Файл: Прохоров, Е. С. Звуковая сигнализация судов на реках и водохранилищах учеб. пособие для студентов-судоводителей и плавсостава.pdf

10°, а для звуков более высокой частоты они имеют большую ве­ личину. При этом следует учитывать, что возможны случаи, когда сигнал, подаваемый обгоняющим судном, из-за наличия дифрак­ ции и отражений, может казаться приходящим спереди. Более точно направление на источник можно определить, используя при­ бор, искусственно увеличивающий базу между ушами.

Ухо способно также оценивать расстояние до источника звука. Это связано с уменьшением кривизны волнового фронта и интен­ сивности высокочастотных составляющих в спектре сигнала по мере удаления от источника звука.

Оценка местоположения источника звука имеет субъективный характер и существенно зависит от опыта и тренированности на­ блюдателя.

РА СП РО СТ РА Н ЕН И Е ЗВУКА В П РИ ВОДН ОМ СЛ О Е

АТМ ОСФ ЕРЫ

Дальность действия звуковой сигнализации сильно зависит от состояния приводного слоя атмосферы. Этот слой отличается по­ вышенной нестабильностью. Учесть все факторы, влияющие на ослабление звука в приводном слое чрезвычайно трудно, вследст­ вие чего данные, приводимые разными авторами по дальности слышимости сигналов, сильно отличаются друг от друга.

Ослабление звука в атмосфере определяется следующими при­ чинами: рефракцией звуковых лучей под действием градиентов скорости ветра и температуры, сферическим расхождением волн, рассеянием звуковой энергии на турбулентных пульсациях и других неоднородностях среды (капли воды, снег, пыль), погло­ щением звука за счет вязкости и теплопроводности среды, а так­ же молекулярным поглощением.

Рефракция звука под действием ветра и температуры

Наибольшее влияние на распространение звука оказывает ве­ тер. В приводном (приземном) слое атмосферы, т. е. до высот порядка десятков—сотен метров, скорость ветра, как правило, возрастает с высотой. Такое изменение скорости ветра с высотой объясняется трением воздушного потока о подстилающую поверх­ ность.

Поскольку скорость звука геометрически суммируется со ско­ ростью ветра, то при распространении сигнала по ветру скорость ветра прибавляется к скорости звука, при распространении про­ тив ветра—вычитается. Таким образом, когда звук идет по ветру, скорость звука возрастает с высотой. Вследствие этого звуковые лучи, распространяющиеся по ветру, будут загибаться книзу, уве­ личивая дальность слышимости, а лучи, идущие против ветра,

19

отклоняются кверху, уменьшая дальность действия сигнала. В по­ следнем случае может образоваться область звуковой тени, 'куда звуковые лучи не попадают совсем (рис. 4). Расстояние до обла­ сти тени возрастает с увеличением высоты источника и приемни­ ка звука над водой и с уменьшением градиента скорости ветра. Кроме того, оно существенно зависит и от угла между направле­ нием распространения звука и направлением ветра.

/Направление и

чтобы увеличить дальность действия звуковой сигнализации, не­ обходимо располагать источник и приемник звука как можно вы­ ше.

В реальных условиях резкой границы области тени не наблю­ дается, так как вследствие дифракции и отражения от воды, а также рассеяния энергии на турбулентных пульсациях звук в нее все же попадает. Примеры спада уровня силы звука сигналов судов с расстоянием для различных скоростей ветра при распро­ странении сигнала по ветру и против ветра приведены, па рис. 5. Именно из-за влияния рефракции кривые против ветра идут зна­ чительно круче, чем по ветру. Особенно хорошо это видно присравнении кривых 1 и Г , 2 и 2', снятых в каждом случае с одним и тем же источником и в одинаковых условиях.

Кривые спада уровня силы звука позволяют определять рас­ стояния, на которых может быть слышен сигнал. Например, при уровне помех 75 дб по кривым 2 и 2' .видно, что указанный уро­ вень звуковой сигнал имеет по ветру на расстоянии 1100 м, а про-

20

тив—500 ж. Указанные расстояния и определяют дальность слы­ шимости сигнала по ветру и против ветра при условиях, в кото­ рых снимались кривые спада.

На практике часто требуется знать уровень силы звука сигна­ ла под другими углами к направлению ветра. Эксперименты по­ казали, что уровни силы звука, измеренные в точках, расположен­ ных на одинаковом расстоянии вокруг источника, в первом при­

РисДб.’ Диаграмма распределения уровня --силы звука при ветре 10 м\сек на расстоя­ нии 750 м от источника звука.а’Направление ветра указано стрелкой. Точка И — местонахождение источника звука. Точка

О — центр окружности

круговая диаграмма, снятая на расстоянии 750 ж от источника при ветре 10 ж/сек. Уровень силы звука под каким-либо углом к направлению ветра определяется по отрезку прямой, соединяюще­ му источник с соответствующей точкой на окружности. Например,

с центром в источнике и радиусом, равном уровню помех.в ме­ сте приема сигнала, то по диаграмме можно будет судить, под какими углами к источнику звука сигнал будет слышен, а под ка­ кими нет. На рис. 6 пунктиром проведена окружность, соответст­ вующая уровню помех 65 дб. Для всех направлений, заключен-

22