SU1103166A1 - Способ обнаружени конкреций на дне океана - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ КОНКРЕЦИЙ НА ДНЕ ОКЕАНА, основанный на излучении акустических сигналов на дно, приеме рассе нных в обратном направлении сигналов усилении, фильтрации и вьщелении их огибающей, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности и оперативности обнаружени  конкреций, излучение акустических сигналов на дно осуществл ют в диапазоне длин волн., равном диапазону размеров обнаруживаемых конкреций, с углом скольжени  относительно дна в пределах 20-60 , а о наличии конкреций суд т по превышению уровн  оги9 бающей рассе нных в обратном на- . правлении сигналов над фоновым уровнем рассе ни  дл  данного района. оо Од О)

Description

1. Изобретение относитс  к гидроакустической технике и может быть использовано дл  обнаружени  железомарганцевых конкреций на дне океана на ходу судна практически при любой глубине места. Предлагаемый способ позвол ет повысить точность и оперативность из мерений при поиске конкреций .в глубо ководных районах Мирового океана. Известен метод гидроакустического промера, основанньй на излучении посыпок и приеме эхо-сигналов в направлени х , перпендикул рных направлению движени , вправо и влево от этого направлени , в сторону дна (гидролокаторы бокового обзора). Такой метод обеспечивает просмотр широкой полосы дна, расположенной вдоль пути судна, и позвол ет обнаруживать малоразмерные подводные объекты и незначительные неровности рельефа дна Однако точность и оперативность этого способа незначительна, так как по вл етс  неоднозначность в идентификации реальных неровностей дна (например, р би на песке, россып мелких предметов, конкреций и т.д.), что .требует дополнительной обработки получаемых записей. Кроме того, раз решающа  способность метода существенно зависит от глубины места и частоты излучени . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ обнаружени  конкреций на дне океана, основанньй на вертикальном излучении акустических сигналов, при ме отраженных от дна сигналов антен ной с узкой диаграммой направленност ориентированной вертикально вниз, усилении, фильтрации, вьщелении их огибающей, определении толщины акустически прозрачного сло  осадков и на его основе определение концентра ции конкреций 12 . Однако данньш способ не обладает достаточной точностью и оперативностью при обнаружении конкреций, поскольку толщина акустически прозрачного сло  осадков зависит не тол ко от самого верхнего сло , где располагаютс  конкреции, но и в большей степени, от характеристик ниже лежащих слоев, таких.как, например, коэффициент затухани  звука в грунте. Кроме того, способ требует дополнительной машинной обработки получа62 емых записейс целью вьщелени  кратных отражений от. слоев-, что ухудшает оперативность исследований. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и оперативности в обнаружении конкреций в глубоководных районах №€рового океана. Цель изобретени  достигаетс  тем,. что согласно способу обнаружени  конкреций на дне океана, основанном на излучении акустических сигналов на дно, приеме рассе нных в обратном направлении сигналов, усилении, фильтрации и вьщелении их огибающей, излучение акустических сигналов на дно осуществл ют в диапазоне длин волн, равном диапазону размеров обнаруживаемых конкреций, с углом скольжени  относительно дна в пределах 20-6tfi а о наличии конкреций суд т по превьпиению уровн  огибающей рассе нных в обратном направлении сигналов над фоновым уровнем рассе ни  дл  данного района На чертеже приведена блок-схема устройства, осуществл ющего предлагаемый способ. Способ заключаетс  вследующем. Широкополосный электрический сигнал в полосе частот, при которых диапазон длин волн равен диапазону размеров конкреций, представл ющих интерес при поиске, с генератора 1 подают на излучатель 2, где он преобразуетс  в акустический сигнал, который излучаетс  в сторону дна во всех направлени х (при использовании направленного излучател  акустический сигнал излучаетс  под углом скольжени  от 20 до бО). Рассе нньм дном сигнал принимают приемной антенной 3, направленной под углом 20-60 в сторону, куда производилось излучение (при использовании ненаправленного приемника рассе нный сигнал в диапазоне углов скольжени  от 20 до 60 вьщел ют по времени прихода). После усилени  полосовым усилителем 4 и фильтрации полосовым фильтром 5 в полосе частот, соответствующей излучению, прин тый сигнал детектируетс  в детекторе 6. ВьщеленнУю таким образом огибающую рассе нного в обратном направлении сигнала подают в вычислительный блок 7, где происходит вычисление значени  огибающей рассе нного сигнала, котора  регистрируетс  в блоке регистрации 8, обнаружение конкреций осуществл ют по превьшению измеренного таким образом уровн  огибающей над фоновым уровнем.

Данный способ благодар  высокой точности и оперативности, а также отсутствию каких-либо ограничений по глубине океана в районе его предполагаемого использовани  может обеспечить при его внедрении существенньм экономический эффект. Это обусловлено тем, что рассе ние в обратном направлении акустического сигнала в диапазоне углов скольжени  20-60 обусловлено наличием неровностей , а также конкреций на поверхности дна. Чтобы вьщелить рассе ние на конкреци х, размер которых лежит в пределах, например 3-30 см, необходимо излучать акустическую волну с такими же длинами волн, что соответствует частотному диапазону от 5 до 50 кГц. Следует отметить, что в силу большого коэффициента затухани  в грунте акустические волны на 31ТИХ частотах не проникают глубже нескольких метров и, следовательно, рассеиваютс  на поверхностном слое дна океана, где в основном и располагаютс  залежи железо-марганцевых конкреций. Таким обра:зом, выбор такого частотного диапазона излучаемых акустических волн и углов скольжени  у дна позвол ет по превышению уровн  обратного рассе ни  над фоновым уровнем обнаруживать конкреции на дне с более высокой точностью

и оперативностью, чем в базовом объекте.

Проведенна  с борта судна экспериментальна  проверка предлагаемого способа в натурных услови х открытого океана полностью подтверждает его работоспособность. Исследовани  прово дились в р де районов tfapoBoro океана на частотах излучени  от 1 до 50 кГц. Экспериментально установлено, что в районе абиссальной равнины Нарес уровень рассе нного в обратНом направлении акустического сигнала при углах скольжени  у дна от 20 до 60 не превышает уровень фона. При этом вз тые пробы грунта и глубо ководные фотоснимки дна океана показали полное отсутствие конкреций.

Замеры обратно рассе нного сигнала в районе острова Вознесени  показали превышение его над фоновым уровнем более чем На 15 дБ, а геологические пробы, вз тые в этом же районе, подтвердили наличие значительной концентрации железо-марганцевых конкреций .

Исход  из большой значимости задачи по обнаружению железо-марганцевых конкреций на дне океана и их добычи, можно предполагать, что предлагаемый способ при использовании на специализированных научно-исследовательских и инженерно-геологических судах обеспечит существенную экономию народно-хоз йственных средств и hoвышение качества проводимых работ.

Claims (1)

1. СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ КОНКРЕЦИЙ НА ДНЕ ОКЕАНА, основанный на излучении акустических сигналов на дно, приеме рассеянных в обратном направлении сигналов усилении, фильтрации и ввделении их огибающей, отличающийся тем, что с целью повышения точности и оперативности обнаружения конкреций, излучение акустических сигналов на дно осуществляют в диапазоне длин волн, равном диапазону размеров обнаруживаемых конкреций, с углом скольжения относительно дна в пределах 20-60°, а о наличии конкреций судят по превышению уровня огибающей рассеянных в обратном на- . правлении сигналов над фоновым уровнем рассеяния для данного района.

   1 1103166 2