1250463113

2.5 Propagacja fal akustycznych w wodzie Gdańsk, czerwiec 2014

•    systemy z krótką bazą - punktami odniesienia są anteny sonarowe umieszczone na jednostce pływającej. W tym wypadku pozycja obiektu pod wodą określana jest względem jednostki pływającej na podstawie pomiaru odległości do poszczególnych stacji przekaźnikowych, o > A, elementy odległe od 0,5 do 20 metrów,

•    systemy z ultrakrótką bazą - a < |, elementy odległe o 0,01 do 0,5 metra. System ma postać pojedynczej stacji przekaźnikowej zanurzonej w wodzie (małe wymiary systemu).

2.5 Propagacja fal akustycznych w wodzie

Falą akustyczną nazywamy zachodzące w czasie i w przestrzeni zmiany stanu równowagi ośrodka sprężystego. Cechy ośrodka warunkujące rozchodzenie się fal akustycznych to bezwładność i sprężystość. Fale akustyczne w wodzie rozchodzą się z prędkością około 1500[™].

W warunkach rzeczywistych prędkość ta nie jest jednorodna w całym ośrodku, a zależy ona w głównej mierze od jego temperatury. Jest to niekorzystne zjawisko, które przyczynia się między innymi do ograniczenia maksymalnego zasięgu, jaki może być osiągnięty w danej chwili przez sonar. Niejednorodność prędkości propagacji dźwięku powoduje zakrzywienie toru propagacji fali akustycznej. Z tego powodu nie zawsze jest możliwe pełne wykorzystanie możliwości sonaru. Możliwe jest także występowanie takich obszarów, których nie będzie można obserwować za pomocą sonaru ze względu na fakt, że fale akustyczne zakrzywiają tor swojej propagacji w taki sposób, że miejsca te są całkowicie omijane [12]. Drugim czynnikiem wpływającym na prędkość rozchodzenia się fal akustycznych jest ciśnienie hydrostatyczne. W celu uwzględnienia tego zjawiska, zwanego zjawiskiem refrakcji, przeprowadza się pomiaru rozkładu prędkości propagacji dźwięku.

Innym ważnym zjawiskiem zachodzącym w wodzie jest tłumienie absorpcyjne emitowanej fali akustycznej. Jest ono przyczyną ograniczenia zasięgów stosowanych urządzeń hydroakustycznych. Zależy ono od częstotliwości i jest tym silniejsze im jest ona wyższa. Dlatego wysokorozdzielcze sonary pracujące na wysokich częstotliwościach posiadają krótsze zasięgi niż sonary pracujące na częstotliwościach niższych.

3 Współczesne narzędzia elektroniki morskiej

3.1    Hydrotelefonia

Jedną z metod komunikacji z osobami pracującymi pod wodą jest zastosowanie hydrotelefonu. Jakość i komfort prowadzenia rozmów przez urządzenia tego typu różnią się znacząco na niekorzyść od osiąganej np. w systemach telefonii komórkowej. Spowodowane jest to następującymi czynnikami:

•    dźwięk rozchodzi się w wodzie dobrze, ale oznacza to także istnienie silnych odbić od granic ośrodka, skutkiem tego jest silny pogłos, który obniża jakość komunikacji (sprawia że istnieje konieczność mówienia bardzo powoli, tak aby druga strona mogła zrozumieć, co chcemy przekazać),

•    szybkość propagacji dźwięku pod wodą jest znacząco mniejsza od szybkości propagacji fali elektromagnetycznej, z tego powodu w trakcie rozmów przez hydrotelefon można zaobserwować znaczące opóźnienia transmisji [12],

Zjawiska te są także istotne w przypadku transmisji danych przez łącze akustyczne (na przykład w celu sterowania autonomicznymi pojazdami podwodnymi - AUV). Ograniczają one maksymalną możliwą do uzyskania przepływność systemu. Aby nurek mógł korzystać z hydrotelefonu konieczne jest zastosowanie specjalnych słuchawek oraz mikrofonu w masce lub laryngofonu.

3.2    ARPA

ARPA fang. Automatic Radar Plotting Aids) - jest to klasa urządzeń, które dokonują obróbki danych radarowych i prezentują jej wyniki w określonej formie, bez konieczności aktywnego śledzenia obiektów

10/17