음파전달에 미치는 해수면 부근 기포의 효과

Abstract

능동소나를 이용하여 수중표적을 탐지하는데 있어 소나탐지 성능은 잔향음에 많은 제한을 받는다. 해상풍은 해양에서 기포 형성에 중요한 역할을 한다. 그리고 기포는 유효한 산란체로서 잔향음에 기여한다. 본 논문에서는 중주파수 선저고정형 능동소나를 운용 시, 해수면 부근의 기포가 음파전달에 미치는 영향을 연구하였다. 기포에 의한 음속변화를 확인하기 위해 수조 실험실에서 전달시간을 측정하는 실험을 실시하였다. 기포에 의한 음속구조 변화는 잔향음 제한환경에서 잔향음 준위를 증가시킨다. 주파수 5, 7.5, 10kHz에 대해 기포층을 고려한 음원수심 3, 5, 10m에서의 능동 신호초과비(Active Signal Excess : ASE)를 계산하였다. 해수면 부근의 음속변화는 거리와 수심에 따라 능동 신호초과비에 많은 영향을 미친다. 풍속 10m/s에서는 해수면 부근의 최대 탐지거리가 3km 이상 감소하였다. 그 원인은 해수면 부근에서 기포에 의한 해수면 방향으로의 굴절로 분석되었다.; When an active SONAR works in the subsurface, its detection performance is limited by the reverberation. The winds play a primary role in the production of bubbles in the ocean. And the bubbles as efficient scatters contribute to the reverberant field. In this paper, the effects of wind-generated bubbles on sound propagation in the subsurface are investigated as a mid-frequency Hull-mounted SONAR works. The travel time measurements for the perturbations of sound speed by bubbles were made in an acoustic water tank. The perturbations of sound speed due to the wind-generated bubbles increase the reverberation levels in the reverberation-limited condition. The active signal excess is calculated at source depths 3, 5, and 10m considering bubble layer for frequencies 5, 7.5, and 10kHz. The changes of the near-surface sound speed tend to change the active signal excess for ranges and depths. In the 10m/s wind, the maximum detection range reduces over 3km through the near-surface. The reason is the upper refraction due to the wind-generated bubbles.