CC BY
22
Zoran Hrajez,
major, dipl. inž.
Vojnotchnitka akaJcauja.
Beograd
AKUSTIČKA UOČUIVOST BRODA -PODMORNICE
UDC: 621.396.963.5:623.82
Rezime:
U radu je definisana akusiička uoiljivost pomorskog cilja (broda ili podmornice) za podvodno oruije (minu). Razmatrano je akusličko polje broda preko uzroka njegovog nastanka i osnovnih karakteristika, uz objašnjenje i prikaz zavisnosti od odredenih parame• lara. ObjaSnjeni su element! strukture akustičkog polja broda - podmornice i iuma mora, kao i njihov medusobni odnos radi razlikovanja korisnih signala od smetnji okoline sa osvrtom na njegovu primenljivost.
KljuĆne reči: akustičko uoiljivost, akustićko polje, vibracioni šum, šum mora, brod, podmomica, propeler.
SHIP - SUBMARINE ACOUSTIC SIGNATURE
Summary:
Acoustic signature of maritime targets (war-ships or submarines) for underwater weapons (mines) has been realized. The acoustic field of the ship as well as its appearance and its characteristic have been studied, along with the explanation and display of the dependence on certain parameters. The elements of the structure of acousic field of the ship - submarine and sea noise are described as well as their relatin in order to differentiate useful signals from the ambient noise.
Key words: acoustic signature, acoustic field, vibration noise, sea noise ship, submarine, propeller.
Uvod
Poseban značaj za rad podvodnih oružnih sistema ima tzv. akustičko polje broda, s obzirom na to da svaki plovni objekat generiše ovo polje, a vodeni am-bijent, kao elastična sredina, prenosi ovo polje na relativno velika rastojanja.
Brod je sioženi fizički sistem koji u okolni prostor generišc fizička polja raz-lićite prirode. Tako, na primer, brod zrači akustičku energiju u vodu i vazduh, a zatim se, kretanjem u Zemljinom mag-
netskom polju, namagnetiše i postaje iz* vor magnetskog polja. Pored toga, razli-čiti uredaji broda emituju elektromagnet-sko i toplotno zračenje u okolni prostor, pa se može red i da je brod značajan izvor razlidtih fizičkih polja.
Fizička polja broda značajna su za mnoge aspekte podvodne tehnike i teh-nologije, jer se na osnovu njih stvaraju pouzdani algoritmi i metode za identifika-ciju i lokaetju plovnihobjekata, utvrdiva-nje parametara njihovog kretanja, kao i konstrukeiju paljbenih sistema borbenih
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 6COOO.
577
sredstava namenjcnih za njihovo uništa-vanje. Dobro poznavanje ovih fizičkih polja zahtcva provođenje intenzivnih i složenih merenja u reainim uslovima. Takođe, treba istaći da karakteristike vodcne sredinc bitno utiču na karakteristike fizičkih poija broda. Morska sredina poseduje posebna svojstava koja je izdva-jaju od ostalih sredina. Tako, na primer, slabljenje elektromagnetskog polja znatno je veće u vodi nego u vazduhu, elektromagnetsko polje broda u vodi je prostorno lokalizovano i malog dometa, dok se akustičko polje broda, zahvaljujud i elastičnim osobinama vode, prostire na relativno velika rastojanja, ali na rela-tivno složen način.
Akustičko polje broda
Pod akustičkim poljem broda podra-zumeva se oblast vodenog prostranstva u kojoj sc može registrovati ili izmeriti akustički pritisak koji stvara brod.
Svako kretanje broda propraćeno je stvaranjem šumova vrlo Širokog frekven-cijskog dijapazona (od nekoliko Hz do 100 kHz), koji predstavljaju akustičko polje broda.
Velika primenljivost akustičkog polja broda (u paljbenim sistemima podvod-nih oružja) nastala je zbog rasprostiranja ovoga polja na mnogo veća rastojanja u odnosu na ostala fizička polja (magnet-sko, hidrodinamičko, električno i dr.), uz vrlo širok frekvencijski dijapazon i zado-voljavajući intenzitet. Emitovani Sum (a-kustičko polje) vrlo je važan za pasivne hidroakustičke uredaje. Princip rada ovih uređaja zasniva se na korišćenju karakte-rističnih osobina tog oblika šuma i na njegovom izdvajanju iz Suma okoline (mora).
Akustičko polje broda intenzivno se koristi za potrebe identifikacije, lokacije i utvrdivanja parametara njegovog kreta-nja. Ono se rasprostire na relativno velika rastojanja, pri čemu je njegov intenzitet takvog nivoa da ga je mogućc uspešno detektovati.
Širenje akustičkog polja
u vodenoj sredini
Zvuk kao fizička pojava javlja se kada se poremeti stacionarno stanje če-stica neke elastične sredine. Promene položaja čestica, praćene odgovarajućim promenama pritiska, gustine, itd. nazi-vaju se zvučno titranje. Nastale promene Sire se dalje u prostor u kojem se javlja akustičko polje. Đrzina kojom se zvučni talas širi u polju naziva se brzina zvuka (c). Brzina kojom čestica titra u odnosu na ravnotežni položaj naziva se titrajna brzina.
AkustiČko polje odredeno je, u bilo kojem trenutku, sledećim parametrima:
- pomerajem š - predstavlja otklon materijalne tačke u momentu t od njenog ravnotežnog položaja,
dE
- titrajnom brzinom Čestica V = —,
dt
- zvučnim pritiskom p - predstavlja razliku pritiska koji postoji u nekoj tački akustičkog polja u datom trenutku i sred-njeg pritiska koji postoji u datoj tački pri odsustvu zvučnog talasa,
- gustinom p,
- apsolutnom temperaturom TA.
Parametri v, p, p i TA nalaze se u međusobnoj složenoj zavisnosti, koja se dcfmiše talasnom jednačinom, koja u prostoru giasi:
578
VOJNOTEHNIĆKt GLASNIK «000.
= cl li± +
3t2 \3x2 3y2 Sz2/
(1)
gde je 4> (x, y, z, t) potencijal polja.
Kada se traže vrednosti navedenih parametara akustičkog polja, jednačina (1) dobija oblik:
fp
3t2
= za zvučni pritisak.
Veličina zvučnog pritiska p izražava se u hidroakustici u pPa, a veličina inten-ziteta u W/m2.
More je vrlo složena sredina za šire-nje zvuka. Intenzitet akustičkog talasa opada sa udaljenošću od izvora, a ostva-reni gubici pri širenju (TL) količinski se opisuju odnosom izmedu slabljenja zvuka na udaljenosti 1 m od izvora i neke tačke u prostoru. Gubici pri širenju između dve tačke iznose:
3^v
—r = c2V2p za titrajnu brzinu čestica, at2
TL = 10 log y
(2)
at2
= za pomak čestice,
gde je V2 Laplasov operator.
gde je:
Io - intenzitet u taćki koja je udaljena 1 m od izvora,
I - intenzitet u nekoj udaljenoj tački.
Akustički talas, šireći se u prostoru, sa sobom nosi akustičku energiju Čija se veličina obeležava jačinom i intenzite-tom. Intenzitet zvuka jednak je srednjoj snazi koja protazi kroz jedinicu površine u smeru širenja talasa.
Za ravne talase intenzitet zvuka je:
p2 ,
J* — p • v = — = v^pc pc
Za sfeme talase:
p2 ■>
Jf = p • v • cosy = — \rpc • cosy, pc
gde je y fazni pomak.
U oba slučaja je:
gde je pc akustička impedansa sredine i vredi za sve tipove akustičkih talasa.
Gubici pri širenju talasa razmatraju se kao zbir gubitaka usled divergence čela talasa i gubitaka koje odreduju ka-rakteristike površine, vodene sredine i dna. Prve gubitke karakteriše slabljenje zvuka zbog udaljavanja fronta talasa, a druge efekti gušenja, raspršavanja i disi-pacije energije iz zvućnih kanala.
Za morsku sredinu može se uzeti da je prisutno sfemo širenje akustičke energije, pa ukupni gubici akustičke energije u moru iznose:
TL — 20 logr + ar + 60 (3)
gde je:
r - udaljenost (km), a - koeficijent apsorpcije (dB/km).
Medutim, iako se sfemo širenje uzima kao osnov, usiovi slobodnog polja retko se sreću u moru osim na relativno malim udaljenostima Prema tome, u realnim uslovima, zbog refleksije, ras-
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK V2000.
579
pr&avanja i postojanja prostorno granič-nih uslova (dno, površina), širenje aku-stičkog talasa u mom poprima složeni oblik [1].
Komponente akustičkog polja
broda - podmoraice
Emitovani akustički šum broda, prema poreklu i udelu u ukupnom aku-stičkom šumu može biti: vibracioni, hi-drodinamički i Sum propelera.
Vibracioni Sum nastaje usled vibra-cija broda, izazvanih delovanjem različi-tih periodičnih sila, kao Sto su:
- sile koje dcluju na postolje glavnih i pomoćnih mehanizama, nastale pri nji-hovom radu, kao i zbog slabe izbalansira-nosti i podeSenosti,
- hidrodinamičke sile koje nastaju zbog udara mase vode o brodsku oplatu pri kretanju broda, kao i udari vode izazvani radom propelera,
- site koje nastaju pri obrtanju brod-skih osovina.
Pogonski motori i pomodni mehani-zmi prouzrokuju oscilacije koje se prenose preko trupa broda u vodenu sredinu. Ventilatori, pumpe i paluba takođe utiču na podizanje nivoa Sumova. Kretanje vode i talasa koji udaraju o trup broda stvaraju zvučne talase koje emituje brod. Do frekvencije ovih zvučnih oscilacija doiazi, uglavnom, u čujnom području, ali i u oblasti ultrazvuka ili infrazvuka. Poje-dinačni elementi mehanizama sa obrtnim kretanjem imaju sopstvenu frekvenciju:
f = Ž(Hz)-
gde je n broj obrtaja u minuti.
Povećanjem broja obrtaja elemenata mehanizama, tj. brzine broda, proporcio-
nalno se povećava i nivo vibracionog šuma broda.
Pregled nivoa vlastitog Suma broda pokomponentama,prikazanje na slid 1.
SI. i - Nivo vlastitog Suma broda u zavisnosti od brzine:
1 - Sum propelera, 2 - hidrodinamički Sum, 3 -Sum motors i mehanizama, 4 - elektrifni Sum, 5 - ukupni Sum
Hidrodinamtčki §um nastaje zbog turbulentnog kretanja vode uz brodsku oplatu, izazvanog trenjem između čestica vode i nedovoljno glatko obradene brod-ske opiate, kao i zbog promene brzine i pritiska u tečnosti. Deo energije raspro-stire se u obliku zvučnih talasa, i pritom nastaje široki akustički spektar. Frekven-cijski spektar i intenzitet ovog šuma za-vise od brzine, forme i dimenzija broda, kao i od broja otvora i izdanaka na podvodnom delu broda:
v
f — k — • n
d
gde je:
k - koeficijent koji zavisi od oblika trupa broda (0,2 za okruglu ploču, 0,3 za kuglu i 0,23 do G,24 za cilindar na pramcu,
580
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 6^000.
v - relativna brzina (brzina vodene srcdine/brzina broda),
d - prečnik obuhvaćene površine, n - prirodan broj.
Šum propelera jedna je od osnovnih komponcnti ukupnog šuma broda, koja nastaje obrtanjem propelera u vodenoj sredini. Eksperimentalni podaci dobijeni pri ispitivanju akustičkog polja pokazuju da je najšumniji deo broda njegov krmeni deo, gde se nalaze brodski propeleri. Povećana šumnost krmenog dela broda nije samo zbog šuma propelera, već i zbog toga što su u ovom delu broda i vibracioni i hidrodinamički Šumovi znatno veći u odnosu na druge delove broda (krmeni deo, osovinski vod i dr.).
Usled obrtanja propelera, u prostoru izmedu njega i krme broda, javlja se periodično promenljivo akustičko polje čija se frekvencija izračunava pomoću izraza:
f - n ' m 60
gde je:
n-broj obrtaja propelera u minuti, m - broj lopatica propelera.
Rad propelera nije propraćen samo vibracionim, već i tzv. kavitacionim Sumo m. Pri obrtanju propelera na delovima njegovih lopatica formira se oblast potpri-tiska. Povećavanjem broja obrtaja propelera povećava se i veličina potpritiska, a rezultujući pritisak se smanjuje. Zahva-Ijujući tome, kod nekog broja obrtaja nkf veličina rezultujućeg pritiska dostiže kri-tičnu veličinu, što se manifestuje odvaja-njem vazduha rastvorenog u vodi u obliku mehurića različitog prečnika. Ukoliko re-zultujući pritisak postane jednak ili manji
od kritičnog, na lopaticama propelera će dodi do intenzivnog obrazovanja ovih mehurića. Na mehuriće deluje struja vodc noseći ih u oblast sa povišenim pritiskom, gde oni trenutno nestaju - implodiraju uz stvaranje akustičkog šuma vrlo širokog frekvencijskog spektra (od nekoiiko Hz do 100 kHz).
Teoretske anaiize i praktična mere-nja pokazala su da pritisak pri pojavi kavitacionih mehurića nema fiksnu vred-nost, već se izračunava kao:
. t
p = Pm« * e t • cos2n * — gde je:
t - trenutno vreme,
T - vreme postojanja (od nastanka do nestanka) kavitacionih mehurića.
Prema tome, šum propelera sastoji se od vibracionog šuma, prisutnog do neke kritične brzine. odnosno kritičnog pritiska, i kavitacionog šuma koji nastaje posle kritične brzine. tj. kritičnog broja obrtaja. Ova komponenta predstavlja osnovu akustičkog polja, pogotovo u ul-trazvučnom dijapazonu frekvencija.
Sumamo akustičko polje broda
Akustičko polje u celini zavisi ne samo od navedenih komponenti već i od velikog broja faktora vezanih za uslove sredine u kojoj se polje rasprostire, tako da je teško sve obuhvatiti jednim mate-matičkim modelom, koji bi služio kao osnov za odredivanje apsoiutne veličine ovoga polja. Veiičina akustičkog polja određenog tipa broda predstavlja slu-čajnu vcličinu koja se potčinjava normal-nom zakonu rasprostiranja. Zbog toga se
vojnotchniCki glasnik 6/2000.
581
o veličini akustičkog polja broda obično govori na osnovu eksperimentalnih mere-nja, a dobijeni rezultati daju približnu sliku redosleda veličina koje su interesan-tnc (akustički pritisak, intenzitet, itd.)-Nivo zračenja (akustičkog polja) broda dobijen na ovaj način zavisi od:
51. 2 - Tipični spekiar akustićkog polja broda
- tipa broda i njegovih individualnih karakteristika (broja i forme propelera, forme podvodnog dela broda, stepena izbalansiranosti osovina i mehanizama, itd.);
- uslova pri kojima se obavljaju me-renja (dubina mora, rastojanje do mesta merenja, vrsta dna, strujanje vode, hidro-loški uslovi i drugo);
- tačnosti meme metode.
Tipičan spektar akustičkog poija broda prikazan je na slid 2.
Nivo zračenja u jednačini hidroloka-dje izražava se kao akustički pritisak u (dB), koji emituje podvodni izvor (brod), izmeren na proizvoljnoj udaljenosti i pre-veden na udaljenost od jednog metra od akustičkog centra izvora. Nivo zračenja se određuje u pojasu 1 Hz i odnosi se na refercntni nivo od 1 pPa koji se zove spektralni nivo šuma. Postojc dva osnovna tipa šuma koji se suštinski razli-kuju. Prvi je širokopojasni šum sa konti-
nualnim spektrom, a drugi tip jc tonalni Sum sa diskretnim spektrom koji se sastoji od tonalnih ili sinusnih komponenti (ovaj spektar sadrži linijske komponente koje se pojavljuju na diskretnim frekvenci-jama).
Merenjem se dobija veličina akustič-kog pritiska po, za poznato rastojanje ro i frekvencijski opseg Afo- Preračunavanje akustičkog pritiska, sa nekog poznatog rastojanja na referentno rastojanje od 1 m, a u funkciji proračuna radijusa reago-vanja nekontaktnih sistema koji koriste akustičko polje kao nosioca korisnog sig-nala, može se izviiiti preko sledeće aproksimativne formule [1]:
P = po - (20 logr + P ■ r) (Pa)
gde je:
p - tražena veličina akustičkog pritiska, po - poznata veličina akustičkog pritiska dobijena merenjem na poznatom rastoja* nju r0,
r - rastojanje na kojem se želi odrediti veličina akustičkog pritiska (m), p ~ koeficijent prostomog slabljenja aku-stičkog pritiska pri rasprostiranju kroz vodu.
Parametri koji bitno utiču na veličinu hidroakustičkog pritiska broda su:
- deplasman broda, čijim poveća* njem veličina efektivnog akustičkog pritiska raste;
- brzina broda, čijim povećanjem veličina efektivnog akustičkog pritiska raste (što se vidi na slid 3) prema obras-cu:
Pef = aV"
gde su a i n koeficijenti koji zavise od tipa broda, a V brzina broda;
582
VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 6^000.
- frekvencija, čijim rastom nivo aku-stičkog pritiska opada
A
Prf=r
gde su A i n koeficijenti koji zavise od tipa broda;
SI. 3 - Zavisnost nivoa Suma od brzine broda
- dubina, koja je bitan faktor za podmomice i torpeda koji menjaju du-binu kretanja. Njenim povećanjem veli-čina efektivnog akustičkog pritiska opada po obrascu:
o » » u (0 7S
Dubina, m
SI. 4 - Uticaj dubine na relaiivm nivo iuinuva u zvučnom i frekvencijskom opxegu podmomice
Đrod se može smatrati neusmerenim izvorom šuma (poluioptastim) u oblasti nižih frekvencija (ispod 1 kHz), dok se u oblasti viših frekvencija primećuje odre-dena usmcrenost.
Postoje pravci u kojima je zvučni pritisak merljiv i na većim rastojanjima, kao i oni u kojima je na istim rastojanjima zanemarljivo mali. Za svaki brod je ka-rakteristično da u dva pravca emituje zvuk znatno manjeg intenziteta. Prvi ja-sno izraženi minimum nalazi se tačno na smeru kretanja ispred broda (telo broda sprečava rasprostiranje šuma propelera). Drugi minimum nalazi se iza broda po krmi (strujanje vode po krmi znatno ap-
gde su A i n koeficijenti koji zavise od tipa podmomice ili torpeda.
Nivo kavitacionog šuma sc smanjuje sa povećanjem dubine, ali taj proces nije ravnomeran. Ustanovljeno je da pri po-javi kavitacije na većim brzinama nivo šuma raste sa povećanjem dubine ronje-nja do granice na kojoj nastupa normalno smanjenje šuma, što se može videti na slici 4.
SI. 5 - Usmerenost akusiićkog polja broda
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 6^000.
583
sorbuje akustičku energiju), a izraziti maksimumi javljaju se po bokovima. Še-matski prikaz usmerenosti akustičkog po-Ija broda prikazan je na slid 5.
Na osnovu dostupnih rezultata o sprovedcnim istraživanjima akustičkog polja broda može se zaključiti sledeće:
- svaka vrsta broda, podmornice ili nekog drugog plovnog objekta poseduje karakterističan akustički Sum. Međutim, pored razlika između akustičkih šumova različitih vrsta piovnih objekata, dobar operator na podvodnom elektroakustič-kom lokatoru može lako da identifikuje brod;
- u ukupnom akustičkom šumu bro-da, kada se on kreće sa maiim brojem obrtaja propelera, odnosno malom brzi-nom, preovladava akustički Sum koji je izražen na niskim i srednjim frekvencija-ma. Kod brodova koji se kreću velikim brzinama i kada je broj obrtaja propelera relativno visok, preovladava akustički Sum na višim frekvencijama;
- razlidti tipovi piovnih objekata u istim režimima vožnje poseduju različite spektre hidroakustičkog polja;
- značajna razlika u karakteristi* kama spektara akustičkog polja postoji ne samo izmedu Sumova brodova različi-tih vrsta nego i između šumova istog broda pri različitim brzinama kretanja;
- nivo emitovanog akustičkog polja broda ili podmornice može se smanjiti i oslabiti primenom posebnih tehničkih mera, ali to zahteva velika materijalna ulaganja, pri čemu i dalje ovo polje ostaje za 20 do 40 dB/1 Pa veće od akustičkog ambijentalnog Suma mora.
Karakteristike vode značajne
za rasprostiranje hidroakustickog
polja broda
Gustina vode znatno je veća od gu-stine vazduha, Sto ima za posiedicu da je
karakteristična akustička impedansa mor-ske vode oko 3700 puta veća od one u vazduhu. Gustina vode je za oko 800 puta veća od gustine vazduha, pa je pri istim brzinama kretanja u vodi i vazduhu, dinamički pritisak nnogo izražcniji u vodi.
Brzina prostiranja zvuka u morskoj vodi možc se izračunati pomoću sledećeg empirijskog izraza:
c = 1410 + 4,21 0 - 0,037 8: +
+ U0S + 0,018 d|—j
gde je:
0 - temperatura vode (°C),
S - salinitet (%o),
d - dubina (m).
Apsorpcija svetlcsti u vodi je daleko izraženija nego u vazduhu. Pored toga, svetlost se u vodi intenzivnije rasejava. To ima za posiedicu da je primena i korišćenje optičkih naprava i televizije u vodi vrlo ograničeno s obzirom na to da je neophodno dodatno osvetljcnje i slič-no. Ncke posebne primene optičkih si-stema u vodi su moguće i koriste se u praksi. Tako, na primer, danas sc veoma uspešno koriste TV kamere na ronilicama za otkrivanje i uniSiavanje mina, a u uslovima loše vidljivosti ulogu TV kamere preuzima visokorezolucijski sonar.
Hidroakustičke smetnje
Ispravan rad podvodnih nekontak-tnih hidroakustičkih sistcma ne zavisi samo od hidroakustičkc pojave već i od smetnji prisutnih u rejonima upotrebe tih sistema. Pod hidroakustičkim smetnjama podrazumevaju se različiti hidroakustički Sumovi koji se javljaju u datom okruženju
584
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 6/2000.
i koji su van kontrole. Ove smetnje -Sumovi, mogu biti prirodnog ili veštačkog porekla. U veštačke smetnje ubrajaju se Sumovi koji se stvaraju pomoću različitih naprava i služe za ometanje i navodenje oružja u pogreSnu stranu. Tako, na primer, danas većina ratnih brodova u svojoj opremi ima veštačke izvore hidroakustič-kog Suma. Oni se ispuštaju i tegle po krmi na odrcdcnom rastojanju, radi odvodenja torpeda na pogreSnu stranu dalje od bro-da. Podmornice se štite tako Sto lansiraju veStački izvor akustičkog Suma, odnosno, imitatore Suma sopstvenih propelera, koji su u stanju da rade nckoliko sati krećući se po programiranoj putanji, i tako odvodc protivnički protivpodmomički brod, helikopter ili torpedo u pogreSnu stranu.
(J veStačke smetnje spada i sopstveni šum broda nosioca hidroakustičkih pasiv-nih sredstava za otkrivanje podvodnih ciljeva, kao i Sum propelera torpeda koji ometa rad sopstvenog hidroakustičkog sistema za samonavodenje.
Prirodne hidroakustičke smetnje na-staju nezavisno, i na njihovu veličinu nije moguće uticati. Ove smetnje utiču na rad svih hidroakustičkih sistema i uredaja koji koriste hidroakustičko polje kao izvor informaeija, a posebno na rad min-skih nekontaktnih hidroakustičkih upa-Ijača smanjujući im osetljivost. Ove smetnje, prema poreklu, mogu biti:
- tcrmički Sum, koji nastaje usled termalnog kretanja čestica vode. Karak-terističan je po relativno visokim frekven-cijama višim od 50 kHz;
- Sum morskih talasa. koji najviše doprinosi ukupnom nivou Suma, javlja se u opsegu frekveneija od 100 Hz do 50 kHz i zavisi od stanja mora;
- bioloSki Sum. koji stvaraju rakovi, delfini, kitovi i si. Ova komponenta po-
sebno je izražena u plitkim morima, a zavisi od doba dana i posebno je izražena u određeno godišnje doba;
- industrijski Sum, koji se javlja u oblasti velikih luka, baza i gradova;
- Sum kišc, grada i vetra;
- Sum izazvan udarom morskih ta-lasa u obalu, kao i Sum koji nastaje pri povlačenju peska, kamenja i dr.
Spektar Suma morske sredine prika-zan je na slici 6, a spektar Suma u za-visnosti od stanja mora na slici 7.
Svi hidroakustički Sumovi mogu se označiti jednim imenom kao ambijentalni Sumovi. Spektri pojedinih izvora medu-sobno se prekrivaju i prepliću. Ipak, spektar Suma mora, po svojim karakteri-stikama u odnosu na frekveneiju, moguće je podeliti na Ćetiri osnovna dela:
- niske frekveneije (1 Hz - 100 Hz); spektar opada približno sa 10 dĐ/okt. U plitkom moru izražena jc zavisnost nivoa spektra od brzine vetra, odnosno morskih struja. Najverovatniji izvor Suma su tur-bulentne flukiacijc morske vode;
- srednje frekveneije (10 Hz - 500 Hz); spektar karakteriše maksimum u području od 20 Hz do 200 Hz i oStar pad nakon maksimuma. Najverovatniji izvor Suma u tom području je daleki i bliski pomorski saobraćaj;
- visoke frekveneije (100 Hz -20 000 Hz); nivo spektra zavisi od stanja mora. odnosno brzine vetra. Spektar ka-rakteriSe maksimum u području od 100 Hz do 1000 Hz i pad nivoa spektra nakon maksimuma za približno 6 dB/okt. Nivo spektra u dubokom moru približno jc za 5 dB niži od nivoa spektra u plitkom moru pri istoj brzini vetra. Najverovatniji izvor Suma su mehurići i prskanje (preru-šavanje) površinskih talasa. U plitkom moru, u tropskim i suptropskim područ-jima značajan je uticaj bioloSkih izvora.
VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK (V2000.
585
» JO* 10*
SI. 6 - Spektar šuma morskc sredine
10* »'
frefcvencji. Kz
586
VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 60000.
pa spektar može imati maksimum u pod-ručju od 5 do 10 kHz.
- vrlo visoke frckvencijc (iznad 30 kHz); spektar je odreden toplinskim Su-mom sa nagibom od +6 dB/okt. Naravno, u zavisnosti od vremena i lokacije, na obiik i nivo spektra utiču i svi ranije opisani izvori šuma.
SI. 7- Sffcktar stiinu n tut siuiijti mum
St. ti - Mogući izvori šuma okotine (mora):
1 - povrSinski Sum, 2 - turbuiencija, 3 - pomorski saobraćaj. 4 - molekulami procesi, 5 - seizmtiki Sum
Neki od mogućih izvora šuma mora prikazani su na slici 8.
Važno je istaći da se šum mora ne može posmatrati kao jednom izmerena veličina nepromenjenog karaktera, već je potrebno da se neprekidno men. Rezul-tate inostranih autora treba prihvatiti samo ukoliko su dobijcni u sličnim hidro-meteorološkim, biološkim i geografskim uslovima koji vladaju i na našem moru. U suprotnom rczultati se ne mogu prihvatiti i praktično upotrebiti, već mogu služiti samo kao orijentacioni parametri.
Zaključak
Elektromagnetski talasi se, pri Šire-nju kroz vodu prigušuju mnogo jače od akustičkih, pa se podvodne veze i lokacija ostvaruju prvenstveno hidroakustičkim sredstvima. Osnovni izvor smetnji. za hidroakustičke urcdajc na brodu, prcd-stavljaju vlastiti podvodni akustički šu-movi koje stvara brod. Istovremeno, ti sumovi predstavljaju korisni signal za pa-sivne hidroakustičke uredaje na drugom objektu. Poznavanje svojstava akustičkog polja broda nužno je zbog preduzimanja efikasnih zahvata radi smanjenja emito-vanog šuma, s ciljem da se poboljšaju uslovi rada vlastitih uredaja i da se slab-ijenjem izvora signala smanji mogućnost detekcije broda.
Svaka vrsta broda ili podmornice poseduje karakterističan šum. Razlika iz-među šumova različitih vrsta brodova -podmornica, toliko je velika da dobar operator na podvodnom elektroakustič-kom lokatoru može lako da utvrdi vrstu broda.
Šumovi brodova različitih vrsta, raz-likuju se ne samo po spektralnom sastavu nego i po intenzitetu Svaki brod i podmornica imaju svoje akustičko polje koje se može smanjiti i oslabiti uz znatne troškove, ali ono ipak ostaje znatno veće od minimalnih Sumova mora.
Litetotura.
(11 Lazarev*, 2.: Tehntika hidrcakuMika. Beograd. 198?.
(2) Landwehrs. H.: D&s akutMiwbe SchiffeM und seme Ortung. Militanechnik, 1974.. 12. »tr. 510-542 i 1975.. I.Mr. 12-15.
[3| Vraoei. B.: Akusritko pol)e broda. Split. 1975.
[4] Kurtovtf, H. Osnovi tehnifke akustike. Beograd, 1982.
[5| Baj*. B.: O spektriraa kavitaoonog luma. Zagreb. Elektro-lehnika br. 1-1972.
[6| Bqibovsku. C.. Pokrovskii. Vj rwipoaKycrKHecuie MiMcpe-HMp. Ixnmgrad. 1971.
[7| Komtatinov. B. P.: I*nApoamuMH>*ccKoe tavKoodpaiMUHvc k pacfipocrpaHeHtie iayxa ■ orpaHMHeKHOM cpejic. Leningrad. 1974.
VOJNOTHHNIĆKI GLASNtK 6/2000.
587
