Особенности прохождения анизотропного ультразвукового излучения в глубоководных морских акваториях

В рамках работ, посвященных оценкам радиоактивного загрязнения донной поверхности глубоководных морских акваторий, необходимо решить проблему передачи оператору информации, полученной подводным дозиметрическим комплексом. Использование стандартного радиоканала в таких условиях невозможно, поэтому целесообразно использовать ультразвуковой канал передачи информации. В связи с чем и рассматривается вопрос прохождения ультразвукового анизотропного излучения в глубоководной морской акватории. Анизотропность излучения необходима для уменьше­ния погрешности и повышения надежности передачи информации. С этой целью формулиру­ется краевая задача по оценке давления ультразвука на водную среду и приводится ее решение в виде волнового уравнения в морской воде. Уделяется внимание таким характеристикам морских акваторий, как соленость воды, давление столба жидкости, определяющего ее плотность, температуру, дальность распространения излучения с учетом его частотных характеристик. Решение задачи осуществляется известным методом разделения переменных в сферической геометрии с уче­том анизотропии излучения, заданные характеристики которого определялись на основе оптималь­ного выбора направления излучения на ультразвуковое буферное устройство, располагающееся на водной поверхности акватории, определяемого экспериментально. Результаты расчета показали, что при частоте излучения 1 кГц детектор надежно регистрирует сигнал на расстоянии ~ 1 км. С ростом частоты сигнал заметно поглощается и при частоте излучения ~ 40 кГц начинает резко падать с расстоя­ния
~ 20 м. Аналогичные результаты были получены и при решении задачи в виде излучения широкого пучка. Результаты решения задач, позволяют сформулировать определенные требования к конструкции ультразвуковых детекторов, используемых для подводной передачи информации, что позволит реализовать метод передачи информации из глубоководных акваторий при использовании подводного дозиметрического комплекса и, кроме того, разработать звуковой способ связи в усло­виях глубоководных акваторий, что сыграет значительную роль при решении проблем передачи информа­ции в этих специфических условиях.

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).