Politechnika Gdańska WYDZIAŁ OCEANOTECHNIKI I OKRĘTOWNICTWA

P O D S T A W Y O C E A N O L O G I I

ĆWICZENIE LABORATORYJNE

REFRAKCJA FALI AKUSTYCZNEJ W MORZU

Grupa Imię i nazwisko uczestników ćwiczenia	Data ćwiczenia	Ocena wykonania ćwiczenia	Podpis prowadzącego ćwiczenia	Data złożenia sprawozdania	Ocena opracowania	Podpis oceniającego opracowanie ćwiczenia
Oceanotechnika, mgr. zaocznie Nr albumu: 134240	16.05.15r			08.06.15r

1. Cel ćwiczenia

Celem zajęć laboratoryjnych było zapoznawanie się ze zjawiskiem refrakcji wiązki akustycznej w morzu, która decyduje o zmianie toru promieni akustycznych w porównaniu do toru promieni fali akustycznej w ośrodku jednorodnym. Refrakcja może być przyczyną błędów w ocenie położenia obiektów podwodnych przy wykorzystaniu urządzeń hydroakustycznych. Oszacowano wpływ zjawiska refrakcji na zasięg urządzeń obserwacji podwodnej dla hipotetycznych warunków refrakcji ujemnej i dodatniej oraz dla rzeczywistych rozkładów prędkości dźwięku w morzu.

1. Przeprowadzenie ćwiczenia

Korzystając z prawa Snelliusa przeprowadziłam badania pozwalające wyznaczyć zmiany toru promienia akustycznego dla refrakcji ujemnej, dodatniej oraz dla rzeczywistego rozkładu prędkości dźwięku.

Prawo Snelliusa:

$$\mathbf{\sin}\mathbf{\alpha}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{c}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{c}_{\mathbf{1}}}\mathbf{\sin}\mathbf{\alpha}_{\mathbf{1}}$$

2. 1. Do wyznaczenia zmiany toru promienia akustycznego przyjęłam:

• Głębokość morza h=100m

• Liniowo zmieniającą się prędkość dźwięku w funkcji głębokości:

- dla h=0m c=1500m/s i maleje o 5m/s co 10m głębokości

- dla h=0m c=1450m/s i rośnie o 5m/s co 10m głębokości

- c=1500m/s dla całego zakresu głębokości

• Kąt padania promienia na pierwszą granicę 60⁰

1. Wyznaczenie zmiany toru promienia akustycznego dla rzeczywistego rozkładu prędkości dźwięku w porównaniu do ośrodka jednorodnego; kąt padania na pierwszą granicę 60⁰.

Głębokość	Temperatura	Zasolenie	Prędkość
(m)	(^oC)	(PSU)	(m/s)
0	13.45	7.55	1469,415
10	13.44	7.54	1469,53
20	13.42	7.55	1469,633
30	12.23	7.61	1465,553
40	6.73	7.65	1444,085
50	3.92	7.68	1432,035
60	2.31	7.7	1424,822
70	1.19	7.77	1419,757
80	1.82	8.34	1423,668
90	2.91	9.6	1430,552
100	5.27	11.47	1443,626

1. Wyznaczenie zmiany toru granicznych promieni refrakcji dodatniej i ujemnej jak w punkcie 2.1 mając do dyspozycji sonar boczny o szerokości wiązko w płaszczyźnie wertykalnej 60⁰.

Do obliczeń przyjęłam :

• Głębokość morza h=100m

• Nachylenie środkowego promienia wiązki sonaru bocznego względem dna α=40⁰

  

  1. Obliczenie wartości błędów bezwzględnych i względnych dla każdego przypadku:

     Ad. 2.1

błąd bezwzględny	błąd względny
refrakcja ujemna	refrakcja dodatnia
-0,031754265	0,032849239

Ad. 2.2

	błąd bezwzględny	błąd względny
	-0,01526578	-0,017627405

Ad. 2.3

	błąd bezwzględny dla 40st	błąd względny dla 40st
	refrakcja ujemna	refrakcja dodatnia
	-0,023568879	0,024381599

1. Wnioski

1. Błąd określania współrzędnych celu rośnie wraz z prędkością dźwięku (im większa prędkość tym większy błąd).

2. Refrakcja ujemna występuje przy malejących prędkościach dźwięku a dodatnia przy rosnących.

3. Refrakcja fali akustycznej powodowana przez zmianę prędkości dźwięku jest przyczyną odchylania się promienia akustycznego.