沉积层面貌和温度主导的声速变化对有限水域试验场声传播特性影响的仿真研究

[目的]为丰富有限水域试验场声传播特性的系列研究,开展沉积层面貌和温度主导的声速变化对试验近场、远场传播损失的影响特性分析。[方法]采用Matlab和VB共同编程软件Ac TUP,基于FFP的数值计算方法,仿真计算不同沉积层凹陷形状、凹陷大小、凹陷数量、凹陷分布、斜坡类型、斜坡角度和温度主导声速变化的传播损失曲线。[结果]结果表明:沉积层面貌对试验场声传播特性影响较小,排除了天然有限水域沉积层凹陷未知的面貌对大型复杂船舶与海洋结构物声学试验的影响;温度主导的声速变化对试验场近场的声传播特性影响较小,对远场的传播损失较大,总体上,远场传播损失是随声速的增加而增大。[结论]该研究结果可为在有限水域试验场中进行声学试验提供参考。     

近浅海条件下被动声呐浮标使用深度分析与研究

被动声呐浮标的探测距离与声速剖面、浮标的工作深度以及潜艇的目标特性有着密切的联系。本文利用BELLHOP模型分析了3种典型声速剖面对声传播的影响,分析了潜艇处于不同深度时,被动声呐浮标入水深度对潜艇探测距离的影响。结果表明,声呐浮标处于不同深度时,对潜艇的探测效果差别明显,找到最佳的探测距离对应的深度,能充分发挥声呐浮标的性能,达到最佳的探测效果。     

浅海水下声源辐射声场

目前,我国大部分声学测试试验在浅海海域进行,浅海声波导的多途效应、声速梯度的变化对声传播产生直接的影响。通过射线声学模型对不同频率的声源在浅海等声速梯度和温跃层声速梯度环境下辐射声场和声传播衰减特性进行仿真研究,给出声场分布图和传播损失变化曲线图,得到声场分布和传播损失随声源频率的变化规律。     

淡水湖声速及千岛湖典型声速分布

在水声试验中,声速是影响声传播的一个重要因素,声速受水深、水温、含盐度等参数影响.本文分析了海水和抚仙湖的声速计算经验公式,并进行了同种条件下的声速剖面对比,在此基础上给出了千岛湖水域的典型声速剖面.     

基于声速梯度的声纳浮标工作深度选择

海洋条件复杂多变,声传播损失TL不仅随距离变化,而且还随着深度变化,这就意味着声纳浮标在工作时,位于不同的深度,其探测距离是不一样的。根据不同的实际海洋环境,将浮标换能器基阵置于最合适的深度进行工作,才能发挥其最大的探测能力。在各类影响因素中,声速梯度是决定声纳浮标工作深度的重要因素,在分析声速梯度的影响因素和海洋声速垂直剖面的几种类型的基础上,利用射线理论,通过实例计算得到了黄海海域特定环境下的声线剖面。从而得出以声线剖面图为依据,根据潜艇目标可能的航行深度,选择浮标最佳工作深度的方法。     

浅海典型声速近程海底混响数值仿真

浅海混响以海底混响为主。本文选取对浅海近程海底混响贡献较大的声线采用射线声学理论,数值计算浅海3种典型声速分布下的海底混响时域信号和混响强度,分析声速分布、脉冲宽度及负跃层声速条件下声源深度对海底混响衰减的影响。计算结果表明:浅海近程混响强度随着时间振荡衰减,不同声速、不同声源深度下混响强度具有相似的衰减特性,但振荡衰减的"波峰"和"波谷"会随着声速分布、声源深度变化而变化。     

浅海典型声速近程海底混响数值仿真

浅海混响以海底混响为主.本文选取对浅海近程海底混响贡献较大的声线采用射线声学理论,数值计算浅海3种典型声速分布下的海底混响时域信号和混响强度,分析声速分布、脉冲宽度及负跃层声速条件下声源深度对海底混响衰减的影响.计算结果表明:浅海近程混响强度随着时间振荡衰减,不同声速、不同声源深度下混响强度具有相似的衰减特性,但振荡衰减的"波峰"和"波谷"会随着声速分布、声源深度变化而变化.     

基于QINSy软件的声速剖面改正模型研究

由声速误差所引起的测深误差是多波束测深误差的主要因素之一,声速剖面的不稳定会引起多波束测深条带发生畸变的现象,导致多波束测深数据精度差甚至无法使用。通过对QINSy软件中声速剖面改正模型的研究,提出了一种多波束测量声速几何修正模型和方法,从几何意义上着手,分析了表层声速及声速剖面误差对测深条带的影响,总结了多波束测深条带随着声速剖面变化而发生对称弯曲的情况。通过模型建立,给出了表层声速及分层声速误差对波束测深值影响的量化值,从而在多波束数据后处理过程中可更好的进行定量分析。     

多波束声速改正模拟及其误差分析

声速改正是多波束测量误差的主要来源,文章介绍了多波束声速改正的原理和实现方法。着重解释了声速变化对海底测点位置和深度的影响,利用V-basic和Excel电子表格形式,采用实际声速剖面模拟了任意波束测点海底位置和深度的计算过程,定量地揭示了浅层声速数据对海底弯曲变形的成因和影响程度;利用误差传播理论分析了声速对测量误差的影响。     

多波束测深系统声速改正技术

海水声速是多波束测深系统进行水深测量的重要参数之一。声速剖面的是否正确直接影响测量结果的精度和可靠性。文章从声速在海水中的传播出发,阐述海水中声速的测量,并通过对海区实验数据的分析,对声速的较正方法进行了探讨。     

海底沉积物特性对舰船地震波传播的影响

舰船地震波场是指舰船航行时所产生的船体震动噪声和舰船辐射噪声的低频部分,通过海水辐射到达海底,其中部分声能耦合到海底并以弹性介质波的形式在海底传播.海底沉积物作为声在浅海中传播的下边界,不同底质的海底对声波在波导中的传播具有重要的影响.根据海底反射损失对3种典型的海底做了建模并分析了其对舰船地震波传播的影响.不同频率的低频声波在底质中的吸收衰减各不相同.可以利用能够传播较远距离的某些频率的低频声波实现对舰船的远距离探测.     

海水和沉积物中声传播损失的仿真分析

文章建立了水—沉积物—海底半空间的分层海底模型,通过仿真计算,比较了声波在海水和沉积物中接收时的传播损失差异。结果表明,在高声速海底的条件下,声波在沉积物中传播且频率较低时,传播损失较低,即低频声波更易于在沉积物中传播。     

浅海混响背景下吊放声呐主动方式探潜研究

浅海混响估算是研究吊放声呐主动方式搜潜作战使用的关键环节。首先分析声能声呐方程各项的定义,研究最大允许传播损失的计算方法;然后采用Bellhop模型计算吊放声呐与海底散射元之间的传播问题,依据Jackson模型推导海底反向散射强度的计算方法。结合海底散射面积的估算与吊放声呐主动工作满足小掠射角的特点,对负梯度和负跃层声速梯度下的浅海混响进行仿真和分析;结合信号余量的估算,研究2种典型声场条件下工作深度对浅海混响和吊放声呐探潜的影响,并提出相应的吊放声呐工作深度的选择方法。     

淤泥质海底航道浅地层声图分析

海底航道沉积层是影响航道安全的重要因素,海水介质的特殊性使淤泥质海底航道直接观测比较困难。声学探测是目前连续检测海底沉积层最为有效的方法,通过声波在海底沉积层中反射带回的地层信息,可以获得相关地层特征。利用SES-2000浅地层剖面仪获得连云港淤泥质海底航道海域浅地层剖面声图,结合钻探和区域地质资料,对航道声学浅地层剖面沉积层进行了识别,分析了浮泥层、淤泥层、粘土层、砂质土层声学剖面特征,并对异常声图进行了初步探讨,结果对淤泥质海底浅地层声图辨识和航道边坡稳定性分析具有重要意义。     

水运工程声速剖面仪检测方法

声速剖面仪是用于测量声速在水中传播速度的测量设备,广泛应用于水运工程中声呐设备的声速修正,声速作为对于声呐设备的关键因素,对测量数据结果和精度有直接影响。为指导水运工程领域的声速剖面仪生产和使用,对声速剖面仪的检测方法开展研究,将研究成果用于声速剖面仪行业标准的制定。研究提出了声速和水深参数的技术要求,并给出了检测方法。研究将纯水中的声速公式与2个海水中声速公式进行分析比较,获得了声速检测中最优声速公式。声速检测在恒温水槽中进行,采用标准铂电阻作为温度测量标准,通过纯水中的声速公式将温度转换为标准声速值。水深测试采用利用压力公式将水深转换为压力的方法进行检测,标准器为数字精密压力表。     

带尾翼射弹跨水中声速斜入水初期弹道数值研究

本文基于CFD方法针对带尾翼射弹跨水中声速斜入水过程开展数值研究，分析射弹入水过程中空泡形态、流体动力及运动稳定性等特性，获得入水速度、入水角、攻角、侧滑角等入水初始参数对射弹入水初期弹道的影响规律。研究发现：（1）射弹跨水中声速入水瞬间的冲击会在水中产生压力波并以声速向周围传播，射弹头部前方始终存在高压区，当速度超过水中声速时，弹头前会存在弱脱体弓形激波随弹体运动；（2）射弹斜入水过程会造成空泡以弹轴为界、上部分开口比下部分大的非对称发展特征；（3）对于本文射弹算例，入水速度主要影响入水轴向载荷，入水角通过影响尾翼撞水时间影响入水弹道的偏转，但其作用相对较弱，攻角和侧滑角通过尾翼撞水后产生的俯仰/偏航力矩成为影响弹道偏转的主要因素；（4）不同参数之间存在耦合影响，入水角的减小会增加正攻角下弹道偏转，降低负攻角下弹道偏转。     

坡度对波浪统计特征的影响

为了明确坡度对不同波浪统计特征的影响,利用数值模型对波浪在不同坡度斜坡上的传播进行模拟,分析波浪的非线性参数和波高分布等,比较不同坡度下波浪的传播特性。结果表明,在相同条件下,随着波浪在斜坡地形上传播,波高会随着水深的变浅逐渐增大;坡度对于波浪的波高分布具有较大影响,当坡度较大时,波浪传播至斜坡较浅水深时的波高分布接近瑞利分布,当坡度逐渐减小时,相同波高的发生概率逐渐减小;而Ursell参数则不会随着坡度的变化有明显的变化。     

海洋温跃层对舰船声纳探测的影响评估

温跃层对声纳探测有着重要的影响.总结近海温跃层的分布特征和变化规律,研究恒定声速、恒定温度、温跃层、冷中间层和暖中间层情况下的声线传播和声纳盲区的特征.     

目标覆盖层在典型浅海波导中的消声作用

应用非刚性表面声散射的物理声学方法,发展了基于射线跟踪技术的浅海波导中覆盖消声层目标回声计算的数值方法。选取Benchmark潜艇模型和两种假想的消声覆盖层(反射系数在垂直入射时相同,随角度增加的速率不同),讨论了自由空间和浅海信道中弱正梯度和负梯度两种典型声速剖面条件下刚性及覆盖消声层目标的回声特性。结果指出:由于自由空间和浅海波导中目标回声形成机理不同,这两种覆盖层对自由空间中的消声作用影响较小,对浅海波导中的消声作用影响较大;自由空间中消声覆盖层的消声作用不能完全反映其在浅海波导中的实际效果;在实际浅海波导中为了获得较好的消声作用,不仅要在0度入射角还应在小角度(0-30度左右)范围内将覆盖层的反射系数控制在较小的数值区间。     

基于Argo数据的海洋声场特征分析及其对作战的影响

基于Argo资料,利用一种新的海洋声场季节特征分析方法,对127°E-130°E、20°N-22°N区域内声速一年的时间变化特征进行了定性的分析,按其相似性特点进行归类,分析它们形成的原因.利用MATLAB软件对其声场传播进行了仿真,并讨论各种结构对作战的影响.通过分析可知,Argo数据能够提供中小尺度海洋声场的时间变化特征,主要结果如下:1)此海区声速垂直分布类型的时间变化与上层混合强度、太阳辐射有关;2)声速垂直分布的时间变化趋势可分为6个阶段.