem bile netočne. Najbolji dokazi nalaze se u starim brodskim dnevnicima, gdje pomorci navode, da su izmjerene dubine od 2000 m na mjestima, gdje nema dubljeg mjesta od 1000 m. Olovo je bilo prelagano za relativno debeo konop, uteg je polako tonuo i struje su ga odnijele daleko ustranu, tako da je isteklo i dvaput više konopa, nego što je prava dubina mora. Pri laganom olovu na debelom konopu nije se na palubi moglo ni osjetiti, kad je uteg stigao na dno. Poslije dužeg vremena kakav trzaj broda učinio je dojam, kao da je uteg tek tada udario о dno, i izmjerila se redovito prevelika dubina.
Uzica sadašnjeg dubinomjera spletena je od pamuka, tako da se ne uvija i duga je 50 m. Uteg ima čunjast oblik i težak je oko 3 kg. Budući da se svako uže skraćuje, kad se smoči, uzicu treba dijeliti na metre, kad je mokra.
Uzica se dijeli komadićima kože, koji se provuku kroz konop i rasijeku u onoliko krakova, koliko pokazuju metara. Svakih 5 metara uplete se u uzicu po jedna krpica različite boje, a desetice se označuju komadićima mrlina s čvorovima. Ovakva podjela omogućava, da se dubine i noću, bez svijetla, odrede opipavanjem oznaka.
Mjerač dubine stajao je u staro doba na daski ključišta izvan palubne obodnice. Sada se na velikim ratnim brodovima ponekad grade male platforme, ograđene konopom ili lančićem. Mjerač ima kecelju od platna, da ne kvasi noge, a osim toga i pojas, kojim je vezan za obodnicu. Pri mjerenju dubine naslanja se na pojas, u jednoj ruci drži ispušten dubinomjer gotovo do površine vode, a u drugoj ruci namotanu veću količinu uzice. Kad brod plovi naprijed, mjerač zanjiše uteg i ispusti ga u trenutku, kad se nalazi u njihaju sasvim prema pramcu. Uzicu zatim ispušta kroz prste, da uteg što brže tone. Kad osjeti, da je pao na dno, povuče uzicu, da je napne i pročita dubinu.
Pokušaji usavršavanja ručnih dubinomjera. Već u XVI. st. razni izumitelji pokušavali su da nađu način, kako bi se izmjerila dubina mora bez konopa. Zanimljiv je d., što ga je izradio napuljski graditelj Leo Battista Alberti. To je bila kugla od pluta, a ispod nje težak uteg, pričvršćen na kuku, koja je imala oblik obrnute brojke 7. Kugla je s utegom tonula stalnom brzinom do dna, a kad je uteg udario о dno, kugla se otkvačila i isplivala na površinu. Iz proteklog vremena između trenutka, kad je kugla bačena u more i kad je izronila, mogla se izračunati dubina mora. Taj se duhoviti izum ipak nije upotrebio u pomorstvu, jer je bilo veoma teško ugledati kuglu baš u trenutku kad izroni; često se uopće nije mogla naći na uzburkanu moru. Bilo je i drugih izuma, ali nijedan se nije održao.
Početkom XIX. st. upotrebljavao se Masseyev dubinomjer. To je bio običan d. s utegom i konopom, ali iznad utega nosio je poširu kratku cijev i u njoj mali vijak. Dok je uteg tonuo, vijak se okretao u cijevi i pomicao nazubljeni kotačić brojčanika. Kad je stigao na dno, udarac je iskopčao brojčanik, da se ne prenosi okretanje vijka na obratnu stranu, dok se uteg diže iz vode. Kad se d. izvadio iz vode, na brojčaniku se očitala dubina. Ovaj d. spominju mnogi pomorski udžbenici, ali ipak nije bio šire primijenjen. Pokazivao je samo vertikalno spuštanje, pa se mogao upotrebiti i pri umjerenoj brzini broda. Nedostatak mu je bio primitivna izradba; zbog toga se brzo kvario.
Povećanje brzine brodova zahtijevalo je, da se izrade dubinomjeri, koji mogu mjeriti i dubine, kad brod plovi barem sa 1о čv. Najbolji d. nove vrste bio je Burt’s Buoy and Niper, koji su domala uveli mnogi brodovi. Sastojao se od teglja, plovka, dubinomjerske pamučne uzice i utega. Tegalj je služio za spuštanje plovka iza broda. U unutrašnjosti plovka bio je malen bubanj s kočnicom. Na bubnju je bio namotan jedan kraj dubinomjerske uzice, a drugi je visio ispod plovka i nosio uteg. Brod je, ne usporavajući brzinu, bacio plovak u vodu iza krme i hitro ispuštao tegalj, tako da plovak ostane nepomičan na mjestu. Od težine utega otvorila se kočnica, odmatala se uzica, i uteg je tonuo do dna. Kad je legao na dno, popustio je vlak na uzici, i kočnica se zatvorila. Plovak se zatim tegljem dovukao na brod, gdje se izmjerilo, koliko se odmotalo konopa, i tako se izmjerila dubina. Preciznost mjerenja nije bila ni kod ovoga dubinomjera naročita: izmjerena dubina je dubina mjesta, koje je ostalo daleko iza broda, a veoma je bilo teško dovući plovak na brod, kad je brod plovio većom brzinom. Ponekad se događalo i to, da se pri uvlačenju plovka ponovo otvorila kočnica; tada bi istekao čitav konop s bubnja.
Bolji je bio Ericsonov dubinomjer, koji se spuštao na tankom konopu izravno s broda. Sastojao se od jedne staklene cjevčice, kojoj je donja strana bila otvorena, a gornja zatvorena. Na otvorenom kraju nalazio se mali ventil, koji je propuštao vodu u cjevčicu, ali voda iz nje nije mogla izlaziti. Staklena se cjevčica uvukla u mjedenu zaštitnu cijev i vezala uz konop dubinomjera iznad utega. Kako je cijev tonula, rastao je tlak u moru, a voda je sve više prodirala i stiskala zrak u cjevčici. Kad se d. izvukao iz vode, izmjerilo se, koliko je vode prodrlo u cjevčicu, i po tome odredila dubina. Ta je vrsta dubinomjera bila dosta dobra. Dubina se mjerila neovisno о konopu, koji je mogao stajati i koso. Glavno je bilo, da olovo stigne do dna i izmjeri tlak vode. Jedini je nedostatak bio nesiguran ventil, jer je ponekad smanjivao ulazak vode u cijev ili je pak pri izvlačenju propustio svu vodu da iscuri, pa se iz vode izvukla prazna cijev.
Dubinomjeri sa žicom. Uvođenje parnog pogona zahtijevalo je, da se d. usavrši. To je s uspjehom proveo William Thomson (lord Kelvin), koji je postavio zadatak da konstruira dubinomjer, čiji će uteg brzo potonuti do dna, koji će sa sigurnošću odrediti dubinu i, konačno, koji će se dovući na brod bez teškoća, a da se ne mora smanjiti brzina broda.
Prvi se uvjet mogao riješiti smanjenjem otpora debelog i hrapavog konopa. Thomson je upotrebio tanku žicu, koja se u to doba izrađivala za glasovire. Prvi pokusi s glasovirskom žicom dali su izvrsne rezultate, a iskušani su na najbržem parobrodu toga doba Britannicu. Žicom se moglo mjeriti dubine do 130 hvati pri brzini od 16 čv. Žica je poslije toga propisana 1878 na svim dubinomjerima za brze parobrode.
Drugi uvjet (sigurno određivanje dubine) Thomson je riješio kao Ericson. Upotrebio je staklenu cjevčicu, kojom je mjerio tlak vode na morskom dnu, ali na donjoj otvorenoj strani cjevčice nije postavio nesiguran ventil, već ju je ostavio otvorenu. Pri mjerenju dubine voda, dakle, slobodno prodire u cjevčicu, a kad se dubinomjer izvlači iz mora, voda opet slobodno izlazi iz nje. Visina, do koje je voda prodrla u cjevčicu, prepoznaje se po promjeni boje unutrašnje stijenke, jer je namazana osobitom kemikalijom.
Treći uvjet djelomično je već ispunjen prvim rješenjem, jer glasovirska žica pruža u vodi i pri većim brzinama broda mnogo manji otpor nego kudjeljni konop. Budući da se žica ne može vući rukom, Thomson je upotrebio specijalno motovilo, koje se okreće sa dvije ručke, a žica veoma brzo namata. Bubanj istodobno sprečava, da se žica ne mrsi i ne stvara vitice. Baš to stvaranje vitica bio je najveći nedostatak glasovirske žice. Na mjestu, gdje se vitica stisne, i najtvrđa čelična žica puca već pri relativno slabom vlaku. Taj je nedostatak kasnije smanjen, jer se umjesto klavirske žice upotrebilo tanko čelično čelo, ispleteno od nekoliko veoma tankih čeličnih žica. Taj se prvi Thomsonov dubinomjer dosad neprekidno usavršavao. I sada se upotrebljava u svom konačnom obliku, često pod imenom »Kelvinov d.«
Današnji Thomsonov (Kelvinov) dubinomjer ima oko 10 kg težak uteg duguljasta oblika; u nj je utaknuta duga čelična šipka. Na donjem kraju uteg ima udubljenje za loj, u kojemu ostaje trag nanosa dna. Šipka je na vrhu svijena i tvori željezno oko. Za oko se veže tri metra dugo uže od manilske konoplje, a na nj se priveže mjedena cijev, koja je na gornjem i donjem kraju probušena. Cijev se s gornje strane može otvoriti i u nj umetnuti staklena cjevčica. Staklena je cjevčica veoma uska, s gornje strane zatvorena, s donje otvorena. Iznutra je obložena srebrnim kromatom smeđe boje. Kad se cjevčica s utegom spušta u dubinu, tlak neprekidno raste, a morska voda sve dublje prodire u nju i tlači zrak, koji se nalazi u cjevčici. Voda najdublje prodre u cijev, kad uteg dođe do morskog dna.
Natrijev klorid (Na Cl) iz morske vode djeluje na srebrni kromat (Cr O4, Ag) u cijevi i pretvara se u bijeli srebrni klorid. Reakcija je Cr O4 Ag + Na Cl = Ag Cl + Cr O4 Na. Natrijev kromat (Cr O4 Na) topi se u morskoj vodi i istječe zajedno s vodom, kad se dubinomjer izvlači iz mora, u cijevi ostaje samo bijeli srebrni klorid do one visine, dokle je prodrla morska voda. Po završenom mjerenju uteg se digne na palubu, otvori se mjedena cijev i iz nje izvuče staklena cjevčica. Cjevčicu treba tada položiti na graduiranu daščicu i na ljestvici pročitati dubinu na onom mjestu, gdje smeđi kromat naglo prelazi u bijeli klorid.
Žica je namotana na bubnju, koji ima dvije ručice. Ručice su u vezi s bubnjem preko vrpčaste kočnice. Kad se ručice pokrenu prema vanjskoj strani, kamo istječe žica, kočnica popusti i žica se slobodno odmata. Dok se odvija, žica je umjereno nategnuta, a napetost se kontrolira pomoću metalnog palca. Kad uteg stigne na morsko dno, žica naglo olabavi. To se na palcu odmah osjeti. Tada treba ručicama odmah uvlačiti žicu. Čim se ručice počnu okretati prema unutrašnjoj strani, kočnica se zategne i bubanj se okreće istom brzinom kao i ručice.
Ovako se Thomsonovim dubinomjerom mogu mjeriti dubine do 180 m pri brzinama do 15 ili 16 čv. Može se upotrebljavati i za velike dubine, ako brod stoji na mjestu, ali se tada ne upotrebljavaju staklene cjevčice, već se mjeri odmotana žica. Koliko se odmotalo žice, pokazuje kazaljka na okućju dubinomjerske sprave. Thomsonov d. ipak ima dva nedostatka: 1. za svaku izmjerenu dubinu troši jednu staklenu cijev (dakle, treba imati veoma mnogo cjevčica u rezervi), 2. točnost mjerenja smanjuje se pri većim dubinama, jer voda sve teže tlači zrak u zatvorenoj staklenoj cjevčici. Ljestvica, na kojoj se čitaju dubine, ima zbog toga za veće dubine sve gušću razdiobu.
Warluzelov dubinomjer nema toga nedostatka; na njemu dubinska ljestvica ima od početka do kraja jednoličnu razdiobu, jer konstrukcija počiva na principu Mareoteova zakona: »Količina plinova, koji se mogu utisnuti u neku posudu stalnog volumena, proporcijalna je tlaku, pod kojim se plinovi utiskuju.« Dubinomjer ima posudu za zrak stalnog volumena. Količine zraka, što ulaze u posudu prilikom spuštanja utega, proporcionalne su tlaku. Kad se uteg diže, zrak se opet širi, sve dok se unutrašnji tlak ne izjednači s vanjskim, atmosferskim.
Dubinomjer ima vanjsku (indikatorsku) cijev od prozirna celuloida s razdiobom od o do 200 m (skica, 1). Cijev je s donje strane zatvorena čepom na vijak, da se može otvoriti i očistiti. S gornje je strane stalno i čvrsto zatvorena, a kroz čep prolaze dvije kapilare: nivelatorska kapilara, odozgo sa zatvorenom kapicom na vijak, koja služi za regulaciju razine, i duga kapilara, koja je otvorena, doseže do dna celuloidne cijevi, a služi za dovod zraka, kad uteg tone, i kao odušnik, kad se uteg podiže. Indikatorska se cijev nalazi u tijelu utega, a drži je nepropusni čep i spiralno pero. Uteg ima s gornje strane otvor i kanal, kojim morska voda ulazi u nj.
Indikatorska cijev napuni se slatkom vodom do nivelatorske kapilare (skica, 2) i uvije čep. Zrak, koji je ostao u cijevi, ima normalni atmosferski pritisak. Kad uteg tone, zrak iz njegova tijela ulazi kroz dugu kapilaru u indikatorsku cijev i tlači zrak, koji se u njoj nalazio. Kad uteg stigne na dno, morska voda prestane ulaziti u nj, jer je unutrašnji tlak jednak vanjskom tlaku morske vode (skica 3).
Kad se uteg diže, vanjski pritisak pada, zrak se u indikatorskoj cijevi širi i potiskuje vodu kroz odušnu kapilaru (skica, 4). Istodobno iz utega izlazi u more i zrak, koji je ostao u njemu. Kad se uteg izvadi iz vode, zrak se prestane širiti, i voda u indikatorskoj cijevi ostaje na visini, koja odgovara izmjerenoj dubini. Razina te vode, gledana kroz ljestvicu, daje dubinu.
Warluzelov je dubinomjer dobar, ali upotrebljava se samo u francuskoj mornarici. Budući da poslije svakog mjerenja d. treba opet puniti slatkom vodom, drugi ga pomorci ne vole, jer se nerado služe staklenim pipetama za punjenje i laboratorijskim metodama rada.
U raznim mornaricama ima danas veoma mnogo vrsta dubinomjera i s bubnjevima na električni pogon, ali ipak gotovo svi više ili manje naliče na Thomsonov dubinomjer sa staklenim cjevčicama i s kemijskom naslagom na unutrašnjim stjenkama staklene cjevčice, a razlikuju se jedino konstrukcijom.
Veliki ratni brodovi imaju obično na svakom boku po jedan dubinomjer s bubnjem na električni pogon; žica se ispušta u more preko bočnice i »mačke«, koja se pomiče van broda po čelu, što vodi do kraja bočnice. Uređaj se vidi na slici; služi zato, da dubinomjersku žicu što više udalji od brodskog boka.
Mjerenje dubina zvukom nije nova zamisao. Arago već 1807 predlaže, da se širenje valova zvuka u vodi iskoristi za mjerenje velikih dubina. Utemeljitelj fizičke oceanografije, američki kapetan Maury, također je došao na tu zamisao i pokušao stvoriti zvuk na površini mora, da izmjeri vrijeme, dok se vrati jeka s morskog dna. U tome nije uspio, jer nije čuo »nikakva odgovora s dna«.
Princip mjerenja morske dubine zvukom sastoji se u tome, da se eksplozijom bombe, udarom malja ili vibracijama električne membrane proizvede na površini mora niz zvučnih valova. Ti se valovi u koncentričnim krugovima rasprostiru na sve strane oko izvora zvuka. Šire se i prema dnu, dođu do dna, gdje se odraze i kao valovi jeke vraćaju na površinu. Iz poznate brzine širenja zvuka u vodi i izmjerena vremena, koje je proteklo, dok je zvuk prevalio put od površine do dna i jeka od dna do površine, može se izračunati dubina mora.
Pri konstrukciji ove vrste dubinomjera trebalo je izmjeriti, kolika je brzina zvuka u vodi, i riješiti, kako će se izmjeriti veoma kratko vrijeme od nekoliko 1/10.000 dijelova sekunde.
Brzina zvuka u vodi. Colladon i Sturm su već 1827 ispitivali širenje zvuka u slatkoj vodi Ženevskog jezera pri temperaturi vode od 8° i ustanovili brzinu od 1445 m u sekundi. Njemački fizičar Böhm istraživao je 1912 fizičke osobine zvuka u akvariju u Kielu. Fessenden u USA i Florisson u Francuskoj bavili su se takvim ispitivanjima 1912 i 1914. Marti je 1919 u Cherbourgu izmjerio brzinu zvuka u morskoj vodi, koje je gustoća bila 1,0245, a temperatura 14,5°C, i ustanovio, da iznosi 1503,5 m/sek. Mnoga su kasnija istraživanja pokazala, da ta brzina ovisi о slanoći i temperaturi mora, о atmosferskom tlaku i о mnogim drugim okolnostima. Brzina je različita u raznim dubinama, jer ovisi о tlaku gornjih slojeva mora na donje. Brzina zvuka raste s temperaturom, slanoćom i tlakom. Ako je temperatura zraka 15°, a slanoća vode 34‰. brzina zvuka u morskoj vodi iznosi približno 1500 m/sek. Budući da temperatura mora pada prema dnu, a pritisak raste, utjecaji tih dvaju činilaca uzajamno se djelomično poništavaju.
Formula njemačkog oceanografa H. Maurera daje brzinu zvuka u morskoj vodi kao funkciju temperature t i slanoće Q: Vm/sek —1445,5+4,621 t—0,0452 t2+ (1,32—0,007 t) × (Q—35).
Engleski, američki i japanski hidrografski instituti izradili su numeričke tablice brzina kao funkcije temperatura, slanoće i dubine. Dubine izmjerene zvučnim dubinomjerima treba, dakle, uvijek ispraviti za iznose navedene u tablicama, kad se želi odlediti točna dubina mora.
Ako se grafički prikažu brzine zvuka u dubini u raznim morima (slika) iz krivulja se vidi, da brzina zvuka s povećanjem dubine najprije pada (to je posljedica pada temperature), a kasnije raste (to je rezultat porasta tlaka). Grafikoni ujedno pokazuju, da su brzine najmanje u dubinama između 1000 i 2000 m.
Mjerenje dubine bombicama (elektrolot). Postepeno se prešlo od mjerenja dubine konopom na mjerenje zvukom. Spočetka je zvuk korišten samo za oznaku trenutka, kad dubinomjer stigne do dna, a dubina se računala prema trajanju padanja bombice, koja je tonula jednoličnom brzinom. Tek je kasnije zvuk iskorišćen za samo mjerenje. Iako sada ima modernih ultrazvučnih dubinomjera, bombice se ipak još upotrebljavaju, jer ne zahtijevaju skupocjenih aparata ni instrumenata.
Tvornica Electro-acustic iz Kiela izrađuje osobite bombice za mjerenje dubine u obliku kaplje; one su tako izrađene, da u morskoj vodi tonu brzinom od 2 m/sek. Bombica eksplodira kad dodirne dno. Zvuk eksplozije čuje se na površini, i po tome se može odrediti, kad je bombica stigla na dno.
Budući da bombica tone jednoličnom brzinom od 2m/sek, dubina se može izračunati, ako se broje sekunde od trenutka, kad je bombica pala u vodu, pa do trenutka, kad se začuje eksplozija. Ako je, na pr., između ta dva trenutka proteklo 17 sek, dubina je 17×2=34 m.
Pri ovom se načinu mjerenja potpuno zanemaruje vrijeme, koje protekne, dok zvuk dođe od morskog dna do površine. Zvuk eksplozije može se primati i podvodnim mikrofonom, ali za one brodove, koji nemaju takvih mikrofona, tvornica je izradila obične mikrofonske kutije na kabelu, koji se preko ograde puste u more. Ako brod ne vozi i na njemu vlada tišina, može se i bez mikrofona običnim sluhom mjeriti dubina do 70 m (vrijeme 35 sek). U nekim se slučajevima detonacija na brodu čula i do dubine od 200 m. Bombice su bile dobro sredstvo za mjerenje malih dubina; za 1о sekunda izmjerila se dubina od 20 m.
Bombica, koja se naziva elektrolot (sl.) ima vanjsko okućje (2) od cinka, a unutrašnji omotač (11) od bakra. Između ta dva plašta nalazi se elektrolitična sol (10). Kad morska voda uđe u bombicu kroz otvore (13) i smoči elektrolitičnu sol (10), taj dio elektrolota postane galvanski izvor struje, ali elektroelement počne proizvoditi struju tek dvije sekunde poslije nakvašenja elektrolitične soli. Zakašnjenje služi kao osiguranje, da bombica ne eksplodira u ruci, ako slučajno pokisne na kiši.
Vanjsko cinčano okućje spojeno je kabelom (8) s nosačem (6) centralnog stupica (4), a unutrašnji bakreni plašt spojen je kabelom (19) s kapislom detonatora (12). S druge strane je kapisla spojena pomoću kabela s mostom (3), i na tom je mjestu prekinut krug struje.
Kad bombica dodirne dno glavom (17), utisne se stupić (4) i dodirne most (3). Zatvori se krug struje, upali se kapisla i detonator (12) eksplodira kroz otvor (9). Da se ne bi slučajno smočena bombica rasprsla u ruci, u njoj postoje još 3 različita osiguranja: 1. stupić (4) neprekidno potiskuje pero (7) prema dolje i tako sprečava, da se ne bi od slučajna pritiska stvorio kontakt između stupića i mosta; 2. šuplji i prazni bubanj (14) desnom je stranom svoje osovine čvrsto spojen s nosačem (15), a lijevom stranom osovine ulazi u usjek i tako sprečava, da se stupić ne utisne; kad bombica potone u dubinu od 4 m, pritisak vode stisne bubanj, osovina iziđe iz usjeka stupica, i bombica je spremna da se rasprsne, čim dodirne dno; 3. između vanjskog cinčanog i unutrašnjeg bakrenog plašta utisne se utikač (18), koji stvara kratki spoj između ovih dviju ploča i tako sprečava stvaranje struje kroz kapislu. Utikač se izvadi istodobno, kad se bombica baci u vodu. Ako se zbog velike dubine detonacija slabo čuje, može se zajedno privezati nekoliko bombica i istodobno baciti u more.
Böhmov dubinomjer. Budući da se zvuk u vodi širi velikom brzinom, mjerenje proteklog vremena u spravama, koje koriste zvuk za mjerenje dubine, treba vršiti s najvećom preciznošću.
Griješka u procjeni vremena od 1/100 sek odgovara prevaljenom putu zvuka od 15 m, a griješka od 1/1000 dijela sekunde odgovara putu od 1,5 m. Procjena proteklog vremena od 1/1000 sek, dakle, nije dovoljna za potrebe navigacije. Za točno mjerenje dubine zahtijevalo se pouzdano mjerenje 1/10.000 dijela sekunde, a tako se kratki razmaci vremena nisu mogli mjeriti nikakvim kronometrima.
Mnogi su konstruktori nastojali da nađu način, kako će izmjeriti tako kratko vrijeme. Prvi je našao izvrsno rješenje Böhm svojim kronomikrometrom od okruglog diska (sl.), koji je na obodu nazubljen. Okreće se oko tanke osovine u ležajima od rubina. Oko osovine diska namotano je tanko spiralno pero, jednim krajem pričvršćeno za bradavicu B na disku, a drugim krajem za osovinu. Disk ima na donjoj strani palac T. Kad je pero napeto, palac se naslanja na most M. Na prednjoj plohi diska smješteno je krilce K, što ga može privući elektromagnet E. Kad elektromagnet E privuče krilce K, onda se palac T nasloni na most i zatvori se krug mikrofona M. Na osovini namješteno je i malo zrcalo, koje se okreće zajedno s diskom. Na kutiji, u kojoj je smješten kronomikrometar, nalazi se reflektor, koji svijetli u zrcalo. Zrake se odrazuju u zrcalu i usmjere prema ljestvici, koja nije razdijeljena u dijelove vremena, već u metre, tako da pokazuje neposredno dubinu mora u metrima.
Kronomikrometar je smješten na zapovjedničkom mostu, a u podvodnom dijelu broda nalaze se dva mikrofona M i N, po jedan na svakom boku. Na mostu se nalazi i proizvođač zvuka. To je obarač, dug kabel za električno paljenje i bombica, koja se na kabelu spusti u vodu. Kad bombica eksplodira, zvučni val dopre do mikrofona M i prekine krug elektromagneta E. Elektromagnet ispusti disk, koji se pod snagom pera počinje okretati; početni impuls daje mu pero P. Akustički val, proizveden bombicom na površini mora, širi se prema dnu, odbija se i vraća kao jeka k mikrofonu N, gdje prekine krug elektromagneta E', koji u tom trenutku ispusti kočnicu C i zaustavi disk. Zajedno s diskom okretalo se i zrcalo, a kad se zaustavilo, osvijetlilo je na ljestvici onu brojku razdiobe, koja odgovara dubini. Izmjerena dubina ostaje osvijetljena na ljestvici, sve dok se ponovo ne ukopčaju oba elektromagnetska kruga. Tada elektromagnet E’ otvori kočnicu, a elektromagnet E vraća disk natrag u početni položaj, tako da se može mjeriti nova dubina. Za kontrolu točnosti postoji kontrolni kronomikrometar ugrađen u okućje dubinomjera, koji daje uvijek istu t. zv. kontrolnu dubinu.
Böhmov dubinomjer s maljem. Velika neprilika prvog Böhmova zvučnog dubinomjera bile su bombice, koje je trebalo spuštati sa zapovjedničkog mosta do dubine od oko 50 cm ispod površine mora. Nepraktičan posao i opasan teret na zapovjedničkom mostu. Böhm je zbog toga svoj dubinomjer neprekidno usavršavao i konačno izradio nov tip, koji je proizvodio zvuk maljem (sl.).
Električni malj smješten je u zvonastom okućju, koje je s donje strane zatvoreno membranom B. U unutrašnjosti nalazi se čelični malj C i spiralno pero P, koje potiskuje malj prema dolje. Elektromagnetski navoj E, kad se pobudi strujom iz brodske mreže, privuče malj i digne ga u gornji položaj. Dok je malj u tom položaju, dovoljna je relativno slaba struja, da ga zadrži. Kad se prekine struja, koja ga podržava, malj pod silom pera P udari o membranu B, koja zatitra i proizvede zvuk. Malj se može namjestiti ili neposredno na brodskom dnu ili u posebnoj komori, ispunjenoj slatkom vodom.
Indikator dubine. Böhm je, međutim, na ovom tipu dubinomjera izbacio i kronomikrometar, a umjesto njega upotrebio indikator (sl.) U indikatoru se jednolično pomiče duž ljestvice jedna svijetla točka takvom brzinom, da se doimlje kao svijetla crta, koja teče duž čitave ljestvice. Ako ta svijetla točka malo zatitra, stvori se dojam, kao da se svijetla linija prelomila na mjestu 13. Mjesto na ljestvici, gdje se ta svijetla crta prelomi, daje dubinu. Taj je indikator spočetka bio namijenjen zrakoplovima, ali se kasnije upotrebio i na brodovima. Funkcionira na slijedeći način: Zvuk električnog malja (1) djeluje na prvi mikrofon (2), koji prekine krug struje u elektromagnetu (3). Elektromagnet ispusti kotvu (4), koja se silom pera (6) počinje okretati oko osovine (5). Na osovini je smješteno zrcalo (5), koje se okreće zajedno s njom. S druge strane smještena je žarulja (7). Svijetlo žarulje prolazi kroz leće (8 i 9), pada na zrcalo (5) i odbija se na dubinsku ljestvicu (11). Zbog okretanja zrcala, svijetla se točka jednolično pomiče duž ljestvice. Leća (8) visi o jednoj tankoj staklenoj niti na kotvici elektromagneta, koji je u vezi s drugim mikrofonom (12). Kad jeka s morskog dna dopre do mikrofona (12), elektromagnet se pobudi i privuče kotvicu, a kotvica leću. Pomicanje leće (8) stvara titranje zrake, a na svijetloj crti podjele pojavljuje se titraj (13). Prva najveća kvačica toga titraja pokazuje dubinu.
Ovaj dubinomjer izmjeri samo jednu dubinu pa se zaustavi. Kotvicu (4) treba prije ponovnog mjerenja vratiti do magneta (3) i električnom strujom podići malj. Ovaj dubinomjer služi za mjerenje manjih dubina, jer udarac malja proizvodi slabe zvukove, koji ne dopiru u velike dubine. Za veće dubine još su se upotrebljavale bombice. Noviji tip bio je prerađen, tako da se dubine neprekidno mjere jedna za drugom, sve dok se aparat ne zaustavi.
Zvučni dubinomjer Atlas mjeri dubine neprekidno, sve dok se ne zaustavi. Vrijeme se mjeri pločom, koja se okreće jednoličnom brzinom. Motor (1) okreće osovinu (2) jednoličnom brzinom, koja se postiže preciznim električnim regulatorom. Pri svakom okretu kolo (3) utisne svojim palcem pero (4), a kad ono odskoči, prekine krug struje, koja drži malj. Pod silom pera malj udari u membranu i tako izazove zvuk u kutiji predajnika (5). Jeka s morskog dna vraća se к mikrofonu (6). Mikrofonsku struju pojačava dvocijevno pojačalo (7). Pojačana struja prolazi primamim navojem transformatora (8), a sekundarni navoj ovog transformatora spojen je sa dvije četkice i neonskom žaruljom (9). Neonska žarulja zasvijetli u trenutku, kad jeka stigne na mikrofon (6). Žarulja je smještena na prorez neprozirne ploče. U trenutku, kad prorez na ploči prođe kroz nul-položaj podjele (10), prekine se struja, koja drži malj, i on udari. Kad se jeka vrati, žarulja bljesne iza proreza, koji je u tom trenutku došao baš na ono mjesto podjele, koje odgovara dubini. Električni malj udara u jednakim intervalima trošeći pritom struju od 7,5 ampera. Jačina struje može se regulirati otpornikom, a na ampermetru se jasno razlikuje struja za podizanje malja i oslabljena struja, koja ga drži u gornjem položaju. Ovakvim se dubinomjerom mjere dubine do 250 m.
Zvučni dubinomjer »Atlas« za velike dubine ima sve dijelove kao u aparatu za mjerenje dubina do 250 m, a za veće dubine, osim električnog malja, ima i membranski predajnik.
Membranski se predajnik (sl.) sastoji od okućja, s donje strane zatvorena membranom (1). Ploče 2, koje su izrađene od čeličnih lamela, pričvršćene su s jedne strane za okućje, a s druge strane na membranu 1. Između ploča ostavljen je uski razmak. Oko ploča 2 omotan je navoj 3; njim prolazi izmjenična struja perioda 1050, koja će gvozdene ploče 1050 puta u sekundi uzajamno približiti i udaljiti. Ako je membrana 1 tako uređena, da u vodi vibrira sa 1050 titraja, nastat će u njoj rezonanca. Membrana će tada odašiljati prema morskom dnu svaki put, kad se ukopča struja, snažan zvuk frekvencije od 1050 titraja u sekundi.
Na indikatoru, koncentrično s krugom, po kojem se okreće neonska žarulja, smješten je i jedan krug s podjelom do 1000 m. Iznad tog drugog kruga okreće se bijela kazaljka 4 puta sporije od neonske žarulje. Na kutiji indikatora nalazi se prekidač s posebnim malim kazaljkama. Kad se mala kazaljka prekidača postavi »na plitko«, ukopčan je mali dubinomjer s maljem, a kad se postavi »na duboko«, proradi membrana i dio dubinomjera za velike dubine. Prilikom mjerenja velikim dubinomjerom treba promatrati samo bijelu kazaljku. U trenutku kad kazaljka prođe kroz nul-položaj, membrana odašilje zvuk. Jeka zvuka sluša se na slušalicama i pazi se, na kojoj se točki podjele nalazi bijela kazaljka, kad se začuje zvuk jeke. To mjesto daje dubinu. Ako treba mjeriti dubine veće od 1000 m, čim se začuje zvuk membrane, treba iskopčati dalje davanje zvukova, sve dok se ne začuje jeka. Pritom treba paziti, koliko je puta kazaljka prešla položaj nule (1000 m) i dodati ih izmjerenoj dubini.
Fessendenov dubinomjer služi za mjerenje zvukom dubina do 1000 m. Na slici prikazan je princip Fessendenova dubinomjera. Osovinu (1) s metalnim pločama (2 i 3) okreće elektromotor jednoličnom brzinom. Na ploči (2) smješten je mali segment (4) od izolatora. Krug struje (8), koja drži malj u gornjem položaju, prekida se u trenutku, kad izolator (4) dođe do čestice (6), i malj (10) udari u membranu.
Valovi jeke vraćaju se к mikrofonu (12) i pobuđuju struju u krugu telefona (11). Kad telefon ne bi bio kratko spojen s četkicama (7) i metalnom pločom (3), ne bi se u njemu čuo zvuk. Da se zvuk može čuti, treba pomaknuti četkice (7) do položaja, da se prekine kratki spoj : treba, dakle, okretati, sve dok četkice (7) ne dođu nad izolator (5), tako da jeka dođe u trenutku, kad izolator prijeđe ispod četkica. Četkice se mogu zakretati oko osovine (1) ručnim kolom (koje se na slici ne vidi). Kolom se traži jeka zakretanjem četkica. Na ljestvici, koja pokazuje dubinu i koja nije podijeljena u stupnjeve, nego u hvatove ili metre, vidi se kut, za koji su četkice zakrenute.
Ehometar proizvela je tvornica Echometer Gesellschaft u Kielu. Taj dubinomjer radi na slijedeći način (slika):
Motor (1) okreće jednoličnom brzinom osovinu (2), a dosta sporije i osovinu (3). Osovina (3) ima jedan palac (4), koji utiskuje opružni kontakt (5). Osovina (2) nosi na kraju okrugli elektromagnet (6), koji se okreće zajedno s njom. Elektromagnet (6; rotirajući elektromagnet) treba razlikovati od drugog elektromagneta (7), koji je nepomičan. Navojima oba elektromagneta protječe struja jednake jačine. Struja se dovodi na rotirajući elektromagnet preko četkica (8 i 9). Između oba elektromagneta nalazi se okrugla i čvrsta kotva (10), koja u svojoj sredini nosi osovinu kazaljki (11). Kad jedan od elektromagneta privuče kotvu, ona ostane priljubljena uza nj i onda, kad je i drugi elektromagnet pobuđen, i to zato, što je drugi elektromagnet na većoj udaljenosti. Ako se u prvom elektromagnetu prekine struja samo za najkraće vrijeme, kotvica će preskočiti i priljubiti se uz drugi elektromagnet. Ovo preskakivanje kotvice traje 1/1.000 dio sekunde. Na osovini (ii) nataknuta je kazaljka (12), prijenosnim zupčanikom (13) prenosi se okretanje deset puta sporije na kazaljku (14). Sve dok je kotva (10) priljubljena uz rotirajući elektromagnet, okreću se i kazaljke. Kad je kotva (10) priljubljena uz nepomični elektromagnet, kazaljke ostaju nepomične. Okretanje kazaljki uređeno je tako, da velika kazaljka izvrši jedan okret za 100 m dubine.
Struja nepomičnog elektromagneta teče od +pola izvora kroz vodič (15) u navoj (7), odatle vodičem (16) do kontakta (17) u okućju električnog malja i konačno na —pol.
Struja rotirajućeg elektromagneta teče od +pola izvora preko četkice (8) do navoja (18), četkice (9), preko vodiča (19) i ehoreleja na —pol. Kad palac (4) utisne kontakt (5), električni malj udari. Prilikom udarca otvori se kontakt (17) i za trenutak se prekine struja u nepomičnom elektromagnetu. Kotva preskoči na rotirajući elektromagnet i počne se okretati zajedno s njim i s kazaljkama. Kad jeka dođe k primaču, pobudi se mikrofonska struja, koja se pojača elektronskim cijevima i djeluje na relej. U trenutku dolaska jeke relej otvara kontakt (20) i za trenutak prekida struju u rotirajućem elektromagnetu. Kotva preskoči na nepomični elektromagnet i zaustavi se. S njom se zaustave i kazaljke na onoj točki ljestvice, koja odgovara izmjerenoj dubini. Kazaljke ostaju u tom položaju po prilici 6 sekunda, a zatim se vrate na nulu i mjerenje dubine počinje iznova. Dubinomjer, dakle, mjeri dubine od trenutka, kad ga uputimo, pa sve dok ga ne zaustavimo.
Mjerenje dubina ultrazvukom. Budući da se zvuk širi u koncentričnim krugovima na sve strane oko broda, jeka se vraća k mikrofonu sa svih strana. Dubinomjer, međutim, registrira samo jeku, koja prva stigne k mikrofonu; prema tome, ne mjeri dubinu, već daljinu od najbližeg mjesta, koje odrazuje jeku. Ako, na pr., brod plovi 200 m daleko od strme obale, a dubina je ispod njegova trupa 300 m, dubinomjer će pokazivati 200 m, a ne 300 m, jer će primiti jeku s obale prije nego s morskog dna. Taj se nedostatak nije mogao izbjeći kod dubinomjera, koji rade sa zvučnim valovima, jer se valovi zvuka ne mogu usmjeriti prema morskom dnu.
Zvučni se valovi, doduše, teoretski mogu usmjeriti u uskom snopu, kao valovi svjetlosti reflektorom, ali samo onda, kad je promjer izvora zvuka mnogo veći od dužine emitiranog vala. Budući da su zvučni valovi duži od 1,50 m, reflektori zvuka morali bi imati goleme promjere, a to nije izvedivo. Treba, dakle, što više skratiti dužinu valova i proizvesti t. zv. ultrazvuk, da se dobiju reflektori izvedivih promjera.
Ultrazvuk. Uho zdrava čovjeka može čuti zvuk od 1000 titraja u sekundi; to odgovara dužini vala od 1,50 m. Zvuk većeg broja titraja uho ne čuje; zbog toga se zove ultrazvuk. Ultrazvučni valovi frekvencije od 40.000 titraja u sekundi dugi su samo 30 mm. Oni se šire kroz vodu i stvaraju oscilacije vodenih čestica s jedne i s druge strane položaja ravnoteže, a ne izazivaju gibanja čitave mase.
Ta se osciliranja zovu elastični valovi. Najveća vrijednost titraja čestica zove se amplituda. Amplituda tih elastičnih valova ovisi o snazi izvora zvuka, odnosno ultrazvuka, i o sredini, kojom se valovi šire. Pri veoma jakoj emitiranoj snazi od y3 W i zvuka frekvencije 1000, čestice se gibaju 10 mikrona, a pri ultrazvuku frekvencije 40.000 perioda gibaju se samo 0,26 mikrona.
Što je frekvencija veća, valovi su kraći; uz reflektor iste veličine može se ultrazvuk usmjeriti u užem snopu. U tome ipak ima stanovitih granica, jer što su kraći valovi, veća je i apsorpcija u morskoj vodi, pa bi za mjerenje velikih dubina bila potrebna pretjerano velika energija. Ako se proizvedu ultrazvučni valovi dugi 3—4 cm, moći će se upotrebiti projektor s promjerom od 20 cm, koji se na brodu može smjestiti bez teškoća. Ako izvor ultrazvuka ima okrugao oblik, oko 90% energije odašilje se prema morskom dnu u čunu, kojemu se otvor a može izračunati odnosom: α=1,22 (λ/P), gdje je λ dužina ultrazvučnih valova, a P promjer projektora. Snop 50% jačine ima otvor od 30°.
Ako se za dubinomjer upotrebi projektor s promjerom od P = 20 cm i dužinom vala X = 3,5 cm, dobiva se snop a od 10°. Budući da dužinama valova od 3 do 4 cm odgovaraju frekvencije od oko 40.000 perioda, to se na brodu za mjerenje dubina ultrazvukom moraju proizvesti titraji takve vrste. Pitanje je bilo samo, kako će se na brodu proizvesti takav ultrazvuk. Rješenje su našli Rus Šilovski i Francuz Langevin.
Šilovski je zamislio, da se upotrebe elektromagnetski valovi od 40.000 perioda, koji u rađiotelegrafiji daju dužinu valova od 7500 m, i da se pretvore u elastične valove stezanjem i širenjem materijala, kroz koji prolaze u projektoru. Na temelju prijedloga Šilovskoga, Langevin je pomislio da upotrebi Duterov kondenzator, u kojem dielektrik mijenja obujam. Pri nabijanju obujam se povećava, a pri pražnjenju smanjuje. Ako se unutrašnji oklop kondenzatora čvrsto fiksira na dnu broda, vanjski oklop titrate titraje prenosi na morsku vodu u obliku elastičnih ultrazvučnih valova. Iako je zamisao bila dobra, ovaj se način nije mogao upotrebiti, jer bi za jača gibanja kondenzatorskog oklopa bili potrebni naponi od preko milijun volta.
Pieco-elektricitet. Langevin je 1924 predložio, da se za otkrivanje zaronjenih podmornica upotrebe pieco-električna svojstva kvarca, kojima će se dobiti jača titranja u projektoru pri mnogo manjim naponima struje.
Pojavu pieco-elektriciteta otkrili su 1880 Pierre i Jacques Curie. Ta je pojava sredina između električnih i elastičnih fenomena. Pieco-električna svojstva imaju neki kristali (kvarc, turmalin i dr.) i najlakše se tumače kod kvarca. Prirodni kristal kvarca ima oblik šestorobridne prizme, koja svršava dvjema šestorobridnim piramidama. Os О—O’ je optička os kristala. Ako se kristal presiječe ravninom, koja pada okomito na optičku os, dobiva se šestorokut, a njegove tri dijagonale AD, BE i CF zovu se električne osi (sl.).
Ako se iz kristala izreže tanka pločica, kojoj je ravnina okomita na jednu od električnih osi (na pr. pločica MN), i postavi između 2 metalna oklopa, pa se spoji galvanometrom, instrument pokazuje struju, ako se kvarc stisne oklopnim pločama. Tlačenjem kvarca stvara se dakle struja na oklopima. Obratno, ako se oklopi rastave i kristal kvarca oslobodi od pritiska, pločice se rastegnu, a elektroskop ponovo pokazuje otklon, ali ovaj put na obratnu stranu. Kvare, naime, pri tlačenju i rastezanju stvara elektricitet, koji se zove pieco-elektricitet.
Francuski fizičar Lippman dokazao je 1881 obratnu pojavu. Ako se između oklopnih ploča stvori razlika napona, kvarcova se pločica širi, a ako se promijeni smjer potencijala, kvarcova se pločica stiska. Kvare, prema tome, može pretvarati električne oscilacije u elastične vibracije i obratno. Pogodan je dakle za gradnju podvodnih ultrazvučnih reflektora.
Pieco-električni dubinomjer sastoji se od predajnika, projektora, amplifikatora i registratora. Pieco-električna svojstva koriste se u kvarcnom projektoru, koji služi za proizvodnju ultrazvučnih valova, jer se kristali kvarca pod izmjeničnom strujom frekvencije od 40.000 perioda šire i stiskaju 40.000 puta u sekundi. Vibriranje donjeg oklopa prenosi ultrazvučne titraje na vodu, pa se prema morskom dnu šire ultrazvučni elastični valovi brzinom od oko 1500 m/sek. Valovi se na dnu odraze i vraćaju kao jeka opet na isti projektor. Sad projektor služi kao prijemnik, jer se titranje donje ploče prenosi na kvare i pretvara u pieco-električnu struju, koju indikator ili registrator na zapovjedničkom mostu može zabilježiti.
Stiskanja i širenja kvarca veoma su malena. Čitavu pojavu zbog toga treba pojačati, a to se postiže rezonancom. Kvarcne pločice moraju biti takve debljine, da period njihovih vibracija odgovara periodu izmjenične struje. Osim toga, iznad kvarcnih pločica i ispod njih namještaju se čelične ploče, kojih dimenzije treba izračunati tako, da ploče i kvare zajedno vibriraju istim periodom kao kvarcna pločica. Tako izrađen projektor daje snažne elastične ultrazvučne valove i uz relativno nizak napon izmjenične struje.
Langevin je sagradio svoj projektor na tom principu (sl.). Projektor se sastoji od dvije čelične ploče, a između njih je slijepljen mozaik od kvarcnih pločica. Kvarcni mozaik ima ista svojstva kao i pločica. Donja čelična ploča vibriranjem proizvodi u tekućini izmjenično tlak i depresiju i tako stvara valove, koji se šire prema morskom dnu. Donja ploča (2) dodiruje vodu; prema tome ima potencijal zemlje. Gornja je ploča (5) dobro izolirana i zaštićena od vlage i u njoj napon dostiže 3000 volta. Projektor je smješten u sredini dužine broda, na brodskom dnu, pokraj kobilice, između dva brodska rebra, u zvonu i čvrsto je zatvoren. Tanki konus (4) ispunjen slatkom vodom ne smeta prelaženju valova, a štiti membranu od školjka i alga. Registrator je konstruirao francuski inženjer hidrograf Marti. Sastoji se od motora, rotora, kontakta i oscilografa.
Motor (3) okreće dugi rotor (5) jednoličnom brzinom. Pri svakom okretu rotor utisne kontakt (7) a poslije 2/10 sek naglo ga ispusti. U tom trenutku ultrazvučni valovi, pretvoreni u električnu oscilaciju, dođu u oscilograf, a pero ucrta jednu kvačicu. U trenutku, kad se valovi jeke vrate na kvarcov projektor, ovaj ih prima, pretvara u električnu oscilaciju i preko pojačala predaje oscilografu, koji na papiru zabilježi drugu kvačicu. Iz razmaka tih dviju kvačica (polazak zvuka i povratak jeke) može se na papiru odrediti dubina mora.
Papir, na koji se ucrtavaju dubine, jest duga vrpca, široka 15 cm i namotana na valjku. Valjak se polako odmata, a papir pomiče najprije iznad svijeće, gdje se ocrnjuje dimom, zatim preko češlja, koji u čađavi papir ucrtava ljestvicu dubine, i konačno ispod oscilografa, na kome se kvačice bilježe iglom. Na izlazu iz aparata papir prolazi kroz posudicu, u kojoj se fiksira čađa, a zatim se namata na drugi valjak. Ovaj dubinomjer neprekidno mjeri i bilježi 20 dubina u minuti, od trenutka, kad se uputi, pa sve dok se ne zaustavi, i to do 300 m dubine.
Pieco-električni dubinomjeri imaju nekoliko mana. Najveće su: i. osjetljivost kvarcnog mozaika, koji se od potresa i nagle promjene temperature razlijepi; 2. relativno mala energija, što je može odaslati pieco-električni projektor. Zbog tih nedostataka uveli su se oko 1930 magnetostrikcioni projektori.
Magnetostrikcioni dubinomjeri. Neki metali imaju svojstvo, da mijenjaju dimenzije pod djelovanjem elektromagnetskog polja. S druge strane, ti metali proizvode struju, ako se tlače i rastežu. Magnetostrikcija se, prema tome, može iskoristiti za proizvodnju ultrazvučnih valova, kao i za primanje valova jeke, pa je prikladna i za projektore dubinomjera. Magnetostrikcija se najjače očituje kod nikla, i zbog toga se u projektorima uvijek upotrebljava taj metal. Magnetostrikciona jezgra ima oblik koluta, koji je namotan od tanke niklene trake.
Budući da se u metalnim štapovima javljaju štetne Foucaltove struje, zbog kojih nastaju gubici energije, niklena je jezgra u projektoru podijeljena na veoma mnogo tankih listića. Oko jezgre ovijena je zavojnica, i kroz nju teče izmjenična struja, koja pobuđuje magnetostrikciju. I ovdje se, kao i kod pieco-električnih projektora, energija povećava rezonancom, pa se zbog toga frekvencija struje mora izabrati prema vibracijama jezgre. Magnetostrikcione dubinomjere uveli su u Engleskoj društvo Marconi i (gotovo istodobno) u Njemačkoj Atlas Werke.
Projektor se sastoji od cilindra, izrađena od tankih niklenih listića, i zavojnice, koja je namotana oko njega. Kroz zavojnicu se pušta izmjenična struja visoke frekvencije iz kondenzatora velikog kapaciteta. Magnetsko polje stvara promjene dimenzija cilindra, t. j. vibracije, koje se prenose na vodoravnu ploču, što služi kao vibrator. Vibratorska je ploča u dodiru s morskom vodom, pa svoje vibracije prenosi na vodu kao elastične ultrazvučne valove i upućuje ih prema dnu.
Na najnovijim tipovima cilindar je plosnat i širi, a ultrazvuk odašilje njegova vanjska površina. Zbog toga je jezgra smještena u metalnom zvonu, koje reflektira ultrazvučne valove prema morskom dnu u uskom snopu. Isti projektor obično služi i kao prijemnik valova jeke.
U magnetostrikcionim dubinomjerima upotrebljavaju se struje manje frekvencije, t. j. od oko 16.000 perioda; zbog toga su valovi duži. Budući da je promjer vibratora gotovo jednak dužini vala (oko 10 cm), snop, uperen prema dnu, širi je i dostiže kut do 40°.
Projektor se nalazi na brodskom dnu, a na zapovjedničkom mostu smješten je indikator dubine, koji može raditi s kazaljkom, svijetlom ili oscilografom, što crta dubine. Tih indikatora ima mnogo vrsta, ali u principu ne razlikuju se mnogo od onih, koji se upotrebljavaju kod zvučnih dubinomjera.
Točnost mjerenja dubine. Uspoređivanjem dubina, koje su izmjerene žicom, zvukom i ultrazvukom, ustanovilo se, da griješke u velikim dubinama ne prelaze 0,3%. Na 1000 m razlike iznose najviše 60 m, naravno pod uvjetom, da se istodobno mjere slanoća i temperatura mora i uzimaju u obzir potrebne korekture za brzinu zvuka pod tim okolnostima. Na malim dubinama ultrazvučni dubinomjeri daju točnost od 1 ili 2 dcm. Najnoviji ultrazvučni d. mjeri oko 350 dubina na minutu i time daje brodu golemu sigurnost u plovidbi. Ima i sasvim malih prijenosnih ultrazvučnih dubinomjera, koji se mogu smjestiti u obične čamce na vesla, a sastoje se od tri male kutije.
Usporedba zvučnih i ultrazvučnih dubinomjera. Dugi valovi zvuka (1,50 m) manje podliježu apsorpciji i zbog toga uz manju energiju prodiru do većih dubina. Pogodni su za mjerenje podvodnih pragova i uzdignutih dijelova dna, ali su nesigurni pri mjerenju dubokih kotlina i uskih kanjona, jer primaju jeke sa strmih padina.
Ultrazvučni dubinomjeri odašilju uže snopove valova i pogodniji su za mjerenje u hidrografiji, jer otkrivaju i najmanje nagibe na morskom dnu, a pogotovu dobro registriraju dna uskih i strmih kanjona. Zbog kratkoće valova, apsorpcija je mnogo veća, pa su za velike dubine potrebne prilično velike energije.
Ultrazvučne dubinomjere imaju sada svi ratni brodovi i većina trgovačkih brodova. Svi ti brodovi na svojim krstarenjima i putovanjima često mjere dubine u razmacima od jedne sekunde. Zbog toga se sada sve bolje poznaju oblici morskog dna, a pomorske karte postaju sve pouzdanije. Na oceanskim kartama popunjavaju se bjeline, gdje je dosad bilo dno nepoznato. Ultrazvučni dubinomjeri pridonose naglom razvitku batometrije i oceanografije, a osobito povećavaju sigurnost plovidbe. Brod, opremljen ovakvim dubinomjerom, može i pri gustoj magli noću opaziti približavanje obali, jer dubinomjer pokazuje ili čak i crta dizanje morskog dna.P. M.