Фізичні принципи створення гідроакустичних перешкод струменевими виходами газу з морського дна

Abstract

Метою роботи є визначення фізичного механізму генерації акустичних образів струменевих виходів газу з морського дна. Для досягнення зазначеної мети, досліджена залежність розсіювання і відбиття звуку у водному середовищі від частоти звуку та діаметра бульбашок. Розглянуто проблему формування газовими потоками метану, що виділяється з морського дна, природних акустичних перешкод. Показано, що в Чорному морі виявлено понад 5000 газових виходів. Вивчено просторові масштаби газових виходів у Чорному морі, що створюють природні акустичні перешкоди. Розглянуто теоретичні питання диференціації розсіювання і відбиття звуку від газових бульбашок різного розміру від частоти акустичних хвиль. На прикладі газових бульбашок, утворених поверхневим хвилюванням (розміри бульбашок вимірюються першими міліметрами) і бульбашок метанових газових струменів (характерні розміри бульбашок вимірюються практично сантиметрах), показані відмінності фізичних механізмів їх фіксації методами гідролокації. Зроблено висновок, що в частотному діапазоні 40-50 кГц газові струмені створюють мінімальні перешкоди. Наведено результати експериментальних робіт з вивчення гідроакустичних перешкод, створюваних газовими бульбашками з використанням гідролокації на робочій частоті 60 кГц. Експеримент, виконаний з використанням гідролокатора, генератора газових бульбашок, телекерованого підводного апарату. В якості цілі був задіяний аквалангіст.

The aim of the work is to determine the physical mechanism for generating acoustic images of jet gas exits from the seabed. To achieve this goal, the dependence of the sound scattering in water on the frequency of sound and bubble diameter is investigated. The problem of formation of gas streams of methane, which is released from the seabed - natural acoustic barrier, is considered. It has been shown that more than 5,000 gas exits have been identified in the Black Sea. The spatial scales of gas outlets in the Black Sea creating acoustic barrier are studied. The theoretical questions of the differentiation of scattering and reflection of sound from gas bubbles of different sizes, depending on the frequency of radar of a sonar, are considered. In the example of the gas bubbles formed by surface excitement (the dimensions are measured by the first millimeters) and bubbles of methane gas jets (the dimensions of the bubbles are measured in centimeters), the differences in the physical mechanisms of their fixation by sonar are shown. It has been shown that for gas jets, the frequency range of 40-50 kHz is least affected by the negative influence of hydroacoustic barrier generated by gas outlets from the seabed. The results of experimental work on the study of hydroacoustic barrier for hydroacoustic locators with a working frequency of 60 kHz, created by gas bubbles with a centimeter diameter are given. The experiment was carried out using a sonar, a gas bubble generator, a remote-controlled underwater vehicle. A diver was used as a target.