// Вие четете...

Акустика на морето

Какво наричаме рефракция на звуковите лъчи?

Рефракция на звуковите лъчи в морето.

При разпространение на звуковите лъчи в акустически не еднородна среда освен поглъщане, разсейване и свързаната с тях реверберация се наблюдава и изкривяване на траекторията на звуковия лъч, което се нарича рефракция. Това явление не се наблюдава в акустически еднородна среда. Характера на рефракцията се определя от знака и величината на градиента на скоростта на звука. Най-голям градиент на скоростта на звука се наблюдава във вертикална плоскост, поради което в тази плоскост се наблюдава и най-голяма рефракция. Рефракцията в хоризонтална плоскост може да не се взема под внимание в разчетите, ако се разглеждат разстояния от порядъка на няколко десетки километра.
В зависимост от наблюдаваното в морето вертикално разпределение на скоростта на звука (градиент на скоростта на звука) може да се отделят четири типа рефракция.
Първи тип – положителна рефракция, наблюдава се при повишаване на скоростта на звука с дълбочината (положителен градиент на скоростта на звука).
Втори тип – отрицателна рефракция, наблюдава се при намаляване на скоростта на звука с дълбочината (отрицателен градиент на скоростта на звука).
Трети тип – изменение на положителната рефракция в повърхностния слой, в който скоростта на звука нараства с дълбочината и към отрицателна в долния слой в който скоростта на звука се намаля с дълбочината (преход от положителен градиент на скоростта на звука към отрицателен).
Четвърти тип – подводно звуков канал, наблюдава се при намаляване на скоростта на звука в повърхностния слой и увеличаване в долния (преход от отрицателен градиент на скоростта на звука към положителен).
При оценка далечината на действие на хидроакустичните системи наравно с рефракцията е необходимо да се отчита отразяването на звуковите лъчи, както от повърхността на морето, така и от дъното.
Положителна рефракцията.
Този тип рефракция се наблюдава при нарастване на скоростта на звука с дълбочината. При този тип рефракция не се създават рефракционни ограничения в далечината на разпространение и в не поглъщаща среда сигналът би могъл да се чуе във всяка точка, но вследствие на поглъщането и на не пълното отразяване от повърхността сигналът постепенно затихва.
Отрицателна рефракцията.
Този тип рефракция се наблюдава при понижаване на скоростта на звука с дълбочината. Зоната, намираща се зад пределите на лъча, който изпитва пълно вътрешно отражение от самата повърхност на морето се нарича зона на акустична тъмнина, тъй като всички лъчи изпитващи рефракция до отразяването си от дъното преминават преди тази зона.
Изменение на положителната рефракция в повърхностния слой към отрицателна в долния слой.
Този тип рефракция се наблюдава при увеличаване скоростта на звука в повърхностния слой и нейното намаляване от долната граница на този слой до дъното. Такъв характер на вертикално разпространение на скоростта на звука преди всичко е свързан с наличието на изотермия в повърхностния слой, при който за сметка на влиянието на налягането на скоростта на звука се наблюдава в този слой вода положителен градиент.
Условията на разпространение на звука зависят от положението на източника на излъчване, намира ли се той в повърхностния изотермичен слой или е по-ниско от него.
При нахождение на източника на звука в повърхностния изотермичен слой разпространението на звука в него ще е за сметка на многократно отражение на лъча от повърхността на морето при тяхното пълно вътрешно отражение в изотермичния слой. При достатъчната му дебелина възниква своеобразен при повърхностен подводно звуков канал.
На долната граница на изотермичния слой, явяващ се и долна граница на при повърхностния канал се наблюдава явлението разцепване на звуковия лъч, изпитващ пълно вътрешно отражение на тази граница. Този лъч излизайки от излъчвателя и достигайки до слоя на пълно вътрешно отразяване се раздвоява. Горната му половина се извива към повърхността на морето, а долната към дъното, образувайки зона на сянка. Тази зона също се нарича и зона на полусянка.
С намаляване на дебелината на изотермичния слой, а също и с намалението на изменението по вертикала на скоростта на звука в при повърхностния слой ефектът на при повърхностния канал постепенно ще изчезва. При постоянство на скоростта на звука в повърхностния слой разпространението на звука на големи разстояния ще е за сметка на лъчите отразени от повърхността и дъното.
При нахождението на излъчвателя по-ниско от изотермичния слой се наблюдават рефракционни ограничения в цялата дебелина на водата. Границата на зоната на тъмнина ще се създава от лъчите претърпели „разцепване“ на долната граница на изотермичния слой. Горната половина на лъча се изкривява към повърхността на морето, отразява се от нея и тръгва към дъното, ограничавайки зоната на сянка.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар