Питання 58

1. Геометрична дальність дії гас у випадках елементарних типів вршз.

Відомо, що дальність обмежена рефракцією є геометричною дальністю.

Розглядаючи геометричну дальність, слід мати на увазі, що імітацією ХС ГА станції в цьому випадку є - сімейство променів, що дискретно (з деяким кроком) розташовані в секторі, який відповідає розкриву ХС (або сектору сімейства ХС) по рівню 0,7 поблизу акустичної осі ГАА (мал.1.1).

мал.1.1

Дискретність вибирається довільно.

1 та 4 - граничні розглядаємі промені (вони в основному і визначають дальність для ГАС, що розглядається - тобто граничну).

Розглянемо елементарні типи ВРШЗ:

І. Відємно стійкий градієнт (g_c0). 1. Джерело на поверхні (мал.1.2).

мал.1.2

Д - джерело, П - приймач.

Масштаб r та Z відрізняються як мінімум на порядок.

Робота по граничному променю.

Геометричною дальністю в цьому випадку буде горизонтальна відстань від джерела до місця зустрічі з приймачем.

Позначення геометричної дальності - D.

h₁ - глибина джерела (h₁=0)

h₂ - глибина приймача

Траєкторія променя - є дуга кола радіуса ρ з центром на горизонті, що відповідає уявному перетину с(z) з віссю Z, де

, С_г - швидкість звука на рівні джерела (швидкість звука при якій промінь горизонтален)

Для визначення D будуємо допоміжний трикутник ΔОА'В=>

мал.1.3

Δ 0 так як рознесення по глибині незначне у порівнянні з дальністю D (так як масштаби r та Z відрізняються мінімум на порядок)

2. Джерело на деякій глибині h₁.(мал.1.3)

Найбільша геометрична дальність дії забезпечується променем, який вийшов під визначеним кутом та зазнав повне внутрішнє відбиття від поверхні моря (в точці О' - промінь горизонтален).

Геометрична дальність D=R1+R2.

Для визначення будуємо допоміжний трикутники ΔОАВ' та

ΔОВ'В.

В цьому випадку, дуга О'В має радіус, що забезпечується співвідношенням:

, де С(0) - швидкість на поверхні.

Значить, для збільшення D (в цьому випадку) необхідно збільшити глибину занурення Д та П.

II. Додатньо стійкий градієнт (g_c >0).(мал.1.4)

мал.1.4

Н - глибина деякого шару, в якому промінь набуває повного внутрішнього відбиття, h1 - глибина джерела, h2 - глибина приймача.

І в цьому ж випадку також маємо деякий радіус р, який визначає дугу (по якій розповсюджується промінь) кола з центром на горизонті (уявному) перетину С(z) з віссю Z.

Розглянемо ΔОАВ.

D =R1 + R2 = (якщо Н h1 h2).

Або, з урахуванням того, що , отримаємо:

III. Швидкість звука не залежить від глибини (g_c =0).(мал.1.5)

мал.1.5

У випадку ізотермічного шару (або ж постійності швидкості звука з глибиною) промені представляють собою прямі лінії в межах цього шару (0Н).

р=∞

2.Геометрична дальність дії ГАС у випадку реальних типів ВРШЗ.

Р еально, в морському середовищі характер с-профіля, звичайно не може строго характеризуватися тільки додатнім або лише тільки від'ємним градієнтом. Це є деякі усереднені характерисики.

ВРШЗ може носити деякий довільний характер. Наприклад І, II, III криві (мал.2.1).

Однак, для довільного с-профіля є можливість достатньо точного

мал.2.1

урахування всіх особливостей ВРШЗ -це забезпечується розбиттям всього с-профіля на ділянки - елементарні ділянки - де градієнт - g_с

постійний, і в межах таких ділянок діє по приведеним вище правилам.

Для кривої І (мал.2.2)

мал.2.2

Траєкторію променя, що проходить через всю товщу води можна представити як спряжені дуги кіл, які визначаються для

кожної ділянки ВРШЗ з постійним градієнтом. Тобто, інакше кажучи - для кожного шару води, що характеризується своїми фізичними параметрами.

І g_с>0 II g_с<0 III g_с=0 IV g_с<0 - для кожного з цих шарів треба було б використовувати приведені вище співвідношення і як результати - отримати деяку усереднену променеву картинку. Розбивши кожний з шарів на більшу кількість частин - можна отримати більш точну картинку. Вилучимо з розглянутого ВРШЗ два перших шари та розглянемо їх для граничних випадків (g_с<0 та g_с>0) (мал 2.4, 2.5).

І шар (у загальному випадку і-й)

мал.2.4

Для і-ї ділянки будуємо дугу радіусом (при умові, що шар характеризується постійністю градієнта швидкості звука в ньому)

Θ_i>Θ_і-1

Для вибраної і-ї ділянки з товщиною ΔН_i градієнт

ΔC_i - перепад швидкості звука в і-му шарі:

Θ_і-1 - кут входу променя в і-й шар;

Θ_i - кут виходу променя з і-го шару (і він же кут входу в наступний).

Раніше відзначалось, що радіус кола, дуга якого визначає траєкторію променя в даному шарі, а центр лежить на уявному горизонті (центр 0), можна записати як

, С_г - швидкість звука при якій промінь горизонтален.

Тоді для ΔОС_і-1А та ΔОС_iВ отримаємо

II шар (в загальному випадку і-й шар).

мал.2.5

Для і-го шару будуємо дугу радіусом (при умові, що шар характеризується постійним градієнтом швидкості звука в ньому)

Θ_i<Θ_і-1