ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 194
Скачиваний: 0
мальным количеством слоев с постоянными вертикаль ными градиентами, иными словами, кривая может быть заменена ломаной. Выделим й “і слой и применим к нему положение общей акустики о том, что траектория зву кового луча в слое с постоянным градиентом скорости
Рис. |
23. |
Изменение положительной рефракции звуковых лучей |
|||
в море |
на |
отрицательную. Постоянство |
или возрастание |
темпера |
|
туры |
воды |
(возрастание скорости звука) |
с глубиной до |
горизонта |
|
|
|
|
слоя скачка с последующим убыванием |
|
|
звука |
(gCl = |
const) |
представляет |
собой дугу окружно |
|||
сти |
радиуса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D __ |
Сі |
(3.70) |
|
|
|
|
|
1 |
g C i cos д г' |
||
|
|
|
|
|
|||
где |
|
|
R t — радиус |
кривизны |
траектории і-го лу |
||
|
|
|
ча; |
|
|
|
|
|
|
|
Сі — скорость звука; |
|
|||
gct |
Сг —C;_j |
|
|
|
|
||
|
----- ----------градиент скорости звука; |
||||||
|
|
|
Рі — толщина слоя; |
на границе і-го слоя. |
|||
|
|
|
Ѳг — угол скольжения |
||||
|
По |
рис. |
24: |
|
|
|
|
|
|
|
|
г- |
= |
ф |
( 3 -7 | > |
где |
г,— горизонтальное |
приращение траектории звуко |
|||||
|
|
вого луча |
в і-м слое; |
|
|||
123
Рис. 24. Участок траектории звукового луча в (-м слое
giSMBaiiiiasKsgsssssss
го 30 4050 70 100 |
ZOO 300400500 1000 20003000 5000 /0000 |
|
ff, и |
Рис. 25. Номограмма для определения горизонтальных приращений траекторий звуковых лучей [56]
129
, |
+ »i-1 |
'ср — |
2 |
— средний угол скольжения луча при прохождении
г-го слоя.
Формула (3.71) номографирована (рис. 25).
Общая траектория звукового луча, проходящего че рез все слои, может быть представлена сопряжением дуг окружностей радиусов Ri, получающих в каждом слое горизонтальное приращение Г{. Следовательно, задача по расчету траектории звуковых лучей сводится к опре делению скорости распространения звука в морской воде на различных горизонтах и определению углов скольжения при всех пересекаемых горизонтах.
Первая часть задачи решается с помощью методов, изложенных выше, для решения второй части обратимся
к уравнению |
(3.68), |
которое |
представим |
в следующем |
|||||||
виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С, |
|
__ С 2 __ |
|
__ |
__ |
Сі |
|
(3.72) |
||
|
cos öt |
cos 02 |
cos Ѳ2 |
' ' ‘ |
cos |
Oj ’ |
|||||
|
|
||||||||||
где Ch |
C2, |
C3 , |
Ct — скорости звука; |
|
|||||||
|
Ѳь Ѳ2) |
Ѳ3........— углы |
скольжения |
на |
грани |
||||||
|
|
|
/■> |
|
це |
1, 2, |
3, |
..., |
г-го слоя. |
||
Обозначим |
• |
= X, |
где х — величина, |
численно |
|||||||
* |
|||||||||||
равная |
|
COS О/ |
для |
данного |
луча скорости зву |
||||||
критической |
|||||||||||
ка С0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
Сі |
__ р |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
COS Ö; |
0 |
|
|
|
|
||
или |
|
|
|
COS ѳг = -£l . |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
(3.73) |
||||
В выражении (3.73) скорость звука Сі можно предста вить как
Сі — С0— ACh |
(3.74) |
где АС; — разность между критическим значением ско рости звука для данного луча С0 и скоро стью звука на соответствующем горизонте £*•
130
Т огда |
|
|
cos9(. = |
1 — ^ ß l , |
(3.75) |
Уравнение |
(3.75) |
позволяет |
определить критическую скорость звука для данного луча, если известны скорость звука и угол скольжения хотя бы на одном из пересекаемых лучом горизон тов (таким углом скольжения может быть угол выхода луча из источника звука, угол отра жения от поверхности океана, от дна или угол скольжения при пересечении любого другого ха
рактерного |
горизонта). Состав |
||
ленная |
на |
основе |
уравнения |
(3.75,) |
номограмма |
приводится |
|
на рис. |
26. |
|
|
Определив критическую ско рость звука С0 для данного луча
и образовав |
разности |
АС*= |
|
= Со — Сі, по |
той |
же |
формуле |
(3.75) определим |
все остальные |
||
углы скольжения 6і, необходимые
для |
определения |
по |
формуле |
|||
(3.71) |
горизонтальных |
прираще |
||||
ний траектории |
звукового |
луча |
||||
в каждом слое. |
Результаты |
вы |
||||
числений |
представляются в |
виде |
||||
графика, |
ось |
ординат |
которо |
|||
го является осью глубин, |
ось |
|||||
абсцисс — осью |
расстояний |
Д і — |
||||
— S C - |
Табл. |
8 |
иллюстрирует |
|||
расчеты |
верхнего |
предельного |
||||
луча, вышедшего вверх из источ ника звука, который находится на глубине 5 м.
Ослабление звука при распро странении. Говоря о распростра нении звука в океане, необхо димо указать, что только малая
Ito -В
ч г г |
г |
-1 |
S |
-!Л• |
- - |
|
>* |
|
|
F5 |
|
|
|
ч |
|
R |
|
|
о |
|
|
* |
|
|
|
-В |
|
а - - -ssf. |
|
||
•сз*»- |
«5 |
|
|
'«О Ö* |
|
||
В-Й
Ь-В I
о- •
1
I I
I
со |
Г- |
1 |
§ |
t |
|
іо_ СЭ' |
_ |
|
О • |
Ь - - |
|
О
X
1 |
• —‘ta |
|
аS |
^ |
Со |
< |
«3 |
131
Т а б л и ц а 8
|
Расчет траектории |
верхнего |
предельного |
луча, |
вышедшего |
|||||||||
|
из источника |
звука, |
который находится |
на |
глубине |
5 |
м |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С о = |
1508,1 м/с |
|
|
||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
>>5? |
|
|
|
|
|
' О* |
|
|
|
|
|
|
|
c о 2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
et Ä |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* ^ |
ü»H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
2 ^ |
X £ о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 * |
« |
|
|
|
|
|
|
|
о |
^ |
|
|
|
s |
Л |
|
|
|
|
|
|
|
|
со |
|
I |
|
|
|
oj 2 |
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 « |
« н _ |
||
|
|
|
|
|
|
л |
7 |
U |
|
|
|
X £» |
H_ О |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
X5 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
2 |
О* |
|
|
|
|
о ;:4 |
||
|
Я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
aS -£< ^еч |
|||
§■ |
|
у |
|
§* |
II |
О |
|
|
|
|
0 -3 |
ST |
||
а* |
|
|
и и* |
|
|
|
|
О ca |
>> |
|||||
U |
Н |
|
О |
|
<1 |
|
|
|
|
|
|
|||
0 |
16,81 |
34,04 |
1508,1 |
0,0 |
1508,1 |
0,0 |
0°00' |
|
|
5 |
|
190 |
||
5 |
16,00 34,09 1506,0 |
|
1506,1 |
2,0 |
2° 59' |
1°30' |
190 |
|||||||
0,1 |
3°33' |
5 |
|
380 |
||||||||||
10 |
15,52 34,02 1504,1 |
0,2 |
1504,3 |
3,8 |
4°07' |
80 |
||||||||
5°20' |
15 |
|
460 |
|||||||||||
25 |
13,61 |
|
|
|
0,4 |
1498,4 |
9,7 |
6°33' |
160 |
|||||
34,02 1498,0 |
7°46' |
25 |
|
620 |
||||||||||
50 |
10,89 34,01 |
1488,9 |
0,9 |
1489,8 |
18,3 |
9°00' |
180 |
|||||||
10°02' |
25 |
|
800 |
|||||||||||
75 |
8,20 34,01 |
|
|
1,3 |
1480,1 |
28,0 11°05' |
140 |
|||||||
1478,8 |
12°02' |
25 |
|
940 |
||||||||||
100 |
5,60 34,00 1468,2 |
1,8 |
1470,0 |
38,1 |
12°58' |
115 |
||||||||
|
|
|
|
1055 |
||||||||||
200 |
3,01 |
33,97 |
1457,4 |
3,6 |
1461,0 |
47,1 |
|
13°40' |
100 |
420 |
||||
14°23' |
|
|
|
|
1475 |
|||||||||
П р и м е ч а н и е . |
Скорость |
звука рассчитана |
по |
формуле |
(3.58) |
|||||||||
с помощью Океанологических |
таблиц |
Н. Н. Зубова |
[24]. |
|
|
|||||||||
часть излученной звуковой энергии достигнет заданной точки. Происходит это по двум причинам:
а) энергия распределяется на все возрастающие по мере удаления от источника звука поверхности (потери на расширение фронта волны);
б) энергия частично поглощается средой вследствие ее вязкости, частично рассеивается неоднородностями среды: пузырьками воздуха, взвешенными микроорга низмами и частицами (потери на затухание).
Оба вида потерь в совокупности составляют потери при распространении, которые характеризуют среду в
132
