Способ обнаружения конкреций на дне океана

 

СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ КОНКРЕЦИЙ НА ДНЕ ОКЕАНА, основанный на излучении акустических сигналов на дно, приеме рассеянных в обратном направлении сигналов усилении, фильтрации и вьщелении их огибающей, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и оперативности обнаружения конкреций, излучение акустических сигналов на дно осуществляют в диапазоне длин волн., равном диапазону размеров обнаруживаемых конкреций, с углом скольжения относительно дна в пределах 20-60 , а о наличии конкреций судят по превышению уровня оги9 бающей рассеянных в обратном на- . правлении сигналов над фоновым уровнем рассеяния для данного района. оо Од О)

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,ЯО„„!10316

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3582674/18-25 (22) 31.03.83 (46) 15.07.84. Бюл. N - 26 (72) Ю.Ю.Житковский, В.В.Краснобородько и Ю.П.Лысанов (71) Институт океанологии им.П.П.Шир. шова (53) 552. 124 (088.8) (56) 1. Простаков А.Л. Электронный ключ к океану. Л., "Судостроение", 1978, с. 28.

2. К.Tamaki В., Е.Honza and

А.Mizuno "Relation between manganese nodule distribution and асопз 1с

stratigraphy in the eastern half of

the Central Pacific Basin,В. кн.

"Deep зеа mineral resources investigation in the Central — Eastern part

of СепГга1 Pacific Basin Geological

Syrsey of Japen 1977, р. t72-176 (прототип).

Заи С 01. S 15/04 G 01 V 1 OG (54) (57) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ КОНКРЕЦИЙ НА ДНЕ ОКЕАНА, основанный на излучении акустических сигналов на дно, приеме рассеянных в обратном направлении сигналов усилении, фильтрации и выделении их огибающей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и опера" тивности обнаружения конкреций, излучение акустических сигналов на дно осуществляют в диапазоне длин волн, равном диапазону размеров обнаруживаемых конкреций, с углом скольжения относительно дна в преG делах 20-60, а о наличии конкреций судят по превышению уровня огибающей рассеянных в обратном направлении сигналов над фоновым уровнем рассеяния для данного района.

1103

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано для обнаружения железомарганцевых конкреций на дне океана на ходу судна практически при любой глубине места.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность и оперативность измерений при поиске конкреций в глубоководных районах Мирового океана. 1О

Известен метод гидроакустического промера, основанный на излучении посылок и приеме зхо-сигналов в направлениях, перпендикулярных направлению движения, вправо и влево от этого направления, в сторону дна (гидролокаторы бокового обзора).

Такой метод обеспечивает просмотр широкой полосы дна, расположенной вдоль пути судна, и позволяет обнаруживать малоразмерные подводные объекты и незначительные неровности рельефа дна (1 3.

Однако точность и оперативность этого способа незначительна, так как появляется неоднозначность в идентификации реальных неровностей дна (например, ряби на песке, россыпи мелких предметов, конкреций и т.д,), что требует дополнительной обработки получаемых записей. Кроме того, раз решающая способность метода существенно зависит от глубины. места и частоты излучения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ обнаружения конкреций на дне океана, основанный на вертикальном излучении акустических сигналов, прие ме отраженных от дна сигналов антенной с узкой диаграммой направленности

40 ориентированной вертикально вниз, усилении, фильтрации, выделении их огибающей, определении толщины акустически прозрачного слоя осадков и на его основе определение концентрации конкреций (2 1.

Однако данный способ не обладает достаточной точностью и оперативностью при обнаружении конкреций, поскольку толщина акустически прозрачного слоя осадков зависит не толь ко от самого верхнего слоя, где располагаются конкреции, но и в большей степени. от характеристик ниже лежащих слоев, таких как, например, коэффициент затухания звука в грунте.

Кроме того, способ требует дополнительной машинной обработки получа166 2 емых записей с целью выделения кратных отражений от. слоев, что ухудшает оперативность исследований.

Целью изобретения является повышение точности и оперативности в обнаружении конкреций в глубоководных районах Мирового океана.

Цель изобретения достигается тем, что согласно способу обнаружения конкреций на дне океана, основанном на излучении акустических сигналов на дно, приеме рассеянных в обратном направлении сигналов, усилении, фильтрации и выделении их огибающей, излучение акустических сигналов на дно осуществляют в диапазоне длин волн, равном диапазону размеров обнаруживаемых конкреций, с углом скольжения относительно дна в пределах 20-60, а о наличии конкреций судят по превьппению уровня огибающей рассеянных в обратном направлении сигналов над фоновым уровнем рассеяния для данного района

На чертеже приведена блок-схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ, Способ заключается вследующем.

Широкополосный электрический сигнал в полосе частот, при которых диапазон длин волн равен диапазону размеров конкреций, представляющих интерес при поиске, с генератора 1 подают на излучатель 2, где он преобразуется в акустический сигнал, который излучается в сторону дна во всех направлениях (при использовании направленного излучателя акустический сигнал излучается под углом скольжения от 20 до 60) Рассеянный дном сигнал принимают приемной антенной 3, направленной под углом

20-60 в сторону, куда производилось излучение (при использовании ненаправленного приемника рассеянный сигнал в диапазоне углов скольжения от 20 до 60 выделяют по времени с прихода) . После усиления полосовым усилителем 4 и фильтрации полосовым фильтром 5 в полосе частот, соответствующей излучению, принятый сигнал детектируется в детекторе 6. Выделенную таким образом огибающую рассеянного в обратном направлении сигнала подают в вычислительный блок 7, где происходит вычисление значения огибающей рассеянного сигнала, которая регистрируется в блоке регистра ции 8, обнаружение конкреций осуЭ 1103166 4 ществляют по превышению измеренного и оперативностью, чем в базовом таким образом уровня огибающей объекте. над фоновым уровнем. Проведенная с борта судна экспериДанный способ благодаря высокой ментальная проверка предлагаемого точности и оперативности, а также способа в натурных условиях открытого отсутствию каких-либо ограничений океана полностью подтверждает его по глубине океана в районе его работоспособность. Исследования прово предполагаемого использования может дились в ряде районов Мирового океа( обеспечить при его внедрении сущест- на на частотах излучения от 1 до венный экономический эффект. Это 1О 50 кГц.. Экспериментально установлено, обусловлено тем, что рассеяние в об- что в районе абиссальной равнины ратном направлении акустического Нарес уровень рассеянного в обратсигнала в диапазоне углов скольже- ном направлении акустического сигнала ния 20-60 обусловлено наличием не- при углах скольжения у дна от 20 ровностей, а также конкреций на по- 15 до 60 не превышает уровень фона. верхности дна. Чтобы выделить рас- При этом взятые пробы грунта и глубосеяние на конкрециях, размер которых. ководные фотоснимки дна океана покалежит в пределах, например 3-30 см, зали полное отсутствие конкреций ° необходимо излучать акустическую Замеры обратно рассеянного сигнала волну с такими же длинами волн, что о в районе острова Вознесения показали соответствует частотному диапазону превышение его над фоновым уровнем от 5 до 50 кГц. Следует отметить, более чем йа 15 дБ, а геологические что в силу большого коэффициента за- пробы, взятые в этом же районе, тухания в грунте акустические волны подтвердили наличие значительной на этих частотах не проникают глубже 5 концентрации железо-марганцевых коннескольких метров и, следовательно, креций. рассеиваются на поверхностном слое Исходя из большой значимости дна океана, где в основном и рас- задачи по обнаружению железо-марган-полагаются залежи железо-марганце- цевых конкреций на дне океана и их вых конкреций. Таким образом, выбор добычи, можно предполагать, что предтакого частотного диапазона излучае- лагаемый способ при использовании мых акустических волн и углов сколь- на специализированных научно-исследожения у дна позволяет по превышению вательских и инженерно-геологических уровня обратного рассеяния над фоно- судах обеспечит существенную экономию

t вым уровнем обнаруживать конкрецни народно-хозяйственных средств и froна дне с более высокой точностью вышение качества проводимых работ.

Составитель Н.Журавлева

Редактор Т.Митейко Техред Т.Фанта Корректор А.Дзятко

Заказ 4973/34 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4