способ определения глубины погружения подводного объекта известных геометрических размеров

Формула изобретения

1. Способ определения глубины погружения подводного объекта известных геометрических размеров, основанный на использовании явления дифракции волн, содержащий излучение звукового сигнала в водное пространство, прохождение им области наличия подводного объекта, прием и измерение сигнала, отличающийся тем, что излучение и прием осуществляют в широкой полосе частот, определяют частоту, на которой эффект затенения объектом излучателя исчезает, и по этой частоте рассчитывают глубину погружения объекта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении глубины объекта, имеющего периодическую структуру, для измерения используют диапазон частот, при котором длина волны превышает расстояние между сплошными составными частями объекта и соизмерима с общими размерами последнего.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидроакустики, в частности к определению глубины погружения подводного объекта при известных его геометрических размерах в горизонтальной плоскости гидроакустическими методами.

Широко известно в волновой теории явление дифракции волн [1] которое проявляется в огибании объекта волнами при определенном соотношении длины волны и геометрических размеров объекта. При этом может быть измерена такая длина волны, при которой исключается полностью явление затенения объективом источника волны, если этот объект расположен между источником и приемником.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи определения глубины погружения сплошных и имеющих периодическую структуру подводных объектов и их положения на линии, соединяющей излучатель с приемником, если излучатель находится вблизи поверхности, то приемник расположен на дне, а объект находится между ними.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что при использовании явления дифракции в условиях, описанных выше, измерение звукового давления на приемнике производится в широком диапазоне частот. При этом фиксируют значения частоты и определяют соответствующую ее длину волны, при которой эффект затенения объектом излучаемого сигнала исчезает, и по этой частоте определяют глубину погружения объекта. Если измеряется глубина погружения несплошного объекта, то измерения производят на частотах, при которых длина волны превышает расстояние между отдельными частями объекта.

На фиг. 1a представлено общее расположение объекта, излучателя и приемника в процессе измерения (1 приемник-гидрофон; 2 излучатель; 3 - подводный объект). На фиг. 1б представлена схема, поясняющая принцип измерения глубины, основанный на явлении дифракции звуковых волн при встрече их с объектом (h глубина объекта; D горизонтальный геометрический размер объекта; отклонение звукового луча вследствие дифракции; L₀ - расстояние от объекта до приемника, при котором дифрагирующие лучи сходятся; W отклонение дифрагирующих лучей на расстоянии L₀; H глубина водоема). На фиг. 2 представлена блок-схема измерительного тракта для реализации предложенного способа (1 гидрофон; 2 широкополосный усилитель; 3 анализатор спектра).

Осуществление способа возможно, если использовать явление дифракции, состоящее в огибании объекта звуковыми волнами. При этом, чем больше отношение длины волны l к размеру объекта D, тем больше отклоняется луч, заходя в область тени. На расстоянии L₀ лучи, огибающие объект, сойдутся в одной точке. Это будет соответствовать отклонению W=D/2 и частоте, при которой явление тени исчезает (F₀).

Из фиг. 1б следует:

где C скорость звука в воде.

В свою очередь L₀ H-h. Тогда глубина погружения объекта при его известных размерах рассчитывается по формуле: .

Излучатель 2 (фиг. 1) используется широкополосный и размещается вблизи поверхности. Излучаемые им звуковые колебания в зависимости от отношения длины волны к размерам объекта отражаются последним или огибают его. Последние принимаются гидрофоном 1 (фиг. 1а,б), усиливаются широкополосным усилителем 2 (фиг. 2) и регистрируются анализатором спектра 3 (фиг. 2). С его помощью и определяют частоту, начиная с которой исчезает эффект затенения.

Если подводный объект имеет в горизонтальной плоскости периодическую структуру (решетка, косяк рыб), то волны длиной менее расстояния между частями объекта будут свободно проникать через структуру. Тогда для определения глубины объекта необходимо использовать волны, длина которых превышает расстояние между частями объекта, т. е. использовать свойства дифракционной решетки. При этом длина волны должна быть соизмерима с общими размерами объекта.