ГИДРОАКУ́СТИКА

ГИДРОАКУ́СТИКА (от гид­ро… и аку­сти­ка), раз­дел аку­сти­ки, в ко­то­ром изу­чает­ся рас­про­стра­не­ние аку­стич. волн в ес­те­ст­вен­ной вод­ной сре­де, а так­же рас­смат­ри­ва­ют­ся разл. об­лас­ти и спо­со­бы их под­вод­но­го при­ме­не­ния. Звук – един­ст­вен­ный вид из­лу­че­ния, рас­про­стра­няю­щий­ся в жид­ко­сти на сколь­ко-ни­будь зна­чи­тель­ное рас­стоя­ние. По­это­му зву­ко­вые вол­ны яв­ля­ют­ся един­ст­вен­ным сред­ст­вом пе­ре­да­чи и по­лу­че­ния ин­фор­ма­ции под­вод­ным пу­тём для разл. це­лей – на­ви­га­ци­он­ных, во­ен­ных, под­вод­ной свя­зи, обес­пе­че­ния мор. про­мы­слов.

Воз­мож­ность ис­поль­зо­ва­ния под­вод­но­го зву­ка из­вест­на с дав­не­го вре­ме­ни. В 15 в. Ле­о­нар­до да Вин­чи пред­ло­жил про­слу­ши­вать на­хо­дя­щие­ся в мо­ре ко­раб­ли по­сред­ст­вом опу­щен­ной в во­ду од­ним кон­цом труб­ки. К нач. 20 в. в ка­че­ст­ве сред­ст­ва на­ви­га­ции в при­бреж­ных во­дах рас­смат­ри­вал­ся под­вод­ный ко­ло­кол. Раз­ра­бот­ка и при­ме­не­ние гид­ро­аку­стич. ме­то­дов для во­ен. це­лей на­ча­лись в го­ды 1-й ми­ро­вой вой­ны. В 1916 рос. инж. К. Ши­лов­ский совм. с П. Лан­же­ве­ном про­во­ди­ли ис­пы­та­ния пер­во­го уст­рой­ст­ва для аку­стич. эхо­ло­ка­ции под­вод­ных объ­ек­тов. Лан­же­вен раз­ра­бо­тал для этих це­лей пье­зо­элек­трич. квар­це­вый пре­об­ра­зо­ва­тель. В 1918 бы­ла по­ка­за­на воз­мож­ность об­на­ру­же­ния под­вод­ных ло­док по­сред­ст­вом гид­ро­аку­стич. сиг­на­лов. Про­ти­во­ло­доч­ные гид­ро­аку­стич. уст­рой­ст­ва ши­ро­ко ис­поль­зо­ва­лись во вре­мя 2-й ми­ро­вой вой­ны. В 20 в. об­лас­ти при­ме­не­ния ме­то­дов Г. су­ще­ст­вен­но рас­ши­ри­лись в свя­зи с раз­ви­ти­ем во­ен.-мор. и на­ви­гац. тех­ни­ки, а так­же с воз­рас­таю­щим пром. ос­вое­ни­ем Ми­ро­во­го океа­на.

Осн. на­уч. за­да­чей Г. яв­ля­ет­ся изу­че­ние осо­бен­но­стей рас­про­стра­не­ния аку­стич. волн в ре­аль­ных вод­ных сре­дах (океа­нах, мо­рях, озё­рах и т. п.), что сбли­жа­ет её с аку­сти­кой океа­на. Даль­ность рас­про­стра­не­ния под­вод­ных зву­ков оп­ре­де­ля­ет­ся по­гло­ще­ни­ем зву­ка в сре­де и до­пол­ни­тель­ным за­ту­ха­ни­ем зву­ка, вы­зы­вае­мым рас­сея­ни­ем на не­од­но­род­но­стях вод­ной тол­щи, взвол­но­ван­ной по­верх­но­сти, не­ров­но­стях дна и по­гло­ще­ни­ем в дон­ных осад­ках. Ре­фрак­ция зву­ка, вы­зы­вае­мая про­стран­ст­вен­ным из­ме­не­ни­ем ско­ро­сти зву­ка, мо­жет, с од­ной сто­ро­ны, при­во­дить к об­ра­зо­ва­нию реф­рак­ци­он­ных зон зву­ко­вой те­ни (зо­н мол­ча­ния), с дру­гой – к яв­лению сверх­даль­не­го рас­про­стра­не­ния зву­ка в океа­не за счёт об­ра­зо­ва­ния под­вод­но­го зву­ко­во­го ка­на­ла. В ус­ло­ви­ях су­ще­ст­во­ва­ния под­вод­но­го зву­ко­во­го ка­на­ла даль­ность рас­про­стра­не­ния зву­ка на час­то­тах ни­же не­сколь­ких ки­ло­герц от ис­точ­ни­ка средней мощ­но­сти (напр., от взры­ва не­боль­ших за­ря­дов ве­сом 1–2 кг) мо­жет дос­ти­гать со­тен и ты­сяч ки­ло­мет­ров. С по­вы­ше­ни­ем час­то­ты зву­ка (ульт­ра­звук) за­ту­ха­ние су­ще­ст­вен­но уве­ли­чи­ва­ет­ся и даль­ность рас­про­стра­не­ния со­кра­ща­ет­ся до 3–5 км. На по­гло­ще­ние и рас­сея­ние зву­ка вы­со­кой час­то­ты ока­зы­ва­ют влия­ние мел­ко­мас­штаб­ные не­од­но­род­но­сти (тур­бу­лент­ность, зву­ко­рас­сеи­ваю­щие слои био­ло­гич. про­ис­хо­ж­де­ния, пу­зырь­ки га­зов и др.). Осо­бен­но силь­но этот эф­фект за­ме­тен в при­по­верх­но­ст­ном слое во­ды, где боль­ше все­го не­од­но­род­но­стей. Рас­сея­ние зву­ка не­од­но­род­но­стя­ми тол­щи во­ды и её гра­ниц (мор. вол­не­ние, не­ров­но­сти дна) вы­зы­ва­ет яв­ле­ние под­вод­ной ре­вер­бе­ра­ции, ко­то­рая яв­ля­ет­ся су­ще­ст­вен­ной по­ме­хой для ря­да прак­тич. при­ме­не­ний Г. Пре­де­лы даль­но­сти об­на­ру­же­ния гид­ро­аку­стич. сиг­на­лов ог­ра­ни­чи­ва­ют­ся и собств. шу­ма­ми мо­ря, вы­зы­вае­мы­ми об­ру­ше­ни­ем волн, до­ж­дём, пе­ре­ка­ты­ва­ни­ем галь­ки мор. при­бо­ем, а так­же зву­ко­из­лу­че­ни­ем мор. фау­ны (ки­ты, кре­вет­ки и др.) и тех­но­ген­ны­ми про­цес­са­ми (су­до­ход­ст­во, пром. дея­тель­ность на мор. шель­фах и т. п.).

На­уч­но-тех­нич. за­да­ча Г. – соз­да­ние тех­нич. средств, ос­но­ван­ных на ис­поль­зо­ва­нии рас­про­стра­не­ния зву­ка в ес­теств. во­до­ёмах, т. н. гид­ро­аку­сти­че­ских средств. Их на­зна­че­ние: об­на­ру­же­ние, клас­си­фи­ка­ция под­вод­ных объ­ек­тов и сле­же­ние за ни­ми (см. Гид­ро­ло­ка­ция), осу­ще­ст­в­ле­ние свя­зи ме­ж­ду под­вод­ны­ми и над­вод­ны­ми ко­раб­ля­ми, обес­пе­че­ние безо­пас­но­сти су­до­во­ж­де­ния; про­ве­де­ние океа­но­гра­фич. ис­сле­до­ва­ний; обес­пе­че­ние ры­бо­лов­ст­ва и про­мы­слов мор. жи­вот­ных (см. Ры­бо­ло­ка­ция), по­иск и раз­вед­ка по­лез­ных ис­ко­пае­мых на по­верх­но­сти и в тол­ще мор. грун­та, со­про­во­ж­де­ние под­вод­ных бу­ро­вых ра­бот, кон­троль аку­стич. по­лей мор. су­дов и др. Кон­крет­ные ви­ды гид­ро­аку­стич. средств, со­от­вет­ст­вую­щие од­но­му (ре­же не­сколь­ким) из ука­зан­ных на­значе­ний, на­зы­ва­ют гид­ро­аку­стич. сис­те­ма­ми или гид­ро­аку­сти­че­ски­ми станция­ми; они мо­гут объ­е­ди­нять­ся в гид­ро­аку­стич. ком­плек­сы. К гид­ро­аку­стич. уст­рой­ст­вам от­но­сят­ся гид­ро­ло­ка­то­ры, шу­мо­пе­лен­га­то­ры, сис­те­мы ви­зуа­ли­за­ции зву­ко­во­го по­ля, эхо­ло­ты, гид­ро­аку­стич. ла­ги, гид­ро­аку­сти­че­ские мая­ки, ры­бо­ло­ка­то­ры (ры­бо­по­ис­ко­вые стан­ции), гид­ро­аку­стич. буи.

Гид­ро­аку­стич. сис­те­мы и ком­плек­сы мо­гут ус­та­нав­ли­вать­ся на су­дах или ко­раб­лях, опус­кать­ся за борт или бук­си­ро­вать­ся. Они мо­гут быть ста­цио­нар­ны­ми (т. е. рас­по­ло­жен­ны­ми на дне, ча­ще все­го вбли­зи бе­ре­га), по­зи­ци­он­ны­ми (ус­та­нав­ли­вае­мы­ми на яко­рях в оп­ре­де­лён­ных точ­ках океа­на), сво­бод­но дрей­фую­щи­ми. Пор­та­тив­ные гид­ро­аку­стич. сред­ст­ва при­ме­ня­ют­ся во­до­ла­за­ми и ак­ва­лан­ги­ста­ми.

К на­уч­но-тех­нич. за­да­чам Г. от­но­сит­ся так­же соз­да­ние эле­мен­тов гид­ро­аку­стич. средств – гид­ро­аку­сти­че­ских ан­тенн, под­вод­ных из­лу­ча­те­лей зву­ка и под­вод­ных при­ём­ни­ков зву­ка (гид­ро­фо­нов), а так­же элек­трон­ных уст­ройств для фор­ми­ро­ва­ния из­лу­чае­мо­го сиг­на­ла и об­ра­бот­ки при­ня­то­го. Для об­ра­бот­ки по­лу­чен­ной ин­фор­ма­ции при­ме­ня­ет­ся элек­трон­но-вы­чис­лит. тех­ни­ка, адап­ти­ро­ван­ная к спе­ци­фи­ке гид­ро­аку­стич. за­дач.