Гидроакустические явления в океане.

Акустическое поле в любой точке формируется в результате таких процессов распространения акустических волн, как рефракция, интерференция, дифракция, отражение, рассеяния и затухание, описываемых в количественном виде с помощью гидроакустических характеристик: коэффициентов преломления, поглощения, отражения и рассеяния звука поверхностью, водными массами и дном.

Наиболее важные особенности распределения параметров акустического поля в районах Мирового океана при определенном взаимном расположении антенны ГАС и объекта относительно друг друга и границ среды для различного характера ВРСЗ (вертикального распределения скорости звука) получили название гидроакустические явления (см. таблицу).

В связи с тем, что в одном и том же океане могут существовать сразу несколько гидроакустических явлений, особую остроту имеет ретроспективная и текущая информация о пространственно-временной изменчивости поля скорости звука. При проектировании ГАС, планировании операций по поиску объектов и практическом использовании гидроакустической аппаратуры значение характера ВРСЗ позволяет наиболее эффективно использовать параметры известных гидроакустических явлений. Это один из важных в настоящее время путей увеличения фактической дальности действия ГАС в океане.

Получить представление о качественном характере распространения энергии акустического поля при различных гидроакустических явлениях можно, рассмотрев рисунок 9. Количественные оценки изменения потерь распространения в зависимости от расстояния даны на рисунке 10.

Важен вопрос о тонкой структуре акустического поля в глубоком и мелком морях. Это связано с тем, что мелкое море может иметь зоны тени, слой скачка, приповерхностный звуковой канал одновременно, т.е. условия распространения звука при наличии таких гидроакустических явлений в мелком море будут отличатся от условий в подобных гидроакустических явлениях в глубоководных районах океана.

Таблица - Гидроакустические явления в океане

Название	Физические причины	Результат влияния на уровень сигнала в точке приема
Зона акустической тени	Отрицательная рефракция акустических лучей	Уменьшение уровня сигнала более чем на 100 дБ
Слой скачка	Смена небольшой положительной рефракции лучей на резкую отрицательную	Уменьшение уровня сигнала на 20…30 дБ при переходе через горизонт слоя скачка
Приповерхностный звуковой канал (ППЗК)	Положительная рефракция лучей и их многократное отражение от поверхности	Увеличение до 8…10 дБ, а на частотах 5…10 кГц уменьшение до 3…4 дБ при шторме более 6 баллов или подо льдом
Подводный звуковой канал (ПЗК)	Регулярная смена положительной и отрицательной рефракции лучей полным внутренним отражением на горизонтах, где скорость звука больше минимального значения на оси канала	Увеличение до 10 дБ уровня сигнала на порядок расстояния по сравнению со сферическим законом
Дальние зоны акустической освещенности (ДЗАО)	Нерегулярная смена положительной и отрицательной рефракции лучей, полное внутреннее отражение от поверхности и дна моря при скорости звука у дна, большей, чем у поверхности	Значительная аномалия в поверхностном слое с периодическим чередованием зон повышенной интенсивности и тени до дистанций 2000…5000 км
Донная подсветка	Отрицательная и положительная рефракция лучей с отражением от дна океана	Некоторые увеличения уровня сигнала в зоне акустической тени
Мелкое море	Многократное изменение параметров отрицательной и положительной рефракций с многократным отражением от поверхности и дна моря	Самая высокая степень пространственно-временной изменчивости уровня и фазы сигнала с замираниями
Тонкая структура	Отрицательна и положительная рефракция лучей в микроканалах, приводящая к рассеянию и концентрации акустической энергии	Создание статической неопределенности в уровне сигнала и некоторая концентрация акустической энергии в тонких слоях
Донный звуковой канал	Рефракция акустических лучей и их многократное отражение от границ раздела сред	Увеличение до 5 дБ уровня сигнала при увеличении расстояния на порядок величины
Береговой клин	Регулярная смена положительной и отрицательной рефракции лучей полным внутренним отражением в глубоководном районе и отражением от границ разделения на прибрежном мелководном участке	Регулярное неравномерное отклонение уровня сигнала на величину 5…10 дБ по сравнению со значением акустического поля

Рисунок 9 – Гидроакустические явления при различном характере ВРСЗ (I), описываемые с помощью лучевой картины (II) а – зона тени при отрицательной рефракции; б – зона тени и освещенности при положительной рефракции; в – слой скачка и приповерхностный канал; г – дальние зоны и подводный звуковой канал; д – мелкое море.

Рисунок 10 – Гидроакустические явления при различном характере ВРСЗ (I), представленные с помощью графиков изменения уровней сигнала с расстоянием (II) а – зона тени при отрицательной рефракции; б – зона тени и освещенности при положительной рефракции; в – слой скачка и приповерхностный канал; г – дальние зоны и подводный звуковой канал; д – мелкое море.   1 – сферический закон затухания; 2 – при отрицательной рефракции; 3 – при положительной рефракции; 4 – приповерхностный звуковой канал; 5 – при донной подсветке; 6 – дальние зоны акустической освещенности; 7 – в подводном звуковом канале; 8 – закон 3/2 с учетом донной подсветки и многократных отражений от поверхности.

Дата добавления: 2015-12-07