Peculiarities of anisotropic ultrasonic transmission passage in deep sea water areas

It is necessary to solve the problem of transmitting to the operator the information received by the underwater dosimetric complex within the framework of the works devoted to estimations of radioactive contamination of the bottom surface of deep sea areas. The use of standard radio channel in such conditions is impossible, therefore it is expedient to use ultrasonic channel of information transmission. Thus, the issue of ultrasonic anisotropic radiation transmission in deep sea water area is considered. Anisotropy of radiation is necessary to reduce the error and increase the reliability of information transmission. A boundary value problem to estimate the ultrasound pressure on the aquatic medium is formulated and its solution in the form of a wave equation in seawater is given. Attention is paid to such characteristics of sea water areas as water salinity, liquid column pressure determining its density, temperature, range of radiation propagation taking into account its frequency characteristics. The problem is solved by the known method of separation of varia­bles in spherical geometry taking into account the anisotropy of radiation, the given characteristics of which are determined on the basis of the optimal choice of the radiation direction to the ultrasonic buffer device located on the water surface of the water area, determined experimentally. The calculation results show that at the radiation frequency of 1 kHz the detector reliably registers the signal at a distance of ~ 1 km. As the frequency increases, the signal is noticeably absorbed and at a radiation frequency of ~ 40 kHz begins to fall sharply from a distance of ~ 20 m. Similar results are obtained when the problem is solved in the form of radiation of a wide beam. The results of solving the problems allow to formulate certain requirements for the design of ultrasonic detectors used for underwater transmission of information, which will make it possible to implement the method of information transmission from deep water areas when using an underwater dosimet­ric complex and, in addition, to develop a sound method of communication in deep water areas, which will play a significant role in solving the problems of information transmission in these specific condi­tions.

1. Пырков И.В., Коротков А.С., Тихонов И.И. Разработка и апробация метода радиационного контроля донных отложений IN STU на основе погружного полупроводникового гамма-спектрометра. Экологические системы и приборы. 2010;9:15–18. Режим доступа: http://eco.tgizd.ru/ru/arhiv/620 (дата обращения: 10.03.2024).

2. Pavel P. Povineca, Iolanda Osvatha, Jean-François Comanducci. Underwater gamma-ray spectrometry. Radioactivity in the environment. 2008;11:449–479. https://doi.org/10.1016/S1569-4860(07)11014-7

3. Елохин А.П. Методы и средства систем радиационного контроля окружающей среды. Монография. Москва: НИЯУ МИФИ, 2014. 520 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=vcmnbp (дата обращения: 10.03.2024).

4. Елохин А.П., Ксенофонтов А.И., Пырков И.В. Основы экологии и радиационно-экологического контроля окружающей среды. Москва: НИЯУ МИФИ, 2018. 680 с. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=ysaddx (дата обращения: 10.03.2024).

5. Елохин А.П., Василенко А.А., Улин С.Е., Юксеклер С., Юксеклер М. Исследование системы автоматизированного управления подводного дозиметрического комплекса при дистанционном измерении придонной радиоактивности в глубоководных акваториях. Глобальная ядерная безопасность. 2020;3:18¬–39. Режим доступа: https://doi.org/10.26583/GNS-2020-03-02

6. Елохин А.П., Улин С.Е. Способ и система получения данных придонной радиоактивности в глубоководных акваториях. Патент на Изобретение №2739136. Приоритет от 08.06.2020. Бюл. №36 от 21.12.20. Режим доступа: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0002739136_20201221_C1_RU/ (дата обращения: 10.03.2024).

7. Елохин А.П., Улин С.Е., Василенко А.А. Метод определения и передачи данных радиоактивного загрязнения донной поверхности в глубоководных акваториях. Атомная энергия. 2021;130(6):338–344. Режим доступа: https://www.j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/4437 (дата обращения: 10.03.2024).

8. Elokhin A.P., Ulin S.E., Vasilenko A.A. Method for determining and transmitting data on radioactive contamination of the sea-bottom in deep-water areas. Atomic energy. 2021;130:360–366. https://doi.org/10.1007/s10512-022-00824-0

9. Лепендин Л.Ф. Акустика. Москва: Высшая школа, 1978. 448 с. Режим доступа: https://alexandr4784.narod.ru/lependin.html (дата обращения: 10.03.2024).

10. Деев М.Г. Мировой океан: основные параметры морской воды. География. 2009;20:7–12. Режим доступа: https://geo.1sept.ru/view_article.php?ID=200902003 (дата обращения: 10.03.2024).

11. Смирнов В.И. Курс высшей математики. Т. III, ч 2. Москва: Наука, 1974. 672 с. Режим доступа: https://djvu.online/file/DLsGTR1sYqKaR?ysclid=lyo4umrlcm9131925 (дата обращения: 10.03.2024).

12. Справочник по специальным функциям. Под редакцией М. Абрамовица и И. Стигана. Москва: Наука, 1979. 832 с. Режим доступа: https://archive.org/details/B-001-038-574-ALL/B-001-038-574-06/page/444/mode/2up (дата обращения: 10.03.2024).

13. Соболев С.Л. Уравнения математической физики. Москва: Наука, 1966. 444 с. Режим доступа: https://djvu.online/file/jym6J9VmkcRfQ?ysclid=lyo58vfj3928834074 (дата обращения: 10.03.2024).

14. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. Дополнительные главы. Москва: Наука, 1986. 800 с. Режим доступа: https://djvu.online/file/SAOumBJKxiLEt?ysclid=lyo5h9ts1b966588688 (дата обращения: 10.03.2024).

15. Дегтярев А.Н. Дополнительные свойства специальных функций. Севастопольский национальный технический университет. Прикладная математика. 2006. C. 1–10. Режим доступа: https://znanium.ru/catalog/document?id=283503 (дата обращения: 10.03.2024).

16. Холодова С.Е., Перегудин С.И. Специальные функции в задачах математической физики. – СПб: НИУ ИТМО, 2012. 72 с. Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/43459?ysclid=lyo5ux8j1s918829395 (дата обращения: 10.03.2024).

17. Жданкин В.К. Ультразвуковые датчики для систем управления. Современные технологии автоматизации. 2002(3):46–47. Режим доступа: https://www.cta.ru/articles/cta/obzory/apparatnye-sredstva/125352/ (дата обращения: 10.03.2024).