Расчёт горизонтального расстояния, проходимого звуковым лучом до точки полного внутреннего отражения в ПЗК

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова

Арктический факультет

Кафедра навигационной гидрометеорологии и экологии

Курсовая работа

«Расчёт горизонтального расстояния, проходимого звуковым лучом до точки полного внутреннего отражения в ПЗК»

Выполнил: студент группы Г-222

Церковная В.В.

Проверил: профессор

Шматков В.А.

Санкт-Петербург

2020

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1.ПРИРОДА ЗВУКА В ЖИДКОСТИ 4

2.ВЫЧИСЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА В МОРСКОЙ ВОДЕ 5

2.1Теоретические формулы 5

2.2Эмпирические формулы 7

2.3Основы лучевой теории распространения звука в океане 8

3.ВЫЧИСЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА И СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ЗВУКА НА ОКЕАНОГРАФИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ 10

3.1Вычисление скорости звука на горизонтах 10

3.2Вычисление средней скорости звука 11

4.РЕФРАКЦИЯ ЗВУКОВЫХ ЛУЧЕЙ 13

4.1Типы рефракции звука 13

4.2Подводный звуковой канал 14

4.3Основные характеристики подводного звукового канала 18

5.ЗАКОН СНЕЛЛИУСА 19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 23

ПРИЛОЖЕНИЯ 24

ВВЕДЕНИЕ

Данная курсовая работа предназначена для закрепления знаний полученных в процессе изучения теоретического курса по дисциплине «Океанография». Цель данной курсовой работы состоит в определении горизонтального расстояния, проходимого звуковым лучом в подводном звуковом канале при положении излучателя на горизонте с минимальной скоростью звука до его полного внутреннего отражения, используя расчеты на конкретном примере.

Для этого будут рассмотрены понятия: природа звука в жидкости, скорость звука (способы вычисления по теоретическим и эмпирическим формулам), основы лучевой теории распространения звука в воде, типы рефракции, закон Снеллиуса, подводный звуковой канал, его типы и основные характеристики.

Также будут выполнены расчеты давления, скорости звука, средней скорости звука, поправки к глубине, углы скольжения в разных слоях и горизонтальное расстояние, проходимое звуковым лучом. За исходные данные взята океанологическая станция №2578, наблюдения на которой были сняты 16 февраля 1939 года.

Вся практическая часть работы представлена в разделе «Приложения».

1.ПРИРОДА ЗВУКА В ЖИДКОСТИ

Если в морской воде создать механические колебание ей частиц путём сжатия, например, то вследствие взаимодействия между ними эти колебания будут распространяться от частицы к частице с некоторой скоростью С. При этих условиях колебания распространяются в жидкости продольными волнами, т.е. каждая частица воды перемещается параллельно направлению распространения волны. Частицы жидкости, в которой распространяется волна, не будут ею переноситься, они будут лишь совершать колебания около своих положений равновесия. Распространяющиеся в воде слабые возмущения, т.е. колебания с малыми амплитудами, и называются звуковыми волнами [4].

Океан – это неоднородная среда, поэтому распространение звуковых колебаний в морской воде представляет собой сложное явление, зависящее от распределения температуры и солёности, изменения давления, глубины моря и характера грунта, состояния поверхности моря,