Гідраакустыка

Гідраакустыка — раздзел акустыкі, які вывучае выпраменьванне, прыём і распаўсюджванне гукавых хваль у рэальным водным асяроддзі (ў акіянах, морах, азёрах і г. д.) для мэт падводнай лакацыі, сувязі і т. п.

Галоўная асаблівасць падводных гукаў - іх малое згасанне, з прычыны чаго пад вадой гукі могуць распаўсюджвацца на значна вялікія адлегласці, чым, напрыклад, у паветры.

Акрамя згасання, абумоўленага ўласцівасцямі самай вады, на далёкасць распаўсюджвання гукаў пад вадой уплываюць рэфракцыі гуку, яго рассейванне і паглынанне рознымі неаднастайнасцямі асяроддзя.

Рэфракцыі гуку (скрыўленне шляху гукавога прамяня)

Хуткасць распаўсюджвання гуку змяняецца з глыбінёй, прычым змены залежаць ад часу года і дня, глыбіні вадаёма і шэрагу іншых прычын.

Гукавыя прамяні, якія выходзяць з крыніцы пад некаторым вуглом да гарызонту, выгінаюцца, прычым кірунак выгібу залежыць ад размеркавання хуткасцей гуку ў асяроддзі:

• летам, калі верхнія пласты цяплей ніжніх, прамяні выгінаюцца дадолу і ў большасці адлюстроўваюцца ад дна, губляючы пры гэтым значную долю сваёй энергіі;
• зімой, калі ніжнія пласты вады захоўваюць сваю тэмпературу, паміж тым як верхнія пласты астуджаюцца, прамяні выгінаюцца дагары і шмат разоў адбіваюцца ад паверхні вады, пры гэтым губляецца значна менш энергіі. Таму ўзімку далёкасць распаўсюджвання гуку больш, чым улетку.

Вертыкальнае размеркаванне хуткасці гуку (ВРХГ) і градыент хуткасці аказваюць вызначальны ўплыў на распаўсюджанне гуку ў марском асяроддзі. Размеркаванне хуткасці гуку ў розных раёнах Сусветнага акіяна розна і змяняецца ў часе. Адрозніваюць некалькі тыповых выпадкаў ВРХГ:

• ізатэрмія
• дадатная рэфракцыя
• адмоўная рэфракцыя
• неаднароднае размеркаванне

З прычыны рэфракцыі могуць утварыцца мёртвыя зоны - вобласці, размешчаныя недалёка ад крыніцы, у якіх чутнасць адсутнічае.

Наяўнасць рэфракцыі можа прыводзіць і да павелічэння далёкасці распаўсюджвання гуку - з'яве звышдалёкага распаўсюджвання гукаў пад вадой.

Рассейванне і паглынанне гуку неаднастайнасці асяроддзя

На распаўсюджанне гукаў высокай частоты, калі даўжыні хваляў вельмі малыя, аказваюць уплыў дробныя неаднастайнасці, звычайна наяўныя ў натуральных вадаёмах: бурбалкі газаў, мікраарганізмы і г. д.

Гэтыя неаднастайнасці дзейнічаюць дваякім чынам: яны паглынаюць і рассейваюць энергію гукавых хваляў. У выніку з павышэннем частаты гукавых ваганняў далёкасць іх распаўсюду скарачаецца. Асабліва моцна гэты эфект прыкметны ў павярхоўным пласце вады, дзе больш за ўсё неаднастайнасцей.

Рассейванне гуку неаднастайнасцямі, а таксама няроўнасцямі паверхні вады і дна выклікае з'ява падводнай рэверберацыі, якая суправаджае пасылку гукавога імпульсу: гукавыя хвалі, адлюстроўваючыся ад сукупнасці неаднастайнасцей і зліваючыся, даюць зацягванне гукавога імпульсу, якое працягваецца пасля яго заканчэння.

Межы далёкасці распаўсюджвання падводных гукаў гэтак жа абмяжоўваюцца ўласнымі шумамі мора, якія маюць дваякае паходжанне:

• частка шумоў узнікае ад удараў хваль на паверхні вады, ад марскога прыбоя, ад шуму перакочваць галькі і т. п.;
• іншая частка звязана з марской фаунай (гукі, якія вырабляюцца гідрабіёнтамі: рыбамі і іншымі марскімі жывёламі). Гэтым вельмі сур'ёзным аспектам займаецца біягідраакустыка.

Ужыванне гідраакустыкі

Гідраакустыка атрымала шырокае практычнае прымяненне, бо ніякія віды электрамагнітных хваль не распаўсюджваюцца ў вадзе (з прычыны яе электраправоднасці) на колькі-небудзь значныя адлегласці, і гук таму з'яўляецца адзіным магчымым сродкам сувязі пад вадой.

Для гэтых мэтаў карыстаюцца гукавымі частотамі ад 300 да 10000 Гц і ўльтрагукамі ад 10000 Гц і вышэй. У якасці выпраменьвальнікаў і прымачоў у гукавой вобласці выкарыстоўваюцца электрадынамічныя і п'езаэлектрычныя выпраменьвальнікі і гідрафоны, а ва ўльтрагукавой - п'езаэлектрычныя і магнітастрыкцыённыя. Акрамя гукападводнай сувязі гідраакустыка ўжываецца для:

• Выяўлення шумавых сігналаў і вызначэння напрамкі на іх;
• Выпраменьвання акустычных сігналаў, выяўлення адлюстраваных сігналаў і вызначэння каардынат;
• Класіфікацыі выяўленых сігналаў

Найбольш істотныя прымянення гідраакустыкі

• Для вырашэння ваенных задач;
• Марскі рух;
• Гукападводная сувязь;
• Рыбапашуковая разведка;
• Акіяналагічныя даследаванні;
• Сферы дзейнасці па засваенні багаццяў дна Сусветнага акіяна;
• Выкарыстанне акустыкі ў басейне (дома або ў трэніровачным цэнтры па сінхронным плаванні)
• Падрыхтоўка марскіх жывёл.

Гідраакустычная прылады

Ужыванне гідраакустыкі рэалізуецца з дапамогай гідраакустычных сродкаў. Гідраакустычная прылада ўяўляе сабой тэхнічную прыладу або сукупнасць прылад, прынцып дзеяння якіх заснаваны на выкарыстанні акустычных хваль у водным асяроддзі. Да гідраакустычных прылад можна аднесці:

• Гіраакустычныя комплексы;
• Рэхалоты - з'яўляецца разнавіднасцю гідралакатара больш вузкага прызначэння;
• Гідралакатары;
• Шумапеленгатары (пасіўная прылада падводнага назірання) - вызначае кірунак крыніцы шуму.

Гл. таксама

• Рэфракцыя

Спасылкі

• Статья «Гидроакустика» Архівавана 26 снежня 2013. в БСЭ, 3-е изд.