Исследование рассеяния звука глубоководными рудными скоплениями Мирового океана и разработка методики их обнаружения гидролокатором бокового обзора дальнего действия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

На правах рукописи

ФОМЕНКО Владимир Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ РАССЕЯНИЯ ЗВУКА ГЛУБОКОВОДНЫМИ РУДНЫМИ СКОПЛЕНИЯМИ МИРОВОГО ОКЕАНА И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИХ ОБНАРУЖЕНИЯ ГИДРОЛОКАТОРОМ БОКОВОГО ОБЗОРА ДАЛЬНЕГО ДЕЙСТВИЯ

Специальность 01.04.06 - акустика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ооздь-г; г»^

Таганрог 2008

003452782

Работа выполнена на кафедре электрогидроакустической и медицинской техники Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге (ТТИ ЮФУ).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Чернов Николай Николаевич (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Заграй Николай Петрович (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог)

кандидат технических наук Усов Владимир Павлович (ООО «Аквазонд», г. Таганрог)

Ведущая организация: ФГУП НПП Полярная морская геолого-разведочная

экспедиция (ПМГРЭ) г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится <( 4 » Декабря 2008 г. в 1420 часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.23 в Технологическом институте Южного фе дерального университета в г. Таганроге.

Адрес: 347928, Ростовская обл., г. Таганрог, ул. Шевченко 2, кафедра ЭГА и МТ, ауд. Е-306

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной библиотеке Южного федерального университета

Автореферат разослан «31» октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н., профессор

Н.Н. Чернов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТШСА РАБОТЫ Актуальность работы.

Научно-технический прогресс и связанные с ним все возрастающие потребности че-овечества в изучении и освоении природных богатств Мирового океана являются одной з актуальнейших задач современности. Это обусловлено тем, что природные ресурсы онтинентов ограничены и постепенно истощаются, а их эксплуатация становится все олее сложной и дорогостоящей. Общие геологические ресурсы только железомаргавде-IX конкреций Мирового океана оцениваются в десятки триллионов тонн. Конкуренто-особность России в утверждении ее приоритетов на распределение участков морского на между государствами, в соответствии с Конвенцией ООН по морскому праву и на елимитацию границ морского шельфа, должна поддерживаться за счет систематическо-изучения дна Мирового океана с целью наращивания геологической информации. В соответствии с Морской доктриной Российской Федерации на период до 2020 г. ним из важнейших направлений национальной морской политики является закреяле-ие в рамках полномочий Международного органа по морскому дну прав Российской едерации на разведку и разработку ресурсов морского дна за пределами юрисдикции ибрежных государств.

Ведение масштабных работ по геологическому изучению дна, поиску и разведке лозных ископаемых, а также мониторингу геологических процессов, охватывающих ог-мные площади глубоководных районов Мирового океана, требует применения высо-производительных аппаратурно-технических средств. Важнейшими средствами иссле-вания донной поверхности являются гидролокационные системы, в том числе и шдро-каторы бокового обзора (ГБО) дальнего действия (ДД), которые буксируются в припо-рхностном слое океана и позволяют с высокой производительностью с дистанции в деки километров эффективно осуществлять геологическое исследование дна. Разработ-и применение таких методов основывается на механизмах распространения, отраже-я и рассеяния звука глубоководными геологическими объектами, в том числе и руд-гми скоплениями (рудообразующими кобальтомарганцевыми корками (КМК), глубо-водными полиметаллическими сульфидами (ГПС), железомарганцевыми конкрециями МК)), являющимися громадными потенциальными сырьевыми источниками. Обнару-ение и классификация таких объектов, зависит в первую очередь от их акустических и оморфологических характеристик, что требует решения ряда задач по оптимизации па-1етров применяемых гидроакустических средств. Теоретические и экспериментальные следования, связанные с разработкой ГБО для обнаружения рудных скоплений и их ассификацией, основываются на анализе информации о силе обратного рассеяния и 1ажения, о величине затухания и рефракции звука. Получение качественного акусти-ского изображения глубоководного дна в условиях открытого океана и дальнейшая терпретация получаемых данных, требуют решения ряда специфических задач теоре-[еской, экспериментальной и прикладной гидроакустики:

- изучение механизмов рассеяния эхосигналов глубоководным дном с наличием КМК, ПС, ЖМК в условиях их естественного залегания (геоморфологические условия);

- проведение экспериментальных работ по исследованию закономерностей рассеяния;

- разработка метода классификации глубоководных рудных скоплений;

- исследование применения сложных акустических сигналов с целью получения бол качественной информации;

- обеспечение оптимальных параметров и эксплуатационных характеристик аппа туры ГБО ДД;

- создание промышленных отечественных образцов гидроакустической аппарату большой производительности;

Актуальность работ в области исследования рассеяния звука глубоководными р ными скоплениями Мирового океана, разработка аппаратуры для их обнаружения, око туривания и классификации очевидна.

В настоящее время в мире известны единицы гидроакустических комплексов, сп собных вести масштабные исследования дна Мирового океана. Первый отечествен^ макет ГБО ДД на сложных сигналах, созданный в ИРЭ АН СССР в 1984 году, полож начало в дистанционных исследованиях дна Мирового океана.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исс дование рассеяния звука глубоководными рудными скоплениями КМК, ГПС, ЖМК и классификация, разработка метода аппаратурной реализации для их обнаружения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследовать теоретические и экспериментальные закономерности рассеяния зву глубоководным дном Мирового океана, включающим рудные скопления КМК, ГПС ЖМК;

- провести экспериментальные работы по исследованию рассеяния звука на одино ных и моделях скоплений ЖМК;

- исследовать методику расчета ГБО ДД на сложных сигналах и с принцип его п строения с целью оптимизации параметров для получения качественной акустическ информации;

- разработать метод классификации рудных скоплений для КМК, ГПС и ЖМК на нове акустических и геоморфологических характеристик, выполнить их анализ по да ным ГБО ДД.

Научная новизна работы

1. Впервые, на экспериментальной основе, в диапазоне частот от 4 до 12 кГц, бы выявлены резонансные свойства, установлены амплитудно-частотные и угловые завис мости рассеяния звука одиночными сферической и эллипсоидной формами ЖМК, а та же моделями скоплений ЖМК.

2. Теоретически обосновано применение сложных сигналов в методе ГБО ДД.

3. Получены аналитические выражения рассеяния звука скоплениями ЖМК в их ест ственном залегании при нормальном и наклонном зондировании.

4. Разработан принцип построения ГБО Д Д для обнаружения глубоководных руднъ скоплений КМК, ГПС, ЖМК.

5. Разработан метод классификации типов глубоководных скоплений (КМК, ГП ЖМК) по их акустическим и геоморфологическим характеристикам путем интерпрет ции материалов ГБО ДД.

Положения, выносимые на защиту

1. Для средних весовых значений рудных скоплений ЖМК по площади отсутствует метная угловая зависимость обратного рассеяния звука, при этом резонансные свойст-проявляются в диапазоне частот от 4 до 12 кГц.

2. Акустические и геоморфологические особенности скоплений КМК, ГПС, ЖМК яв-этся их классификационными признаками для обнаружения по данным ГБО ДД.

3. Применение сигналов с линейной частотной модуляцией позволяет оптимизиро-ть параметры ГБО ДД и его принцип построения.

4. Соотношение величин отраженного и рассеянного звука является информацион-ш признаком, повышающим достоверность интерпретации данных ГБО ДД.

Практическая значимость

Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в производ-во ГБО ДД «Океан» и практику морских геологоразведочных работ с целью обнаруже-I и оконтуривания скоплений КМК, ГПС и ЖМК. Данной аппаратурой проведены асштабные исследования глубоководных геологических структур и рудных скоплений дне Мирового океана. В общей сложности проведена гидролокационная съемка на ющади более 650 ООО км2 в различных районах Мирового океана.

Выполнены совместные работы с Европейской ассоциацией «ОБАЕ» по инженерно-ологическим изысканиям трансатлантической трассы под оптоволоконный кабель свя-I Европа - Америка протяженностью более трех тысяч километров.

Достоверность результатов работы

Обеспечивается практическими материалами акустической съемки, полученными в зультате работы ГБО Д Д, а также обоснованным применением теории математических счетов.

Реализация результатов работы

Представленные в работе результаты исследований были заложены в основу разра-тки промышленного ГБО ДД «Океан» и внедрены в практику морских геолого-офизических работ в ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» (г. Геленджик) и ФГУ НПП МГРЭ (г. Санкт-Петербург). Результаты, полученные в ходе выполнения диссертаци-ной работы, используются в учебном процессе при подготовке студентов кафедры ектрогидроакустической и медицинской техники в Таганрогском технологическом статуте ЮФУ и в рамках программы обучения студентов морских специальностей лавучий университет» под эгидой «ЮНЕСКО», которую проводит МГУ (г. Москва).

Апробация результатов работы

Основные научные и практические результаты диссертационной работы представля-сь и обсуждались на следующих научно-практических конференциях:

- «Комплексные геолого-геофизические исследования в Мировом океане», Геленд-ик, 24 декабря 1986 г.;

- «Технические средства и методы исследования Мирового океана», Москва, сентябрь 87 г.;

- «Технические средства и методы освоения океанов и морей», Москва, октябрь 1989 г.;

- 1-я Всесоюзная научно-практическая конференция «Силовые электронные системы и устройства преобразовательной техники», Алма-Ата, сентябрь 1990 г.;

- юбилейная научная конференция «Теория и практика морских геолого-геофизических исследований», Геленджик, 20-24 сентября 1999 г.;

- 2-я Международная научная конференция и выставка по разработке новых технических средств и технологий для работ на шельфе и в Мировом океане, Геленджик, 3-5 октября 2001 г.

Личный вклад автора

Представленные в диссертации результаты получены самостоятельно. Автор являлся заместителем ответственного исполнителя по созданию и внедрению промышленного ГБО Д Д «Океан». Большая часть полученных данных в Мировом океане осуществлялась при непосредственном участии автора.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 23 статьи, в том числе, 3 статьи опубликованы в изданиях, входящих в Перечень ВАК. Получен патент и два авторских свидетельства.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, приложений, списка использованных литературных источников, включающего 77 наименований. Содержание диссертации изложено на 175 страницах и включает: 55 рисунков, 11 таблиц, 2 приложения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы и основные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая значимость проводимых исследований, приведены сведения об апробации работы, кратко изложено содержание диссертации.

В первой главе проведен краткий обзор исследований, направленных на изучение рассеяния звука глубоководным дном Мирового океана. Проведен анализ способов изучения и рассмотрены существующие отечественные и зарубежные гидроакустические системы для исследования морского дна методом дальней гидролокации. Проанализировано современное состояние по работам, направленным на исследование глубоководных районов Мирового океана, сформулированы основные требования к гидроакустической аппаратуре для геологического и геоморфологического картирования с целью поиска, обнаружения и оконтуривания рудообразований КМК, ГПС и ЖМК. Рассмотрены современные направления развития гидроакустических средств для изучения дна океана с применением последних научно-технических достижений. Показано, что стремительное внедрение в гидроакустику получает применение сложных сигналов.

Во второй главе проведено исследование рассеяния звука такими глубоководными логическим структурами, как абиссальные равнины, подводные горные массивы, а оке рудные скопления КМК, ГПС и ЖМК в их естественном залегании. Ввиду слож-ти задачи, определена необходимость логического и математического решения в со-пности акустических и геоморфологических характеристик. Сформулированы тре-ания для экспериментальной проверки рассеяния звука на одиночных и моделях ско-нийЖМК.

На основе акустических и геоморфологических характеристик глубоководных геоло-1еских структур и рудных скоплений оценены ожидаемые величины рассеяния и от-ения звука для низкочастотного метода ГБО. Определены основные типы участков , сопутствующих рудным скоплениям:

1. Относительно ровные (чистые) участки дна с глинистыми осадками большой плоди, где приемлем метод малых возмущений, при котором неровности поверхности ггаются пологими (г»л.) и крупномасштабными (рь»^), где г - радиус кривизны по-хности, рь - пространственный радиус корреляции, X - длина волны, не исключается и фузионное рассеяние.

2. Ровные участки с верхним слоем скоплений ЖМК с различной площадной весовой тностью, для которых приемлем метод приближений Кирхгофа (метод касательной

скости). Неровности принимаются пологими (—«1, — «/) и мелкомасштабными

дх ду

< X).

3. Холмистые и валообразные участки большой линейной протяженности на относи-ьно выровненном осадочном типе поверхности дна, для которых может применяться 1бинация метода малых возмущений и метода приближений Кирхгофа, при этом угло-

зависимости не могут носить прогнозируемый характер.

4. Протяженные геологические объекты в виде подводных гор, объекты вулканиче-го происхождения с уступами, взбросами, массивные выходы коренных пород с же-ой границей раздела двух сред, где определяющим является метод нормальных отра-ий. Угловые зависимости непредсказуемы.

5.Смешанные геологические и геоморфологические формы с акустическими и гео-фологическими контрастами (переходные и чередующиеся зоны), для которых ха-терна комбинация всех вышеперечисленных методов и логический подход. Проведенный анализ акустических и геоморфологических особенностей скоплений К, ГПС и ЖМК различных модификаций показывает, что для расчетов рассеяния ка такими объектами необходимо применение совокупности методов расчета. Полу-мым величинам обратного рассеяния и отражения необходимо присвоить логические вни по акустическим и геоморфологическим признакам с целью дальнейшей интер-тащш получаемых данных. Наибольшее внимание должно быть уделено рассеянию ка скоплениями ЖМК, как наиболее ценному сырью, простому в обнаружении и жному в оконтуривании.

Исследование рассеяния звука скоплениями ЖМК рассматривается как основная и 1более сложная задача. При этом принимается условие, что составляющая рассеяния

звука подстилающими осадками ровного дна незначительна, и ею можно пренебречь, влияние наклонов подстилающего субстрата необходимо исследовать экспериментальн Показано, что важным информационным признаком весового распределения ЖМК площади может являться сравнение отраженного и рассеянного сигнала.

Для учета соотношения вертикальной и наклонной составляющих результат зондирования методом ГБО для участка дна, покрыто скоплениями ЖМК, рассмотре распространение фронта волны в пределах телесного угла в бокового лепестка и ди граммы направленности ГБО. Для бокового лепестка, амплитуда волн плавно убывает максимального значения (при в = 0) до достаточно малых значений (при 0>О) по зако А(0) - Arje~"'i0°1 . Это убывание амплитуды будем описывать множителем М{в); М(в)= М(в)»1 при в>вв. При этом волны, идущие от источника под углом в к нормали, бу, ■ описываться функцией

P(R,9) = ^-M(0)e,kR, (1)

R

где R - расстояние от точки S до точки, куда приходит волна; к = 2пГк - волнов число; А0 - постоянный множитель (зависимость от времени предполагается в виде е,wt

В результате рассеяния на конкрециях образуются волны, идущие по разным напра лениям. При этом для акустической энергии рассеянной конкрециями, в точке S, пол чим выражение

> (2)

1 Ki Ki

где fj - амплитуда обратного рассеяния для j - ой конкреции.

Суммирование проводится по всем конкрециям, дающим вклад в суммарную волн Ps. Введем координаты Xj, Yj, Zj некоторой характерной точки конкреции, которые б дем рассматривать как координаты конкреции. При этом Rj=^x' + Yf+(H-Zj)2.

приближении Френеля, учитывая малость величин по осям Xj, YJt Zj по сравнению с получим:

X2 + Y2 о1

' 2(Н -Zj) ' 2Н

где р] =X2j+Yf. В результате преобразований с учетом влияния скоплений ЖМК пределах зон Френеля получим:

А„ Ня Atn Н ik iHk

Для интенсивности / Ps /2:

-я1 (5

где Н- глубина места, п = — - число конкреций, приходящихся на единицу площа __Д5

ди; / = (//'2Ь-') - среднее значение амплитуды обратного рассеяния • е'Пг', ЫЯ - числ конкреций; Д5 - площадь зоны.

Для наклонно падающих волн, когда на участок дна площадью АХАУ под углом а в оскостн X Z падают волны, образующие импульс длительностью г » Ух. При этом олны, приходящие в точки с координатами Х,У, запаздывают по времени на Д/пад = in а- АХ /С по сравнению с волнами, приходящими в точки с координатами X - АХ, У. нелогичное запаздывание будет возникать для обратного рассеяния волн, т. е. волны, ассеянные малыми участками с координатами X, Y, будут приходить с временной за-ержкой Ai = 2 sin a-kX/C по отношению к волнам, рассеянным участками с координа-ами X - АХ, У. Для того, чтобы все эти волны одновременно воздействовали на прием-ик звука, необходимо, чтобы длительность импульса была не меньше указанной вре-енной задержки.

Если длительность импульса т совпадает с временной задержкой дt, обусловленной отяженностью области рассеяния АД', то ДА' определяет всю область, с которой рассе-

нные волны приходят в приемник одновременно. При этом АХ = ———.

2 ■ sin а

С учетом того, что интенсивность суммарной волны будет определяться суммой ин-енсивностей волн, рассеянных каждой конкрецией, получим:

(6)

) J" i

Сумму значений амплитуд обратного рассеяния элементами конкреций можно пред-тавить в виде:

(7)

где n--=AN/ Д-сДу; AN - число конкреций, находящихся в области АхАу; п - среднее исло конкреций на единицу площади.

Интенсивность принимаемых волн при наклонном падении будет определяться соот-ошением

(8)

я,

где Rr - наклонное расстояние до исследуемой площадки дна.

Из сравнения (5) с (8) видно, что при зондировании наклонно падающими волнами нтенсивность рассеянных волн, принимаемых приемником, существенно меньше ин-енсивности волн, принимаемых преемником при зондировании нормально падающими олнами. Это связано с тем, что в (5) и (8) плотность п и расстояние от источника до мес-а, где происходит рассеяние, имеют разные степени. Отношение интенсивности обратно ассеянных сигналов при нормальном зондировании (боковым лепестком сонара) и на-онно падающими лучами позволяет оценивать относительные величины разброса ощадных концентраций конкреций.

Однако при достаточно длительных импульсах и больших глубинах Не при зонди-овании наклонно падающими волнами сонара, это различие может быть значительным, тношение в основном определяется множителем

Учитывая различия в генотипах ЖМК, изменчивость их весовых концентраций площади, наличие присущих им геоморфологических особенностей залегания, а та определение рабочей частоты, необходимо проведение экспериментальных исследо ний для оценки величины влияния амплитудно-частотных и угловых зависимостей р; сеяния звука. Результаты экспериментальных исследований использованы в метод! расчета основных характеристик аппаратуры и положены в основу метода классифи ции рудных скоплений ЖМК по их акустическим и геоморфологических характерис кам.

Измерение аплшудно-частотных и угловых зависимостей рассеяния звука от раз ров и формы реальных конкреций проводились на моделях - копиях скоплений Ж№ гидроакустическом бассейне кафедры гидроакустики ТРТИ (г. Таганрог).

Схема установки для проведения экспериментальных исследований представлена рис. 1.

Рис. 1. Схема экспериментального устройства измерения амплитудно-частотной и угловой зависимости для одиночных ЖМК и их скоплений 1-генератор параметрических сигналов; 2-формирователь; 3-предваврительный усилитель мод. 2650 В&К; З'-предварительный усилитель мод. 2650 В&К; 4-двухканальный спектроанализатор мод. 2034 В&К; 5-двухканальный осциллограф С-1-68; 6-гадрофон 8103 В&К; 7-гидрофон 8103 В&К; 8-параметрическая антенна; 9-каркас с капроновой сеткой (подложка); 10-гидро-акусгаческий бассейн; 11-графический регистратор 2313 В&К; 0-0 Акустическая ось

Эксперименты проводились с пятью моделями:

- М1, состоящей из одной сферической ЖМК, средний диаметр которой 6 см;

- М2, состоящей из одной ЖМК с формой в виде эллипса со средним размером бол шой оси 8 см;

- МЗ, с расположенными на подложке сферическими ЖМК со средним диаметром см в соответствии с их залеганием по фотографии дна;

-11- М4, с расположенными на подложке в порядке МЗ эллипсоидными ЖМК со сред-им диаметром 8 см;

- М5, с поочередно расположенными одиночными ЖМК сферической формы со редним диаметром 3 и 8 см.

На рис. 2 показано место «подложки» относительно диаграммы направленности в иапазоне частот от 4 до 12 кГц. На рис. 3 показана передаточная функция «подложки» в иапазоне от 4 до 12 кГц. Фон подложки соответствует фону субстракта для водонасы-енных осадков абиссальных равнин Мирового океана. На рис. 4, 5, 8 представлены ам-итудно-частотные зависимости сферических ЖМК для моделей М1, М4, М5. На рис. 6 9 представлены амплитудно-частотные зависимости эллипсоидных форм ЖМК для оделей М2, М4. На рис. 7, 10, 11 представлены амплитудно-угловые зависимости сфе-ических и эллипсоидных ЖМК для моделей М2, МЗ, М4.

Амплитудно-частотные и угловые зависимости уровня рассеянного сигнала в локационном направлении

ис. 2. Диаграмма направленности параметрической Рис. 3. Передаточная функция подложки Ь; становки (на разностной частота 4-12 кГц) и местопо- в диапазоне частот 4-12 кГц ожение «подложки» Ь| для проведения экспериментов

ис. 4. Модель М1. Амплитудно-частотная зависи-остъ обратного рассеяния звука сферической ЖМК

Рис. 5. Модель М5. Амплитудно-частотная зависимость обратного рассеяния звука сферической ЖМК со средними диаметрами 3 и 8 см

о,

5'

О-

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Рис. 6. Модель М2. Амплитудно-частотная зависимость обратного рассеяния звука эллипсоидной ЖМК

Рис. 8. Модель М4. Амплитудно-частотная зависимость обратного рассеяния звука моделью скоплений сферических ЖМК при 0°. Средний диаметр 6 см.

6 кГц

е,

О 10 20 30 40 50 60 70 80°

Рис. 7. Модель М2. Амплитудно-угловая зависимость обратного рассеяния звука эллипсоидной ЖМК доя частот 6,9 и 12 кГц

А, от* ед

0 2 4 6 В 10 12 14 16

Рис. 9. Модель М4. Амплитудно-частотная зависимость обратного рассеяния звука моделью скоплений чллипсоилных ЖМК

I, стн, ед.

ч ^

А.

А, от. гг.

Рис. 10. Модель МЗ. Амплитудно-угловая зависимость величины обратного рассеяния звука моделью скоплений сферических ЖМК на частотах 4.7, 6, 8, 9.5 и 12 кГц

А. отн-со.

О Ю 20 30 40 М 60 70 80

Рис. 11. Модель М4. Амплитудно-угловая зави мость величины обратного рассеяния зв моделью скоплений эллипсоидных ЖМК частотах 4.7, 6, 8, 9.5 и 12 кГц

Основные результаты эксперимента

1. Выявлена частотная зависимость уровня обратного рассеяния акустических вол) одиночными конкрециями ЖМК и моделями их скоплений.

2. Установлено, что в диапазоне частот 4-14 кГц уровень обратного рассеяния завис! от частоты и имеет выраженные резонансные свойства, которые зависят от конфигура ции и массы конкреций.

3. Уровень обратного рассеяния сигнала пропорционален количеству конкреций на диницу площади и среднему размеру конкреций независимо от частоты в диапазоне от 4 о 14 кГц.

4. Установлено, что для конкреций размером 6 см максимумы энергии обратного рас-еяния волн находятся вблизи частот 4,7 и 10,2 кГц, а для конкреций размером 3 см - 5,9

12 кГц. Зависимость величины рассеяния от угла облучения несущественна в диапазо-е от 0 до 80°.

5. Для зондирования конкреций по данным измерений могут быть обоснованы рабо-ая частота и тип сигнала. Оптимальным, с точки зрения классификации скоплений МК, может является широкополосный сигнал.

6. Впервые установлено, что резонансные свойства сохраняются в диапазоне углов от до 80°.

Основным результатом проведенных экспериментов является то, что для средних ве-овых значений рудных скоплений ЖМК по площади отсутствует угловая зависимость братного рассеяния звука, 'при этом резонансные свойства сохраняются в диапазоне астот от 4 до 12 кГц.

Теоретически показано, что соотношение величин отраженного и рассеянного звука вляется информационным признаком, повышающим достоверность интерпретации дан->к ГБО ДД.

В главе 3 проведено исследование метода дальней гидролокации с целью обнаруже-ия рудообразований КМК, ГПС и ЖМК и методики расчета основных характеристик ппаратуры ГБО с широкополосными сигналами типа ЛЧМ. Выполнена оценка динами-еских свойств схемы буксировки забортной части, определены основные требования к феобразователям акустических антенн для работы с широкополосными сигналами, равнение соотношений сигнал/шум для тональных и сложных сигналов на примере ЧМ для аппаратуры ГБО Д Д проведено в условиях обеспечения одинаковой дальности ействия.

Интенсивность эхосигнала рассчитывается основным уравнением гидролокации:

Г - Р°< Х С/ СЗ Г,т-е.2Щ

ы

где Я =--наклонное расстояние до дна; Н- средняя глубина в местах исследова-

сову

ния КМК и ГПС, у- угол падения луча.

Для тональных сигналов на выходе приемной системы (фильтрация и усилитель) отношение сигнал/шум определяется соотношением:

к,=№-Т-8, (11)

где к5 - коэффициент, характеризующий отношение напряжения сигнала к напряжению помехи после фильтра на входе регистратора; А/" - полоса пропускания приемного тракта; Т- время усреднения, для гидролокации берется равной длительности импульса. При оптимальной обработке импульсных сигналов с тональным заполнением, произведение т/4/ Т близко к 1.

Применение сложных сигналов позволяет получить на выходе согласованног фильтра гораздо большее отношение значения сигнал/шум к среднеквадратичному зна чению шума в случае, если шум является гауссовым с равномерным спектром. Для этог рассмотрим соотношение:

Si ¡2 F

^макс _. ¡zJzL /"10Y

ег V N ' '

"eux V о

где SMmc - максимальное значение амплшуды сигнала; агьа - среднеквадратично значение шума на выходе фильтра; Е - энергия сигнала; N0 - спектральная плотност мощности шума.

Если огибающая сигнала на входе фильтра постоянна в течение длительности им пульса, то мощность сигнала на входе равна

Р„=Е/Т, (13)

где Т - длительность сигнала. Тогда отношение мощности сигнала к мощности шум на входе равно

Рес Е

— =--(14)

Рп TN0AF'

где Рп - мощность шума на входе фильтра; д F - энергетическая полоса девиации час тоты сигнала и согласованного с ней фильтра.

Таким образом, согласованный фильтр улучшает соотношение сигнал/шум по мощности в A2FTp<a, т. е.

Р,'

лихе их /

/а2

~ 2TAF _ (15)

Рцх/ /Рп

Для сравнения и оценки применения тональных и сложных сигналов (ЛЧМ) в аппаратуре ГБО, вычислим разницу отношений сигнал/шум и полезного сигнала для заданных параметров с учетом того, что интенсивность шумов в основном зависит от полосы приема, а полезный сигнал - от акустической мощности излучаемого сигнала в одних и тех же условиях рассеяния звука дном.

Найдем соотношение для простого и ЛЧМ-сигналов. Если применить оптимальную

фильтрацию для ЛЧМ-сигнала, то = л<ш • 2&РТ = 0.005-2-256 1 = 2..5(см. табл. 1),

Jш лчм

то соотношение сигнал/шум для ЛЧМ-сигнала в сравнении с тональным в 2.5 раза лучше, что позволяет получать более качественное акустическое изображение.

В результате проведенных исследований выявлено, что применение сигналов с линейной частотной модуляцией позволяет оптимизировать параметры ГБО ДД.

Таблица 1 - Сравнительная характеристика параметров тональных и сложных сигналов ГБОДД

№ п/п Сравнительные параметры тональных и сложных сигналов ГБО ДД

1 Тональный сигнал. База сигнала В~А/Т = 1 ЛЧМ-сигнал. База сигнала В = ДК-Т-(256 - 512)х(1—4) -256—1024

2 Электрическая мощность сигнала Рак = 5 103Вт Электрическая мощность сигнала Рак = 100 Вт

3 Длительность посылки сигнала Т = 1 • 10~г с Длительность посылки сигнала Т = 1 —4 с ■

4 Электрическая энергия сигнала посылки Е = Рак • Г = 50 Втс Электрическая энергия сигнала посылки Е = Рак-Т= 100 -- 400 Вт-с

5 Разрешение по дистанции ст Аг = —— = 7.5 м. 2 Разрешение по дистанции Дг = —^—= 1.5-3 м. 2 АР

6 Соотношение сигнал/шум ,/с -= 1 (дистанция 15 км) 1ш Соотношение сигнал/шум /с • ЛЧМ „ , , ,, . -- 25 (дистанция 15 км) Зш-лчм

В главе 4 выполнена оценка алгоритма обработки и построения акустического изображения (сонограммы) с целью повышения достоверности и информативности с целью' обнаружения КМК, ГПС и ЖМК. Впервые разработаны классификационные признаки КМК, ГПС и ЖМК на основе их акустических и геоморфологических характеристик. Разработан оптимальный схемотехнический принцип построения ГБО ДД для обнаружения глубоководных рудных скоплений КМК, ГПС и ЖМК на ЛЧМ-сигналах. Структурная схема (рис. 12) поясняет функционирование комплекса

Л С

Набортная часть

СУ

тум1

тум2

Рис. 12. Структурная схема ГБО ДД «Океан» ВУ - входной усилитель; СиР - блоки согласования и развязки; Ю1С - кабельная линия связи; СУ - согласующий усилитель; ТУМ 1, ТУМ 2 - тиристорные усилители мощности; НМЛ -накопитель на магнитной ленте (стример); БОС - блок обработки сигналов; ГР - графический регистратор; БСФ - блок синтеза и фильтрации

Внешний вид аппаратуры ГБО ДД «Океан» - набортный модуль изображен на ри 13, забортный модуль - на рис. 14.

Таким образом, применение ЛЧМ-сигналов позволяет упростить и оптимизироват схемотехнический принцип построения ГБО ДД, оптимизировать параметры дальнос действия ГБО, улучшить разрешение, снизить (по отношению к тональным сигнала массу носителя в 2.8 раза, а также повышает надежность эксплуатации.

В главе 5 в результате опытно-методических работ подтверждена хорошая сход мость данных исследований придонными методами и данными ГБО ДД с применение метода классификационные признаков КМК, ГПС и ЖМК на основе их акустических геоморфологических характеристик. Мозаики сонограмм, построенные по данным ГБ ДД «Океан» могут применяться в геологической практике по обнаружению и окошури ванию глубоководных рудных скоплений в Мировом океане. Результаты практическо внедрения исследований в метод ГБО в виде сонограмм: акустическое изображение ме сторождения ЖМК в центральной части Тихого океана и акустическое изображение ме сторождения КМК в Тихом океане приведены на рис. 15 и 16 соответственно.

Таблицы классификационных признаков скоплений КМК, ГПС и ЖМК, разработан ные на основе проведенных исследований, приведены в табл. 1,2, 3.

Таблица 2 - Классификационные признаки скоплений КМК на основе акустических и геоморфологических характеристик

Акустические признаки Интенсивность рассеянного сигнала с элементами отражения в дБ

От-15 до-8 От-20 до-15 От-27 до-18 От-36 до-28

Геологические, геоморфологические объекты Подводные горы; гайоты, представленные коренными породами без КМК Вулканические горы, гайоты, хребты со склонами более 20° с обнажениями коренных пород и наличием КМК Выровненная поверхность гайота, покрытая осадками с элементами выходов коренных пород Выровненная поверхность дна подножья гор, переходная зона с КМК и без Геоморфологические осложнения поверхности абиссальной части дна

Геоморфологические и геологические признаки Большая интенсивность с резкими границами контуров и акустических теней Большая интенсивность с полутонами Средняя интенсивность с полутонами Слабозаметный фон с отдельными проявлениями геоморфологических признаков и отдельных «языков» КМК, переходящих в ЖМК

Характеристика акватории Глубина в месте исследований от 1500 до 2500 м и более. Район подводных горных образований, орогенов вулканических гор Приуроченность к скоплениям КМК

Программная калибровка коэффициента усиления Выполняется по выровненному участку поверхности гайота или выбирается оператором из заданных параметров

I

Рис. 13. Набортный модуль аппаратуры ГБО ДЦ «Океан»

Рис. 14. Забортный модуль аппаратуры ГБО ДД в модификации нейтральной плавучести Рраб= 10 кГц, Раозд. = 450 кг

Рис. 15. ГБО ДД «Океан». Акустическое изображение месторождений ЖМК в центральной части Тихого океана на абиссали Кларион-Югаппертон. Размер участка 240x160 км. Интенсивность рассеянного сигнала: светлый фон - участки без ЖМК от-36 до-28 дБ, серый фон - скопления ЖМК на выровненной поверхности дна от-27 до-18 дБ. Геоморфологические осложнения со скоплениями ЖМК от -20 до -15 дБ. Черный фон - выходы коренных пород от -15 до -8 дБ.

1

|

I

I шшшш I ЯВЮ

■ ШшЯ

Шштд ЬлЯда 1:Ш

Рис. 16. ГБО ДД «Океан». Акустическое изображение месторождения КМК. Тихий океан, Магеллановы горы, гайот М-15. Размер участка 82x32 км. Интенсивность рассеянного сигнала: светлый фон выровненная поверхность гайота без КМК от -36 до -28 дБ; выровненная поверхность с элементами выходов коренных пород от -27 до -18 дБ; темный фон склоны гайота, покрытые КМК.

Таблица 3 - Классификационные признаки скоплений ЖМК на основе их акустических и геоморфологических характеристик

Акустические признаки Интенсивность рассеянного сигнала с элементами отражения в дБ

От-15 до -8 От-20 до-15 От-27 до-18 От-36 до-28

Геологические, геоморфологические объекты Подводные вулканические горы. Выходы коренных пород Линейные сбросы,' гряды с обнажениями коренных пород Месторождения ЖМК на выровненной поверхности дна Выровненная поверхность дна без геоморфологических осложнений и ЖМК

Геоморфологические и геологические признаки Большая интенсивность с резкими границами контуров. Внутри контура отсутствие рисунка Большая интенсивность с полутонами и внутренним рисунком Средняя интенсивность с ареалами полутонов Слабозаметный фон с отдельными проявлениями геоморфологических признаков

Характеристика акватории Глубина в месте исследований более 2500 - 6000 м. Район абиссальных равнин. Приуроченность к скоплениям ЖМК

Программная калибровка коэффициента усиления Выполняется по выровненному участку дна с наличием месторождений ЖМК

Таблица 4 - Классификационные признаки скоплений ГПС на основе акустических и геоморфологических характеристик

Акустические признаки

От-15 до -8

Интенсивность рассеянного сигнала с элементами отражения в дБ

От-20 до-15

От-27 до-18

От-36 до-28

Геологические, геоморфологические объекты

Подводные вулканические горы. Выходы коренных пород_

Полная тень

акустическая

Геоморфологические и геологические признаки

Большая интенсивность с резкими границами в виде конусов, протяженных объектов

Слабозаметный фон с отдельными проявлениями акустического муара от гидротермальных источников

Характеристика акватории

Глубина в месте исследований более 2500 м. Район Срединно-Атлантического хребта, Восточно-Тихоокеанского поднятия и др. Известная приуроченность к скоплениям ГПС

Программная

калибровка

коэффициента

Выполняется по ансамблю максимальных сигналов

роведенные исследования (гл. 2, 3, 4) позволяют определить акустические и гео-фологические особенности рудных скоплений КМК, ГПС, ЖМК как классификаци-ые признаки и могут применяться для их поиска, обнаружения и оконтуривания. внение и анализ сонограмм ГБО показывает хорошую сходимость результатов ин-1 етации с данными других методов исследований.

В главе 6 выполнена оценка эффективности применения ГБО ДЦ «Океан» и ГБ фирмы «Оретех» для придонной буксировки носителя, отмечена высокая производи тельность гидроакустической съемки. Основными переменными, влияющие на полно время съемки одинаковых участков площади, являются: V - средняя скорость судна I расстояние О между профилями. Показано, что средняя проектная производительност работ методом ГБО ДЦ оценивается по формуле:

(16)

с

Определение объема работ по площади съемки Бгбо, при одинаковом расстоянии между //галсами, может быть оценено по формуле:

Бгбо = 20(Ь, + Ьк) + ^(ЪЦ), (17)

1=2

где Ь, - протяженность ¡-го галса.

Расчет расстояния между соседними галсами в общем случае ведется по формуле:

£>= -Мсту„-тЛ, (18)

где Ятах — максимальная наклонная дальность ГБО; 2 - средняя глубина под антен ной; Мст - масштаб сонограммы вдоль строки; у„ - ширина неприемлемой по точносп части строки на сонограмме; т - среднеквадратическая погрешность в определении по ложения галса. Время, необходимое для выполнения гидролокационной съемки на ис следуемой акватории, определяется следующей формулой:

Ъ = +',+<,}, (18)

где к - коэффициент, учитывающий погодные условия; V - средняя скорость судн-на галсах; — время на переходы между галсами; - время на регламентно профилактические работы в соответствии с требованиями РЭ; Ь - время на опытно методические работы. После преобразований получим разницу в производительное^ ГБО Д Ц выше в 40 раз.

В Заключении приведены результаты основных теоретических и практических ис следований по теме диссертации, заключающиеся в следующем:

1. Проведено теоретическое исследование рассеяния и отражения звука скоплениями КМК, ГПС и ЖМК для метода ГБО ДД и показана возможность интерпретации получае мых материалов с целью их обнаружения и оконтуривания.

2. Экспериментальные исследования позволили выявить проявление акустических резонансных свойств у сферических ЖМК, которые более выражены по отношению к эллипсоидным.

3. На основе обработки полученных экспериментальных данных выявлено отсутствие заметной угловой зависимости, как для сферических, так и эллипсоидных ЖМК и их скоплений.

4. Впервые показано, что резонансные свойства для скоплений ЖМК проявляются во всем диапазоне углов сканирования ГБО ДД в диапазоне частот от 4 до 12 кГц.

5. Рассмотрены варианты построения гидроакустических комплексов для исследования дна Мирового океана с целью обнаружения КМК, ГПС и ЖМК и показано, что при-

мнение метода ГБО ДД отвечает задачам эффективного исследования глубоководного юрского дна.

6. На основе анализа показана эффективность применения сложных сигналов в ГБО 1Д. Это позволяет создать надежную в эксплуатации набортную аппаратуру и носитель абортной аппаратуры с весом не более 500 кг и применять данный ГБО ДД с судов ши-окого класса с задействованием штатных спускоподъемных механизмов.

7. Применение метода корреляционно-фильтрового метода позволяет реализовать вухзвенную систему буксировки носителя с нейтральной плавучестью с минимальными инамическими характеристиками по углам рыскания и дифферента.

8. Показано, что применение ЛЧМ-сигналов в ГБО ДД требует обеспечения широкой олосы преобразователей и их теплового режима.

9. Проведенная оценка динамических свойств носителя по двухзвенной схеме букси-овки выявила отсутствие необходимости применения системы математической коррек-ии акустического изображения по углам отклонения.

10. На основе анализа аналитических выражений полученных для рассеяния звука коплениями ЖМК показана возможность их эффективного оконтуривания в зависимо-ти от генотипов и количественного состава.

11. Разработанные в табличной форме классификационные признаки скоплений 'МК, ГПС и ЖМК подтверждены данными, полученными в процессе эксплуатации ГБО Д «Океан».

Список публикаций по теме диссертационной работы

Работы в изданиях из списка ВАК:

1. Таки Д.Ф., Фоменко В.А., Подшувейт В.Б., Подшувейт Г.Л. Гидролокатор дальнего ействия// Разведка и охрана недр. - 1993. - №12. - С. 28-31.

2. Губанов Ю.Н., Котов И.Н., Подшувейт В.Б., Такки Д.Ф., Фоменко В.А., Гидроло-ационные системы в НИПИокеангеофизика// Разведка и охрана недр. - 1995. - № 12. -. 35-36.

3. Фоменко В.А. Применение сложных сигналов в практике морских исследований на морей и Мирового океана на примере ГБО дальнего действия «Океан»// Известия РТУ. - 2006. - №12. - С. 82-86.

Другие издания:

1. Фоменко В.А, Такки Д.Ф., Нечаев В.К. Гидролокатор бокового обзора/ Комплексные геолого-геофизические исследования Мирового океана. 4.2. - Геленджик, 1986. - С. 45-46.

2. Фоменко В.А., Нечаев В.К. Гидроакустический информационный маяк и его использование при геолого-геофизических работах/ Комплексные геолого-геофизические исследования Мирового океана. 4.2. - Геленджик, 1986. - С. 47-48.

3. Глумов И.Ф., Бяков Ю.А., Житковский Ю.Ю., Зазлестин A.B., Фоменко A.B., Нечаев В.К. Результаты использования гидролокатора бокового обзора дальнего действия «Океан» при работах на ЖМК/ Комплексные геолого-геофизические исследования Мирового океана. 4.2. - Геленджик, 1986. - С. 38.

4. Фоменко В.А. Гидроакустический антенный модуль/ Комплексные геолого-геофизические исследования Мирового океана. Ч. 1. - Геленджик, 1986. - С. 58.

-225. Фоменко В.А., Шипицын В.А., Дягилев В.И., Шкут Й.Н., Середа С.Н. Генерат тока высокой частоты для питания глубоководного акустического гидролокатор Бюллетень ВНИТИ. - 1989. - №11. - С. 166-168.

6. Фоменко В.А., Такки Д.Ф. Гидролокатор бокового обзора/ Технические средст и методы исследования Мирового океана. 4.1.-M., 1987.-С. 151-156.

7. Дягилев В.И., Шкут И.Н., Фоменко В.А., Такки Д.Ф. Тиристорный генератор д питания пьезоакустической нагрузки/ Тез. докл. 1 Всесоюзн. конф. «Силовые электро ные системы и устройства маломощной преобразовательной техники». - Алма-Ата, 199 С. 31-46.

8. Дягилев В.И., Фоменко В.А., Шипицын В.В., Такки Д.Ф. Автономный послед вательный инвертор/ Автор, свидет. № 1557654, 1990.

9. Дягилев В.И., Сычев А.А., Шкут И.Н., Середа С.Н., Фоменко В.А., Такки Д.' Тиристорный генератор для питания пьезоакустической нагрузки/ Каталог разработо «Системы устройства и элементы мощной импульсной энергетики». - М.: Изд-во А СССР, 1991.-С. 31-36.

10. Такки Д.Ф., Фоменко В.А., Подшувейт В.Б., Подшувейт Г.Л. Гидролокатор дал него действия// Разведка и охрана недр. - 1993. - №12. - С. 28-31.

11. Alibes В., Сашро M., Fraile J., Galindo-Zaldivar J., Fomenko V.A., Nieto L./ Mu volcanism in the Mediterranean and Black Seas and shallow structure of the Eratosthenes Se mount. "Training-through-Research"/ Cruis of RV Gelendzhik, June-July 1993. - UNESO 1994.-P. 128-129.

12. Woodside J., Fomenko V.A. Océan sonographs/ Mud volcanism in the Mediterranea and Black Sea and shallow structure of the Tratosthenes Seamont. "Training-through Research"/ Cruis ofRV Gelendzhik, June-July 1993. - UNESCO, 1994. - P. 75-78.

13. Фоменко B.A., Такки Д.Ф. Антенна гидролокатора/ Автор, свидет. № 142448 1994.

14. Дягилев В.И., Фоменко В.А., Нечаев В.К., Такки Д.Ф. Преобразователь частоты Патент 5047973/07/028688.

15. Болдырев В.А., Фоменко В.А. Анализ энергетических характеристик сложных i простых сигналов в гидроакустике/ Тез. докл. к юбилейной конф. «Теория и практик морских геолого-геофизических исследований». - Геленджик, 1999. - С. 67-68.

16. Фоменко В.А., Дягилев В.И., Такки Д.Ф., Нечаев В.К. Преобразователь частоты Автор, свидет. № 1254561,1995.

17. Васильев В.Б., Бяков Ю.А., Котяшкин С.И., Махонин Г.М., Фоменко В.А., Чере ганцев С.Ф. Устройство «Пион» для генерирования акустических сигналов»/ Полезн, модель № 10468.

18. Губанов Ю.Н., Подшувейт В.Б., Фоменко В.А. «Геленджикский» массив сонар ных данных: состояние и перспективы/ Тр. III Международ, конф. «Современные методь и средства океанических исследований». - М., 1998. - С. 101-108.

19. Баханов О.Н., Голубева В.В., Фоменко В.А. Южно-российский комплекс мор ских и наземных полигонов/ Тез. докл. к юбилейной конф. «Теория и практика морсы геолого-геофизических исследований». - Геленджик, 1999. - С. 61-63.

20. Баханов О.Н., Голубева В.В., Фоменко В.А. Южно-российский комплекс морских и наземных испытательных полигонов/ Мировой океан: Минеральные ресурсы Мирового океана, Арктики и Антарктики. - М.: ВНИТИ, 2001. - С. 153-156.

Личный вклад автора в публикациях состоит в следующем:

(1) Предложена схема передачи энергии электрических сигналов в забортную антен-о часть ГБО ДЦ «Океан».

(2) Выполнен анализ гидролокационных систем для дистанционных работ в глубоком кеане.

(3) Предложен вариант расчета и построения гидроакустических антенн для гидроло-ационных систем с ЛЧМ-сигналами применительно к ГБО ДД.

(4) Произведен анализ применения ЛЧМ-сигналов в ГБО ДД «Океан» и полученных езультатов.

(5) Произведен анализ энергетических характеристик тональных и ЛЧМ-сигналов в дролокационных системах.

(6) Предложена таблица классификационных признаков для геологических объектов на Мирового океана.

(7) Предложены принципы построения антенного модуля ГБО ДД для работы на [М-сигналах.

(8) Предложена схема преобразователя мощности и согласования для акустических нтенн ГБО Д Д с ЛЧМ-сигналами.

(9) Проведен расчет схемы согласования для акустических преобразователей.

(10) Предложена структурная схема ГБО ДД.

(11- 12) Рассмотрены факторы, влияющие на интерпретацию сонограмм с гоображе-иями подводных грязевых вулканов в Черном и Средиземном морях.

(13) Предложена конструкция преобразователя для обеспечения режима излучения ложных сигналов.

(15) Выполнен анализ энергетических характеристик непрерывных сигналов. (18) Предложена схема архивации первичных данных.

(19-20) Изложены принципы получения диаграмм направленности для ГБО ДД в парных условиях полигона.

Типография Технологического института Южного федерального университета

в г. Таганроге Заказ Ия 375 Тираж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР МЕТОДОВ И ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ АППАРАТУРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР ДНА МИРОВОГО ОКЕАНА.

1.1. Используемые методы и применение гидроакустической аппаратуры для исследования дна Мирового океана. ^

1.2. Современное состояние вопроса.

1.3. Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАССЕЯНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ГЕОЛОГИЧЕСКИМИ СТРУКТУРАМИ ДНА МИРОВОГО ОКЕАНА

2.1. Общие сведения о рассеянии звука дном в глубоководной части Мирового океана.

2.2. Рассеяние звука генеральными формами рельефа и геологическими структурами.

2.2.1. Рассеяние звука абиссальными равнинами дна океана.

2.2.2. Рассеяние и отражение звука подводными горными массивами и выходами коренных пород.

2.2.3. Общие сведения о кобальтомарганцевых корках и глубоководных полиметаллических сульфидах.

2.2.4. Исследование рассеяния звука скоплениями кобальтомарганцевых корок и глубоководных полиметаллических сульфидов.

2.2.5. Общие сведения о железомарганцевых конкрециях.

2.2.6. Рассеяние звука скоплениями железомарганцевых конкреций.

2.3. Теоретические и экспериментальные исследования рассеяния звука железомарганцевыми конкрециями.

2.3.1. Экспериментальные исследования характеристик рассеяния звука одиночными железомарганцевыми конкрециями.

2.3.2. Экспериментальные исследования характеристик рассеяния звука моделями скоплений железомарганцевых конкреций.

2.4. Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА ДАЛЬНЕЙ ГИДРОЛОКАЦИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР ДНА МИРОВОГО ОКЕАНА И МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОЛОКАТОРА БОКОВОГО ОБЗОРА НА СИГНАЛАХ С ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ.

3.1. Теоретические предпосылки к разработке аппаратуры гидролокатора бокового обзора дальнего действия.

3.2. Методика расчета основных характеристик гидролокатора бокового обзора дальнего действия и оценка методов обработки сигналов линейной частотной модуляции.

3.2.1. Оценка корреляционно-фильтрового метода обработки.

3.2.2. Оценка разрешающей способности гидролокатора бокового обзора дальнего действия.

3.2.3. Фазовые искажения сигналов линейной частотной модуляции, / их влияние на разрешающую способность гидролокатора бокового обзора.

3.2.4. Оценка динамических свойств схемы буксировки носителя.

3.3. Особенности расчета и конструирования приемо-передающих антенн.:.

3.4. Выводы.

4. СОСТАВ И ПАРАМЕТРЫ ГИДРОЛОКАТОРА БОКОВОГО ОБЗОРА ДАЛЬНЕГО ДЕЙСТВИЯ.

4.1. Особенности структуры и основные характеристики гидролокатора бокового обзора дальнего действия.

4.2. Алгоритм обработки и построения акустического изображения дна

4.3. Выводы.

5. НАУЧНО - ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ РЕШАЕМЫХ ЗАДАЧ В РЕЗУЛЬТАТАХ ОПЫТНО-МЕТОДИЧЕСКИХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАБОТАХ.

5.1. Определение классификационных признаков геологических структур дна Мирового океана на основе акустических и геоморфологических характеристик.

5.2. Геологоразведочные работы в Тихом океане по оценке и оконту-риванию месторождений кобальтомарганцевых корок и железо-марганцевых конкреций.

5.3. Научные работы по программе «Международный плавучий университет» под эгидой «Юнеско» по исследованию континентального склона, грязевых вулканов в Средиземном море и съемка глубоководного конуса выноса палеорусла Дуная в Черном море.

5.4. Выводы.

6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОЛОКАТОРА БОКОВОГО ОБЗОРА ДАЛЬНЕГО ДЕЙСТВИЯ.

Актуальность темы

Научно-технический прогресс и связанные с ним все возрастающие потребности человечества в изучении и освоении природных богатств Мирового океана являются одной из актуальнейших задач современности. Это обусловлено тем, что природные ресурсы континентов ограничены и постепенно истощаются, а их эксплуатация становится все более сложной и дорогостоящей. Общие геологические ресурсы только железомарганцевых конкреций Мирового океана оцениваются в десятки триллионов тонн. Конкурентоспособность России в утверждении ее приоритетов на распределение участков морского дна между государствами, в соответствии с Конвенцией ООН по морскому праву и на делимитацию границ морского шельфа, должна поддерживаться за счет систематического изучения дна Мирового океана с целью наращивания геологической информации.

В соответствии с Морской доктриной Российской Федерации на период до 2020 г. одним из важнейших направлений национальной морской политики является закрепление в рамках полномочий Международного органа по морскому дну прав Российской федерации на разведку и разработку ресурсов морского дна за пределами юрисдикции прибрежных государств.

Ведение масштабных работ по геологическому изучению дна, поиску и разведке полезных ископаемых, а также исследование геологических процессов, охватывающих огромные площади в глубоководных районах Мирового океана, требуют применения высокопроизводительных аппаратурно-технических средств. Важнейшими средствами исследования донной поверхности являются гидролокационные системы, в том числе и гидролокаторы бокового обзора (ГБО) дальнего действия (ДД), которые буксируются в приповерхностном слое океана и позволяют с высокой производительностью с дистанции в первые десятки километров эффективно осуществлять геологическое картирование больших площадей дна. Разработка и применение таких методов основывается на механизмах распространения, отражения и рассеяния звука глубоководными геологическими объектами, в том числе и рудными скоплениями (рудообразующими кобальтомарганцевыми корками (КМК), глубоководными полиметаллическими сульфидами (ГПС), железо-марганцевыми конкрециями (ЖМК)), являющимися громадными потенциальными сырьевыми источниками. Обнаружение и классификация таких объектов, зависит в первую очередь от их акустических и геоморфологических характеристик, что требует решения ряда задач по оптимизации параметров применяемых гидроакустических средств. Теоретические и экспериментальные исследования, связанные с разработкой ГБО для обнаружения рудных скоплений и их классификацией, основываются на анализе информации о силе обратного рассеяния и отражения, о величине затухания и рефракции звука. Получение качественного акустического изображения глубоководного дна в условиях открытого океана и дальнейшая интерпретация получаемых данных, требуют решения ряда специфических задач теоретической, экспериментальной и прикладной гидроакустики:

- изучение механизмов рассеяния эхосигналов глубоководным дном с наличием КМК, ГПС, ЖМК в условиях их естественного залегания (геоморфологических условиях);

- проведение экспериментальных работ по исследованию закономерностей рассеяния;

- разработка метода классификации глубоководных рудных скоплений;

- исследование применения сложных акустических сигналов с целью получения более качественной информации;

- обеспечение оптимальных параметров и эксплуатационных характеристик аппаратуры ГБО;

- создание промышленных отечественных образцов гидроакустической аппаратуры большой производительности;

Очевидна актуальность работ в области исследования рассеяния звука глубоководными рудными скоплениями Мирового океана, разработки аппаратуры для их обнаружения, оконтуривания и классификации.

В настоящее время в мире известны единицы гидроакустических комплексов, способных вести масштабные исследования дна Мирового океана. Первый отечественный макет ГБО ДД на сложных сигналах, созданный в ИРЭ АН СССР в 1984 году, положил начало дистанционным исследованиям дна Мирового океана.

Общей классификации ГБО пока не существует в связи с большим количеством различных модификаций. Однако их условно можно разделить на две группы по методу эксплуатации и решаемым задачам:

- Первую группу образуют ГБО, буксируемые вблизи поверхности моря с целью достижения максимальной полосы обзора (ГБО ДД). К этой группе относятся также ГБО, встроенные в корпус корабля и, как правило, представляющие неотъемлемую часть многолучевых эхолотов [1-3].

- Ко второй группе относят высокочастотные ГБО, буксируемые в 100 м над дном с целью получения максимального разрешения гидроакустических изображений объектов (целей) [4, 5].

Среди отечественных разработок ГБО можно выделить такие ведущие институты России, как ОИ РАН, ЦНТТГАиК, ГосНИЦИПР, ААНИИ, НПО «Южморгеология», ИРЭ РАН, Институт проблем морских технологий ДВО РАН. Среди зарубежных фирм и организаций доминирующее положение в создании новых поколений ГБО принадлежит лабораториям IOSDL (Institute of Oceanographic Sciences-Deacon Laboratory), Marconi Underwater Systems Ltd (Норвегия), Holming Ltd (Финляндия), IFREMER (Франция), Krupp Atlas Electronic, Klein Associates Ins. (Германия), Knudsen Engineering Ltd. (Канада). Каждые два года в Брайтоне (Англия) проводится выставка, на которой демонстрируются последние достижения в области создания аппаратуры для проведения инженерно-геологических работ в Мировом океане. Вся информация по последним разработкам зарубежных фирм публикуется в журналах

Hydro International», «Ocean Systems», «Ocean News», «Sea Technology», в отечественных - «Геофизика», «Недра», «Гидроакустика» и в ряде обзорных статей и рекламного материала.

Среди отечественных разработок гидролокаторов бокового обзора для мелководья следует отметить семейство мелководных ГБО «Катран» и глубоководных ГИК, МАК, ГБО ДД «Океан», созданных в НПО « Южморгеоло-гия». Совместные разработки кафедры электрогидроакустической и медицинской техники Таганрогского государственного радиотехнического университета, НПО «Экран» (г. Москва), НПО Приборостроения им. Тихомирова (г. Москва), HiШ «НЕЛАКС» (г. Таганрог) привели к созданию, внедрению и использованию современной серии ГБО «ГИДРА-2» и «ГИДРА-3».

В ГБО «Океан», «ГИДРА-2» используются технологии формирования и обработки сигналов с применением современной элементной базы и современных вычислительных систем, объединенных в программно-аппаратный комплекс, что позволяет ГБО иметь широкие исследовательские возможности [6].

Для повышения разрешающей дистанционной способности по дистанции в гидролокаторах с тональным сигналом уменьшают длительность импульса, что приводит к уменьшению дальности действия за счет уменьшения соотношения сигнал/шум при увеличении полосы приемного тракта. Применение в гидролокаторах бокового обзора серии «Океан», «ГИДРА» широкополосных сигналов позволяет, с одной стороны, повысить соотношение сигнал/шум при оптимальной обработке, а с другой - увеличить дальность действия за счет увеличения энергии сигнала. При этом разрешающая способность по дистанции определяется величиной девиации частоты сигнала, а дальность действия увеличивается пропорционально увеличению длительности импульса. В таких ГБО полоса просматриваемого участка дна увеличивается в 1,5-2 раза, увеличивается помехозащищенность благодаря использованию зондирующего сигнала с линейной частотной модуляцией.

Актуальность поставленной проблемы определяется:

- отсутствием отечественных ГБО ДД для решения задач по дистанционному геологическому и геоморфологическому картированию глубоководного дна Мирового океана;

- необходимостью широкомасштабных исследований дна Мирового океана, в первую очередь с целью поиска и обнаружения скоплений КМК, ГПС и жмк.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исследование рассеяния звука глубоководными рудными скоплениями, классификация КМК, ГПС и ЖМК и разработка метода аппаратурной реализации для их обнаружения. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследовать теоретические и экспериментальные закономерности рассеяния звука глубоководным дном Мирового океана, включая рудные скопления КМК, ГПС и ЖМК;

- провести экспериментальные работы по исследованию рассеяниия звука на одиночных ЖМК и моделях их скоплений;

- исследовать методику расчета ГБО на сложных сигналах и схемотехнический принцип его построения для оптимизации параметров с целью получения качественной акустической информации;

- разработать метод классификации рудных скоплений КМК, ГПС, ЖМК на основе акустических и геоморфологических характеристик, выполнить их анализ по данным ГБО ДД.

Методы исследования

Теоретические исследования по изучению скоплений КМК, ГПС и ЖМК проведены с использованием геологических и геоморфологических данных, полученных ФГУГП ГНЦ «Южмогеология» (г. Геленджик), ФГУП ПМГРЭ г. Санкт-Петербург) и данных из других источников. Исследования закономерностей акустического рассеяния выполнены с применением теории акустического рассеяния глубоководным дном Мирового океана. Экспериментальные исследования проведены в акустическом бассейне ТРТУ (г. Таганрог) с помощью параметрической установки НАИ-5 и измерительной аппаратуры «Брюль и Кьер». Анализ и сравнение материалов, полученных путем практической реализации ГБО ДД и теоретических исследований, выполнялись на основе сонограмм и фактических геологических материалов, полученных в научно-исследовательских рейсах.

Научная новизна работы

1. Впервые на экспериментальной основе установлены амплитудно-частотные и угловые зависимости рассеяния звука одиночными сферической и эллипсоидной формами ЖМК, а также моделями их скоплений в диапазоне частот от 4 до 12 кГц.

2. Теоретически обосновано применение сложных сигналов в методе ГБО.

3. Получены аналитические выражения рассеяния звука скоплениями ЖМК в их естественном залегании при нормальном и наклонном зондировании.

4. Разработан оптимальный схемотехнический принцип построения ГБО ДД с целью обнаружения глубоководных рудных скоплений КМК, ГПС и ЖМК.

5. Разработан метод классификации типов глубоководных скоплений (КМК, ГПС, ЖМК) по их акустическим и геоморфологическим признакам путем интерпретации материалов ГБО ДД.

Положения, выносимые на защиту

1. Для средних весовых значений рудных скоплений ЖМК по площади отсутствует угловая зависимость обратного рассеяния звука, при этом резонансные свойства сохраняются в диапазоне частот от 4 до 12 кГц.

2. Акустические и геоморфологические особенности скоплений КМК, ГПС, ЖМК являются их классификационными признаками для обнаружения по данным ГБО ДД.

3. Применение сигналов с линейной частотной модуляцией позволяет оптимизировать параметры ГБО ДД и его схемотехнический принцип построения.

4. Соотношение величин отраженного и рассеянного звука является информационным признаком, повышающим достоверность интерпретации данных ГБО ДД.

Практическая значимость

Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в производство ГБО ДД «Океан» и практику морских геологоразведочных работ с целью обнаружения и оконтуривания скоплений КМК, ГПС и ЖМК. Данной аппаратурой проведены масштабные исследования глубоководных геологических структур и рудных скоплений на дне Мирового океана. В общей сложности гидролокационная съемка проведена на площади более 650 ООО км в различных районах Мирового океана.

Выполнены совместные работы с Европейской ассоциацией «OSAE» по инженерно-геологическим изысканиям трансатлантической трассы под оптоволоконный кабель связи Европа — Америка протяженностью более трех тысяч километров.

Достоверность результатов работы

Обеспечивается практическими материалами акустической съемки, полученными в результате работы ГБО ДД, а также обоснованным применением теории математических расчетов.

Апробация результатов работы

Основные научные и практические результаты диссертационной работы представлялись и обсуждались на следующих научно-практических конференциях:

- «Комплексные геолого-геофизические исследования в Мировом океане», Геленджик, 24 декабря 1986 г.;

- «Технические средства и методы исследования Мирового океана», Москва, сентябрь 1987 г.;

- «Технические средства и методы освоения океанов и морей», Москва, октябрь 1989 г.;

- 1-я Всесоюзная научно-практическая конференция «Силовые электронные системы и устройства преобразовательной техники», Алма-Ата, сентябрь 1990 г.;

- юбилейная научная конференция «Теория и практика морских геолого-геофизических исследований», Геленджик, 20-24 сентября 1999 г.;

- 2-я Международная научная конференция и выставка по разработке новых технических средств и технологий для работ на шельфе и в Мировом океане, Геленджик, 3-5 октября 2001 г.

Реализация результатов работы

Представленные в диссертационной работе результаты исследований были заложены в основу разработки промышленного ГБО ДД «Океан» и внедрены в практику морских геолого-геофизических работ в ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» (г. Геленджик) и ФГУ НПП ПМГРЭ (г. Санкт-Петербург). Работы выполнялись в соответствии с разработанной и утвержденной «Методикой применения гидролокатора бокового обзора «Океан». Аппаратура ГБО «Океан» участвовала в международном проекте по выбору и оценке подводной трассы для трансатлантического оптоволоконного кабеля связи Европа - Америка. Полученные в ходе выполнения диссертационной работы данные используются в учебном процессе при подготовке студентов кафедры электрогидроакустической техники в Таганрогском государственном технологическом институте ЮФУ и в рамках программы обучения студентов морских специальностей «Плавучий университет» под эгидой «Юнеско», которую проводит МГУ (г. Москва).

Личный вклад автора

Представленные в диссертации результаты получены самостоятельно. Автор являлся заместителем ответственного исполнителя по созданию и внедрению промышленного ГБО ДД «Океан». Большая часть полученных данных в Мировом океане осуществлялась при непосредственном участии автора.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 24 статьи, в том числе, 3 статьи опубликовано в изданиях, входящих в Перечень ВАК. Получен патент и два авторских свидетельства.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, приложений, списка использованных литературных источников, включающего 77 наименований. Содержание диссертации изложено на 196 страницах и включает: 55 рисунков, 11 таблиц, 3 приложения.

5.4. Выводы

1. Результаты опытно-методических работ подтверждены хорошей сходимостью данных исследований придонными методами и данными ГБО ДД.

2. Разработанный метод классификации признаков КМК, ГПС и ЖМК (табл. 5.1, 5.2, 5.3) позволяет на основе акустических и геоморфологических характеристик глубоководных рудных скоплений выполнять их оконтурива-ние.

3. Мозаики сонограмм, построенные по данным ГБО ДД «Океан», проинтерпретированные на основе метода классификации признаков КМК, ГПС и ЖМК, могут применяться в геологической практике по обнаружению и окон-туриванию глубоководных рудных скоплений в Мировом океане.

6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОЛОКАТОРОВ БОКОВОГО ОБЗОРА ДАЛЬНЕГО ДЕЙСТВИЯ

Оценка эффективности метода ГБО ДД обычно выполняется методом сравнения с аналогом по производительности, качеству получаемой продукции и др. и, в конечном итоге, приводится к отношению стоимости работ со сравниваемым образцом. Выполним сравнение путем подсчета производительности по площади исследований на одном и том же участке для ГБО ДД и придонного ГБО, к примеру сонар фирмы «Оретех» с рабочей частотой 30 кГц и полосой обзора на оба борта до 3 км.

Наибольшая информативность метода в обоих случаях ГБО будет наблюдаться при способе получения акустического изображения дна с двойным перекрытием и съемкой в обратном направлении. В этом случае при наложении акустических изображений одного участка, полученного под разными углами наблюдения, появляется возможность по акустическим и геоморфологическим признакам реализовывать профессиональную интерпретацию получаемых данных. Выбор профилей съемки должен выбираться исходя из эффективной величины индикатрисы рассеяния.

Для достижения максимально возможной точности и детальности исследований должно быть предусмотрено 100%-ое перекрытие полос бокового обзора, при котором сплошное акустическое изображение (монтаж соно-граммы) поверхности дна изучаемой площади может быть получено из полос обзора по каждому из бортов в отдельности. Расчет расстояния между соседними галсами в общем случае ведется по формуле: -JrL-z2 -Мстун-т4г, (6.1) где Rmax - максимальная наклонная дальность ГБО; Z — средняя глубина под антенной; Мст — масштаб сонограммы вдоль строки; уп - ширина неприемлемой по точности части строки на сонограмме; т — среднеквадратическая погрешность в определении положения галса.

Для обеспечения полного (100-процентного) перекрытия сонограммы на исследуемой площади проектируются параллельные галсы в соответствии с расстоянием между галсами по формуле (6.1). При этом две совокупности сонограмм, зарегистрированные антеннами только по правому или только по левому борту, могут быть смонтированы в виде двух независимых картографических изображений, представляющих собой подобие стереопары аэрофотоснимков.

Определение объема работ по площади съемки Srso, при одинаковом расстоянии D между N галсами, может быть оценена по формуле: где Li - протяженность i-го галса.

Время, необходимое для выполнения гидролокационной съемки на исследуемой акватории, определяется из следующей формулы: где к - коэффициент, учитывающий погодные условия; V — средняя скорость судна на галсах; t} — время на переходы между галсами; t2 - время на регламентно-профилактические работы в соответствии с требованиями РЭ [75,76]; t3 — время на опытно-методические работы.

Средняя проектная производительность работ методом ГБО оценивается по формуле: Srso = Основными переменными, влияющие на полное те время съемки одинаковых участков площади, являются V— средняя скорость судна и расстоянии D между профилями. После преобразований получим соотношение площадей за одно и тоже время — более 40.

Условно в работах с ГБО ДД «Океан» можно выделить съемки крупного (М 1:100 ООО) и среднего (М 1:250 000) масштаба. Наибольшая эффективность результатов гидролокационной съемки достигается при покрытии всей проектной площади исследуемой акватории системой галсов со сплошным

Srso = 2D(L, + Ln) + X(DZ,),

6.2)

6.3)

100 % -ым) перекрытием полос обзора и составлением на базе таких данных накидных монтажей сонограмм, размещаемых на картографической основе.

При проектировании среднемасштабных исследований в ряде случаев можно ориентироваться на основную сеть геофизических наблюдений, спроектированную для других методов, комплексируемых с ГБО. Как правило, сеть таких наблюдений располагается достаточно густо и, при средней ширине полосы обзора ГБО ДД «Океан» около 15 км на каждый борт, не требует дополнительного сгущения.

Одной из существенных особенностей проектирования гидролокационной съемки (в отличие от других геофизических методов) является требование к ориентированию галсов ГБО ДД.

Основные итоги применения ГБО ДД для обнаружения геологических структур приведены в работе [77].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итогом научно-исследовательской работы данной диссертации являются следующие результаты:

1. Проведено теоретическое исследование рассеяния и отражения звука скоплениями КМК, ГПС и ЖМК для метода ГБО ДД и показана возможность интерпретации получаемых материалов с целью их обнаружения и оконтури-вания.

2. Экспериментальные исследования позволили выявить проявление акустических резонансных свойств у сферических ЖМК, которые более выражены по отношению к эллипсоидным.

3. На основе обработки полученных экспериментальных данных выявлено отсутствие заметной угловой зависимости как для сферических, так и эллипсоидных ЖМК и их скоплений.

4. Впервые показано, что резонансные свойства для скоплений ЖМК проявляются во всем диапазоне углов сканирования ГБО ДД в диапазоне частот от 4 до 12 кГц.

5. Рассмотрены варианты построения гидроакустических комплексов для исследования дна Мирового океана с целью обнаружения КМК, ГПС и ЖМК и показано, что применение метода ГБО ДД отвечает задачам эффективного исследования глубоководного морского дна.

6. На основе анализа показана эффективность применения сложных сигналов в ГБО ДД. Это позволяет создать надежную в эксплуатации набортную аппаратуру и носитель забортной аппаратуры с весом не более 500 кг и применять данный ГБО ДД с судов широкого класса с задействованием штатных спуско-подъемных механизмов.

7. Применение метода корреляционно-фильтрового метода позволяет реализовать двухзвенную систему буксировки носителя с нейтральной плавучестью с минимальными динамическими характеристиками по углам рыскания и дифферента.

8. Показано, что применение ЛЧМ-сигналов в ГБО ДЦ требует обеспечения широкой полосы преобразователей и их теплового режима.

9. Проведенная оценка динамических свойств носителя по двухзвенной схеме буксировки выявила отсутствие необходимости применения системы математической коррекции акустического изображения по углам отклонения.

10. На основе анализа аналитических выражений полученных для рассеяния звука скоплениями ЖМК показана возможность их эффективного окон-туривания в зависимости от генотипов и количественного состава.

11. Разработанные в табличной форме классификационные признаки скоплений КМК, ГПС и ЖМК подтверждены данными, полученными в процессе эксплуатации ГБО ДД «Океан».

1. Blondel Ph. & Parson L. Sonar processing in the UK/ Wormley, Institute of oceanographic Sciences., Deacon Lab. 1993. - p.30.

2. Губанов Ю.Н. Исследование, разработка и опробование геоакустического локатора бокового обзора для крупномасштабного картирования поверхности дна акваторий/ Автореф. канд. дисс. М., 1983. - 26 с.

3. Ибраев М.Н. Разработка придонного геоакустического комплекса и методики его применения при поиске и разведке полей железомарганцевых конкреций в Мировом океане/ Автореф. канд дисс. М., 1989. - 25 с.

4. Губанов Ю.Н., Котов И.Н., Судаков Ю.Н., Салтыков Е.Н. Разработка аппаратуры сбора и обработки данных фазового ГБО/ Отчет НИР, ВНТИцентр, №ГР1.87.006 7159.

5. Волохин В.А., Котов И.Н. Методические рекомендации по применению геоакустического комплекса МАК-1М/ Дистанционные методы исследований. Москва: Океангеоресурсы, 1999. - С.101-123.

6. Ocean Science/ With introduction buy H.W. Menard. M.: Прогресс, 1991. - 182 с.

7. Добрецов В.Б. Освоение минеральных ресурсов шельфа — Д.: Недра, 1980.-272 с.

8. Камп JI. Подводная акустика/ Пер. с англ. М.М. Кригер. — М.: Мир, 6 с.

9. Покровский Ю.О. Разработка и исследование методов измерения координат объектов в толще донных осадков с помощью сверхширокополосных гидроакустических сигналов/ Дисс. канд. техн. наук. Таганрог: ТРТИ. -14 с.

10. Судаков Ю.И. Разработка аппаратуры сбора и обработки данных фазового ГБО/ Отчет НИР. Рязань: РРТИ, 1989. - 162 с.

11. Голод О.С., Тер-Сааков А.А. Зарубежные гидролокаторы и их использование в морской геологии и геофизике. М: ВНИИЭГазпром, 1985. -36 с.

12. Klepsvik I.O., Klov К. ТОРО SSS, a side scans sonar/ Offshore Techn. Conf., Mai, 1982. Vol.3. - P.477-478.

13. Blankenburgh I.Chr., Klepsvik J.O. Research in hydrographic technology of the Norwegian Continental Shelf Institute (IKJ)// Marine Geology, 1983. -Vol.6. № 3-4.

14. Ломоносов Ю.К. Сычев В.А. Фазовые ГБО/ Комплексные исследования в Мировом океане. М.: Изд-во ИО АН СССР, 1975. - С. 134-137.

15. Патент Великобритании кл. GOlv, 1/39, № 1554377. Method and apparatus for geophysical exploration underwater.

16. Патент США кл. GOls, 9/66, GOlv, 1/38, № 746184.

17. Magnuson A., Sundkvist K., Smith K. Acoustic sounding for Manganese Nodules // Proceedings of the Offshore Technology Conference (OTC 4133). -Houston, Texas, 1981. P. 147-162.

18. Magnuson A., Sundkvist K., Riggins D., Sen R. Remote acoustic sending of Manganese Nodules Deposits// Proceedings of the Offshore Technology Conference (OTC 4260). Houston, Texas, 1982. - P.431-444.

19. Патент США кл. GOls, 15/046 № 4.319.348. Method and apparatus of surveying Modular Targets oh the Sea Floor.

20. Шендеров Е.Л. Излучение и рассеяние звука. Л.: Судостроение, 1989. - 304 с.

21. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 264 с.

22. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.Н. Введение в статистическую радиофизику. Ч. II. Случайные поля. М.: Наука, 1978. — 67 с.

23. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука, 1972. - 92 с.

24. Исакович М.А. Рассеяние волн от статистически шероховатой поверхности// ЖЭТФ. 1952. - Вып. 23. - № 3. - С.305-314.

25. Курьянов Б.Ф. Рассеяние звука на шероховатой поверхности с двумя типами неровностей// Акустический журнал. 1962. - Т.8. - № 3. - С.325-333.

26. Лысанов Ю.П. Метод определения индикатрис рассеяния статистически неровных поверхностей// Акустический журнал. 1973. - Т. 19. - № 4. С.630-632.

27. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Акустика океана/ Физика океана. Т.2. Гидродинамика океана. М., 1978. - С.49-145.

28. Рытов С.М. Введение в статистическую радиофизику. М.: Наука, 1966.- 118 с.

29. Щербаков В.П. Состояние и перспективы развития морской геологической службы России// Разведка и охрана недр. — 1995. №12. — С.2-6.

30. Воловов В.И., Лысанов Ю.П., Сечкин В.А. О пространственной корреляции звуковых сигналов, отраженных от дна океана// Акустический журнал.-1973.-№ 1.-С. 16-20.

31. Акустика океана/ Под ред. Бреховских . Л.-М.: Наука, 1974. - 467482.

32. Воловов В.И., Лысанов Ю.П., Сечкин В.А. Корреляция отраженных от дна океана псевдошумовых сигналов// Акустический журнал. 1979. - XXV. - Вып.5. - С.675-680.

33. Жидков Ю.М. Обратное рассеяние звука на шероховатой поверхности с двумя типами неровностей при малых углах скольжения// Акустический журнал. -1979. Т.25. - № 3. - С.378-382.

34. Ивакин А.Н., Лысанов Ю.П. Рассеяние объемными неоднородностями подводного грунта, ограниченного неровной поверхностью// Акустический журнал. -1981. Т.27. - № 3. - С.384-390.

35. Бунчук А.В., Житковский Ю.Ю., Лысанов Ю.П. Особенности обратного рассеяния звука дном банки в открытом океане// Акустический журнал. -1984. -Т.ЗО. № 5. - С.599-604.

36. Ивакин А.Н. Статистическая модель дна для мелководных районов/ Тр. XIII Всесоюзн. школы по статистической гидроакустике. М.: Изд-во АКИН, 984. - С.25-26.

37. Ивакин А.Н., Лысанов Ю.П. Обратное рассеяние от неоднородного подводного грунта при малых углах скольжения// Акустический журнал. 1985. -Т.31. -№3.-С.396-398.

38. Ивакин А.Н., Лысанов Ю.П. Определение некоторых параметров морских осадков по данным акустического зондирования// Акустический журнал.- 1985. -Т.31. № 6. - С.807-809.

39. Лысанов Ю.П. О роли объемных неоднородностей подводного грунта в рассеянии звука дном глубокого океана// Акустический журнал. -1986. — Т.32.- № 5. С.697-699.

40. Мирчинк И.М., Захаров М.М., Кулындышев В.А., Терентьев В.Б., Филипенко И.И. Методика проведения геологоразведочных работ на железо-марганцевые конкреции. Кн. 1. М., 1996. -126 с.

41. Агапова В.Г. Зависимость между углами наклона дна и величинами эффективных коэффициентов отражения// Океанология. 1968} - Вып.8. - № 1.-С. 94-101.

42. Воловова Л.А., Житковский Ю.Ю. Исследования рассеяния звука от дна океана/ Отчет АКИН, 1974.

43. Кругляков В.В., Мельников Е.М., Голена Р.В. и др. Рудные корки подводных поднятий Мирового океана. М.: Роскомнедра,1993. - 24 с.

44. Кругляков В.В. Акустические методы исследования при поисках и разведке рудных месторождений дна океана/ Тез. докл. Международ, науч. конф. «Геофизика и современный мир». - 1993. - С.201-203.

45. Авдонин В.В., Голеа Р.В., Дубинчик В.Т., Казанцев Р.А., Кругляков

46. B.В. и др. Сульфиды Восточно-Тихоокеанского поднятия. М.: ВИМС, 1983. -С.6-10.

47. Воронин В.А., Кузнецов В.П., Мордвинов Б.Г., Тарасов С.П., Тимошенко В.И. Нелинейные и параметрические процессы в акустике океана. -М.: Ростиздат, 2007. С.381-402.

48. Чернов М.Н. Разработка метода расчета и исследование акустических параметров пористых водонасыщенных грунтов/ Канд. дисс. Таганрог: ТРТИ, 2004. - 72 с.

49. Бельтенев и др. Региональные работы масштаба 1:500000-1:1000000 на глубоководные полиметаллические сульфиды (ГПС) в осевой зоне САХ и поисковые работы на рудном узле. — Ломоносов: ПМГРЭ, 2008. 365 с.

50. Условия образования и закономерности размещения железомарганце-вых конкреций Мирового океана/ Под ред. О.Д. Корсакова. Л: Недра, 1987. - 259 с.

51. Свойства, распространение, и акустические методы обнаружения же-лезомарганцевых конкреций на дне океана/ Отчет по НИР «Свойства акустического поля рассеянного в обратном направлении». М.: ВНТИЦ, 1984.1. C.52-56.

52. Воловов В.И., Житковский Ю.Ю. Отражение и рассеяние звука дном океана/ Акустика океана. Под ред. Л.М. Бреховских. М.: Наука, 1974. -С.395-490.

53. Фоменко В.А., Баханов О.Н., Лыгин В.А. Южнороссийский комплекс морских и наземных полигонов/ Мировой океан: минеральные ресурсы Мирового океана Арктики и Антарктики. Вып.З. — М., 1999. С. 153.

54. Евтюков А.П., Митько В.Б. Примеры инженерных расчетов в гидроакустике. -Л.: Судостроение, 1981. 248 с.

55. Гидролокационная станция бокового обзора/ Пер. с англ. А.В. Ручки-на. М.: ЦООНТИ/ВНО, 1984. - 87 с.

56. Тимошенко В.И. Акустическая энциклопедия. Таганрог, ТРТУ, 1999. - 786 с.

57. Фоменко В.А., Болдырев В.А. Исследование применимости сложных сигналов и параметрического эффекта в практической гидроакустике/ Отчет о НИР. Заключительный. -М.: ВНТИЦентр, 1999. С.15-18.

58. Кузьмин С.Э. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Радио и связь, 1987. — 35 с.

59. Ходотов А.В. Исследование и разработка имитационно тренажерного комплекса гидролокатора бокового обзора/ Дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Таганрог: ТРТИ, 2007. — 64 с.

60. Лившиц Н.А., Пугачев В.Н. Вероятностный анализ систем. 4.1 — М.: Сов. Радио, 1963.-272 с.

61. Караваев В.В., Сазонов В.В. Статистическая теория пассивной локации. М.: Радио и связь, 1987. - 240 с.

62. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. -М.: Радио и связь, 1987. 64 с.

63. Салтанов Н.В. Гибкие нити в потоках. Киев: Наукова думка, 1974. — 97 с.

64. Девнин С.И. Аэрогидромеханика плохообтекаемых конструкций. М.: Судостроение, 1983. — 132 с.

65. ШлихтингГ.А. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1969. — 64 с.

66. Пантов Е.Н., Махин Н.И., Шереметов Б.Б. Основы теории движения подводных аппаратов. — М.: Судостроение, 1973. 89 с.

67. Свердлин Г.М. Гидроакустические преобразователи и антенны Судостроение, 1980. 232 с.

68. Подводные электроакустические преобразователи/ Справочник под ред. В.В. Богородского. JL: Судостроение, 1983. - 25 с.

69. Blondel Ph. & Parson L. Sonar processing in the U.K// Institute of Oceano-graphic Sciences, Deacon Lab. Wormley, 1993. — 30 p.

70. Волохин B.A., Губанов Ю.Н. Интерпретация данных гидролокаторов бокового обзора при морских геолого-геофизических исследованиях/ Методические рекомендации. Геленджик: Южморгеология, 1990. - 68 с.

71. Каевицер В.И. и др. Разработка ГБО ДД со сложными зондирующими сигналами и цифровой обработкой информации на судовой ЭВМ/ Отчет ВНТЛ ИРЭ АН СССР. Ч. I-IV. М., 1987. - 278 с.

72. Кловский Д.Д. Теория передачи сигналов. — М.: Связь, 1973. — 378 с.

73. Такки Д.Ф., Фоменко В. А. и др. Гидролокаторы дальнего действия/ Разведка и охрана недр. 1993. - № 12. — С. 28-30.

74. Такки Д.Ф., Фоменко В. А. и др. Разработать и внедрить приповерхностный гидролокатор бокового обзора для геологоразведочных работ в океане. -Геленджик: НИПИокеангеофизика, 1988. -245 с.

75. Фоменко В.А. Применение сложных сигналов в практике морских исследований дна морей и Мирового океана на примере ГБО дальнего действия «Океан»// Известия ТРТУ. 2006. - №12. - С. 82-86.