모서리가 반구 형태인 실린더의 양상태 산란 특성

Abstract

모서리가 반구 형태인 실린더의 입사파에 대한 양상태 산란은 특별한 관심사이다. 이것은 지금까지 여기에 대해서 연구된 사례가 거의 없기 때문이다. 모서리가 반구 형태인 실린더는 해군 수중무기체계 (잠수함,기뢰, 어뢰 등)와 형태가 정확하게 일치하지는 않지만 서로 유사하다. 이 논문에서는 모서리가 반구 형태인 실린더의 양상태 산란 특성을 직접 측정하는 것을 목적으로 새로운 연구실 실험을 묘사하고 있다. 모서리가 반구 형태인 실린더의 양상태 산란은 고주파 센서와 수중 청음기를 이용하여 수중음향수조 (길이:5m, 넓이:5m, 깊이:5m)에서 측정하였다. 단상태 산란 측정도 양상태 산란과 동일한 조건에서 이루어졌다. 모서리가 반구 형태인 양상태 산란은 입사파의 변화에 따른 산란 패턴 특성을 확인하기 위해 여러 입사각 (0°, 15°, 20°, 30°, 45°, 60°, 90°)에 대해 측정되었다. 실험 결과는 폭넓은 산란각 범위에서 양상태 산란의 표적강도가 단상태 산란의 표적강도보다 휠씬 강하게 나타남을 보여주며, 전방산란의 표적강도는 특히 후방산란의 표적강도 보다 상당히 크게 나타나고, 전방산란 패턴 역시 폭넓게 나타났다. 7가지 입사각의 경우에서 전방산란의 표적강도 최대치가 후방산란 표적강도 최대치보다 14dB 더 크게 나타났다. 또한 전방산란은 후방산란에 비해 입사각에 대해 큰 변화를 나타내지 않았다. 이런 특징들은 원거리 표적을 탐지하고 탐지 영역과 탐지 확률을 증가시키는 전방산란의 이점으로 작용할 수 있다.; The bistatic scattering of an incident plane wave by a hemi-spherically capped cylinder is of particular interest because the configuration of a hemi-spherically capped cylinder is similar to naval underwater weapons (submarines, mines, torpedos, etc.), but which is not exactly the same. And this study has rarely been until now. This paper describes a novel laboratory experiment aimed at direct measurement of bistatic scattering by a hemi-spherically capped cylinder. Bistatic scattering by a hemi-spherically capped cylinder was measured in an acoustic water tank (5m long, 5m wide, 5m deep) using a high frequency projector (120kHz) and hydrophone. Monostatic scattering was also made under the same conditions. The bistatic scattering patterns by a hemi-spherically capped cylinder were measured against the incident angles (0°, 15°, 20°, 30°, 45°, 60°, 90°) in order to verify various scattering pattern characteristics by the change of incident angle. The results indicate that the bistatic scattering strength at a wide scattering angle is much stronger than the monostatic scattering strength. In bistatic scattering, the forward scattering strength is significantly stronger than the backscattering strength, and the forward scattering pattern is also broader. In case of seven incident angles, the maximum value of forward scattering strength is about 14dB stronger than that of backscattering strength. It is also found that forward scattering varies with the incident angle of sound to a much less extent than backscattering, and it is not seriously affected by incident angle. These features could be the advantages of using forward scattering for detecting underwater targets at long range and increasing detection area and probability.