Гидролого-акустические условия в районах эксплуатации ТПЛ

 

К гидролого-акустическим условиям относятся факторы, влияющие на параметры (потери) распространения звука от источника (обнаруживаемого надводного судна) и до приемной антенны ГАС ШП ТПЛ. К указанным факторам относятся:

-  вертикальное распределение скорости звука (ВРСЗ) в районе эксплуатации ТПЛ;

-  поглощение звуковых волн в воде;

-  потери при отражении от грунта в зависимости от структуры грунта (песок, ил, песок с илом, глина, камень, скальный грунт, кораллы и др.);

-  потери при отражении от поверхности в зависимости от уровня волнения.

Конкретные параметры, указанных факторов зависят от регионов эксплуатации ТПЛ, а ВРСЗ также зависит от сезонных и суточных климатических условий, наличия пресноводных стоков с побережья и глубины места.

Учет этих условий раньше (более 15 лет назад) практически не поддавался быстрому описанию и, соответственно, оценка потерь распространения звука либо проводилась по уравнению гидролокации (шумопеленгования) без учета указанных факторов или по приближенным номограммам в основном для глубоких морей [8, 11].

В настоящее время расчеты такого вида проводятся на базе компьютерных программ моделирования распространения звука в воде и дальности действия ГАС ШП в лучевом приближении, выполненных на основе базовых программ и алгоритмов разработанных в Акустическом институте [12]. Указанные программы уже более 10 лет применяются для модельных расчетов ГАС ШП в целях определения потерь распространения звука, значения аномалий и дальности действия ГАС в зависимости от выбираемых параметров гидролого-акустических условий. Для использования указанных программ обычно требуется знание инструкции по ее эксплуатации, так как в силу специфики программ необходим учет большого числа вариантов условий, параметры которых устанавливаются в программах вручную.

Расчеты дальности действия ГАС ШП ВЧ были проведены по типовой программе с учетом влияния гидролого-акустических условий (включая учет ВРСЗ, потерь на грунте в зависимости от типа грунта, потерь при контактах с поверхностью и влияние поглощения акустических волн), используемой на предприятии ОАО «Концерн «Океанприбор». Данная программа основана на лучевой компьютерной модели распространения звука в море разработки АКИН им. акад. Н.Н. Андреева [12]. Программа предназначена для расчета типовых гидроакустических средств ШП с линейными, плоскими и цилиндрическими антеннами.

Скорость звука увеличивается в более солёной и более тёплой воде, а также при большем давлении скорость также возрастает, то есть чем глубже, тем скорость звука больше. Разработано несколько теорий распространения звука в воде. В данной программе скорость звука рассчитывается по формуле Лероя [8]:

= 1492,9 + 3 (T − 10) − 0,006 (T − 10)² − 0,04 (T − 18)² + 1,2 (S − 35) − −0,01 (T− 18) (S − 35) + z / 61,

где c - скорость звука в метрах в секунду, T - температура в градусах Цельсия, S - солёность в промилле, z - глубина в метрах.

Считается, что эта формула обеспечивает точность 0,1 м/с дляТ< 20° и z< 8000 м.

ВРСЗ определялось исходя из анализа условий в типовых районах эксплуатации ТПЛ и в районах перспективных для освоения морского подводного туризма. Основными морскими регионами использования ТПЛ в настоящее время являются регионы тропических и субтропических морей. В эти регионы входят:

-  прибрежные регионы Карибского моря;

-  побережье Флориды;

-  прибрежные регионы греческого архипелага и Кипра;

-  прибрежные районы юго-восточной Азии (Филиппины, Индонезия);

-  прибрежные регионы морей Египта (Красное море).

Прибрежные зоны навигации ТПЛ, как правило, осуществляется в бухтах, заливах или в зоне коралловых рифов (шельфовые зоны) с максимальной глубиной дна 50-100 м. Как правило, в этих районах также наблюдается очень оживленное судоходство малотоннажных и среднетоннажных судов: туристических, каботажных и рыболовных.

ВРСЗ в таких регионах в туристический сезон определяется:

)   Высокотемпературными градиентами в результате чего у поверхности скорость звука, в большинстве случаев, имеет большее значение, чем на глубине из-за эффективного прогревания верхних водных слоев. [8]. Вариант ВРСЗ для такого региона приведен на рисунке 7а.

)   Комбинацией влияния прогрева верхних слоев и наличием пресноводных стоков, из-за которых понижается соленость верхних слоев и на небольшой глубине возникают положительные приповерхностные градиенты скорости звука, с ростом глубины переходящие в отрицательные градиенты, определяемые прогревом верхних и средних слоев. Такое распределение скорости звука является одним из сложных для работы гидроакустических средств, поэтому его тоже надо учитывать при расчетах дальности действия ГАС ШП ВЧ. Типовой ВРСЗ для такого района приведен на рисунке 7б.

)   Вариант с положительным градиентом ВРСЗ нужно также учитывать при проведении расчетов, так как такой тип ВРСЗ может проявляться в перспективных для использования ТПЛ северных морях (Балтийском, Северном морях, шхерных зонах Скандинавии, как правило, в местах исторических сражений и археологических находок). Гидрология в этих местах характеризуется охлаждением верхних слоев моря в холодные сезоны, что приводит к уменьшению скорости звука в указанных верхних слоях. И, наоборот, с увеличением скорости звука у поверхности в летние сезоны. Учитывая, что современные ТПЛ эксплуатируются в сезон спокойного моря, максимальное волнение, закладываемое в программу, не превышало 3 баллов.