Ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна
Проведено аналіз можливості застосуваня ефекту Доплера для виявленя газових бульбашок, які виникають при просочувані природного газу з морського дна. На сьогодні при використані акустичного діапазону частот для зондування водяного стовпа з газовими бульбашками вважаємо доцільним виявляти газові буль...
Gespeichert in:
| Datum: | 2017 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Відділення морської геології та осадочного рудоутворення НАН України
2017
|
| Schriftenreihe: | Геология и полезные ископаемые Мирового океана |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/145180 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна / С.В. Гошовський, П.Т. Сиротенко // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. — 2017. — № 3. — С. 86-91. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-145180 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1451802019-01-18T01:23:17Z Ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна Гошовський, С.В. Сиротенко, П.Т. Методы исследования Проведено аналіз можливості застосуваня ефекту Доплера для виявленя газових бульбашок, які виникають при просочувані природного газу з морського дна. На сьогодні при використані акустичного діапазону частот для зондування водяного стовпа з газовими бульбашками вважаємо доцільним виявляти газові бульбашки в морському середовищі та оцінювати швидкість їх підйому до морської поверхні і встановлювати траєкторію руху бульбашок та їх кількість. Для класифікації різних за розмірами бульбашок і оцінки їх концентрації необхідно використовувати як звуковий , так і ультразвуковий діапазони частот для зондуваня середовища. Однак при дослідженях на ультразвуковому діапазоні частот буде зменшуватись досліджувана область морського середовища через сильне їх поглинаня. Вважаємо, що запобігти цьому стану може використаня нелінійної акустики, яка до того ж дозволяє отримати ідеальну діаграму спрямованості випромінюваня без бокових пелюстків та виконувати зондуваня на сформованих більш низьких частотах, ніж при використані лінійної акустики. Застосуваня теорії Доплера в морських дослідженях просочуваня природного газу дозволяє підвищити ефективність розвідки і видобуваня. Проведен анализ возможности применения эффекта Допплера для выявления газовых пузырьков, возникающих при утечке природного газа с морского дна. На сегодня при использовани акустического диапазона частот для зондирования водяного столба с газовыми пузырьками считаем целесобразным выявлять газовые пузырьки в морской среде, оценивать скорость их подъема к морской поверхности и устанавливат ь траекторию движения пузырьков и их количество. Для класификации различных по размерам пузырьков и оценки их концентрации необходимо использовать как звуковой, так и ультразвуковой диапазоны частот для зондирования среды. Однако при иследованиях на ультразвуковом диапазоне частот будет уменьшаться иследуемая область морской среды из-за сильного их поглощения. Считаем, что предотвратить это состояние может использование нелинейной акустики , которая к тому же позволяет получить идеальную диаграму направлености излучения без боковых лепестков и выполнять зондирование на боле низких частотах, чем при использовани линейной акустики. Применение теори Допплера в морских иследованиях утечки природного газа позволяет повысить эффективность разведки и добычи. An analysis was made of the possibility of using the Doppler effect to detect gas bubbles that arise when impregnating natural gas from the seabed. Today we consider it expedient, when using the acoustic frequency range for sensing a water column with gas bubbles, to detect gas bubbles in the marine environment and estimate the speed of their lifting to the sea surface and establish the trajectory of the movement of bubbles and their number. It is necessary to use both sound and ultrasonic frequency bands for sounding the environment to classify different sized bubbles and assess their concentration . However, the studied area of the marine environment in research on the ultrasound frequency will reduce by reason of their strong absorption. We believe that nonlinear acoustics can be used to prevent this condition, which in addition allows you to obtain an ideal radiation pattern without side lobes and perform sounding at lower frequencies than using linear acoustics. The application of the Doppler theory in marine surveys of natural gas impregnation can increase its exploration and extraction efficiency. 2017 Article Ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна / С.В. Гошовський, П.Т. Сиротенко // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. — 2017. — № 3. — С. 86-91. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1999-7566 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/145180 uk Геология и полезные ископаемые Мирового океана Відділення морської геології та осадочного рудоутворення НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Методы исследования Методы исследования |
| spellingShingle |
Методы исследования Методы исследования Гошовський, С.В. Сиротенко, П.Т. Ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна Геология и полезные ископаемые Мирового океана |
| description |
Проведено аналіз можливості застосуваня ефекту Доплера для виявленя газових бульбашок, які виникають при просочувані природного газу з морського дна. На сьогодні при використані акустичного діапазону частот для зондування водяного стовпа з газовими бульбашками вважаємо доцільним виявляти газові бульбашки в морському середовищі та оцінювати швидкість їх підйому до морської поверхні і встановлювати траєкторію руху бульбашок та їх кількість. Для класифікації різних за розмірами бульбашок і оцінки їх концентрації необхідно використовувати як звуковий , так і ультразвуковий діапазони частот для зондуваня середовища. Однак при дослідженях на ультразвуковому діапазоні частот буде зменшуватись досліджувана область морського середовища через сильне їх поглинаня. Вважаємо, що запобігти цьому стану може використаня нелінійної акустики, яка до того ж дозволяє отримати ідеальну діаграму спрямованості випромінюваня без бокових пелюстків та виконувати зондуваня на сформованих більш низьких частотах, ніж при використані лінійної акустики. Застосуваня теорії Доплера в морських дослідженях просочуваня природного газу дозволяє підвищити ефективність розвідки і видобуваня. |
| format |
Article |
| author |
Гошовський, С.В. Сиротенко, П.Т. |
| author_facet |
Гошовський, С.В. Сиротенко, П.Т. |
| author_sort |
Гошовський, С.В. |
| title |
Ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна |
| title_short |
Ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна |
| title_full |
Ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна |
| title_fullStr |
Ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна |
| title_full_unstemmed |
Ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна |
| title_sort |
ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна |
| publisher |
Відділення морської геології та осадочного рудоутворення НАН України |
| publishDate |
2017 |
| topic_facet |
Методы исследования |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/145180 |
| citation_txt |
Ефект допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості в морському середовищі при газових просочуваннях з морського дна / С.В. Гошовський, П.Т. Сиротенко // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. — 2017. — № 3. — С. 86-91. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| series |
Геология и полезные ископаемые Мирового океана |
| work_keys_str_mv |
AT gošovsʹkijsv efektdoppleraâkšlâhotrimannâdodatkovoíínformacíítaocínkizmínišvidkostívmorsʹkomuseredoviŝíprigazovihprosočuvannâhzmorsʹkogodna AT sirotenkopt efektdoppleraâkšlâhotrimannâdodatkovoíínformacíítaocínkizmínišvidkostívmorsʹkomuseredoviŝíprigazovihprosočuvannâhzmorsʹkogodna |
| first_indexed |
2025-07-10T21:01:53Z |
| last_indexed |
2025-07-10T21:01:53Z |
| _version_ |
1837295278359576576 |
| fulltext |
86 ISSN 19997566. Ãåîëîãèя è ïîëåçíûå èñêîïàåìûå Мèðîвîãî îêåàíà. 2017. № 3 (49)
С.В. Гошовський, П.Т. Сиротенко
Український державний геологорозвідувальний інститут, Київ
ЕФЕКТ дОППЛЕРА ЯК ШЛЯХ ОТРИМАННЯ
дОдАТКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ ТА ОЦІНКИ ЗМІНИ
ШВИдКОСТІ В МОРСЬКОМУ СЕРЕдОВИЩІ
ПРИ ГАЗОВИХ ПРОСОЧУВАННЯХ З МОРСЬКОГО дНА
Пðîвåäåíî àíàë³ç ìîжëèвîñò³ çàñòîñувàííя åôåêòу Äîïïëåðà äëя вèявëåííя ãà
çîвèх буëьбàшîê, яê³ вèíèêàюòь ïðè ïðîñîчувàíí³ ïðèðîäíîãî ãàçу ç ìîðñьêîãî
äíà. Íà ñьîãîäí³ ïðè вèêîðèñòàíí³ àêуñòèчíîãî ä³àïàçîíу чàñòîò äëя çîíäувàí
íя вîäяíîãî ñòîвïà ç ãàçîвèìè буëьбàшêàìè ввàжàєìî äîц³ëьíèì вèявëяòè ãà
çîв³ буëьбàшêè в ìîðñьêîìу ñåðåäîвèщ³ òà îц³íювàòè швèäê³ñòь ¿х ï³äéîìу äî
ìîðñьêî¿ ïîвåðхí³ ³ вñòàíîвëювàòè òðàєêòîð³ю ðуху буëьбàшîê òà ¿х ê³ëьê³ñòь.
Äëя êëàñèô³êàц³¿ ð³çíèх çà ðîçì³ðàìè буëьбàшîê ³ îц³íêè ¿х êîíцåíòðàц³¿ íåîбх³ä
íî вèêîðèñòîвувàòè яê çвуêîвèé , òàê ³ уëьòðàçвуêîвèé ä³àïàçîíè чàñòîò äëя
çîíäувàííя ñåðåäîвèщà. Оäíàê ïðè äîñë³äжåííях íà уëьòðàçвуêîвîìу ä³àïàçîí³
чàñòîò буäå çìåíшувàòèñь äîñë³äжувàíà îбëàñòь ìîðñьêîãî ñåðåäîвèщà чåðåç
ñèëьíå ¿х ïîãëèíàííя. Âвàжàєìî, щî çàïîб³ãòè цьîìу ñòàíу ìîжå вèêîðèñòàííя
íåë³í³éíî¿ àêуñòèêè, яêà äî òîãî ж äîçвîëяє îòðèìàòè ³äåàëьíу ä³àãðàìу ñïðя
ìîвàíîñò³ вèïðîì³íювàííя бåç бîêîвèх ïåëюñòê³в òà вèêîíувàòè çîíäувàííя íà
ñôîðìîвàíèх б³ëьш íèçьêèх чàñòîòàх, í³ж ïðè вèêîðèñòàíí³ ë³í³éíî¿ àêуñòèêè.
Зàñòîñувàííя òåî𳿠Äîïïëåðà в ìîðñьêèх äîñë³äжåííях ïðîñîчувàííя ïðèðîäíî
ãî ãàçу äîçвîëяє ï³äвèщèòè åôåêòèвí³ñòь ðîçв³äêè ³ вèäîбувàííя.
Ключові слова: ãàçîв³ буëьбàшêè, çîбðàжåííя вîäяíîãî ñòîвïà, êëàñèô³êàц³я
буëьбàшîê, íåë³í³éíà àêуñòèêà.
Îäíією ç пåðåшêîä äëÿ óñпішíîãî âèêîðèñòàííÿ âóãëåâîäíåâîãî
ðåñóðñó Чîðíîãî ìîðÿ є íåäîñòàòíі îáñÿãè пîшóêіâ òà âèâ÷åí-
íÿ ãàçîâèх ñèпіâ і ãðÿçьîâèх âóëêàíіâ. Тåхíіêà òà ìåòîäè фіêñàції
їх ìіñцÿ çíàхîäжåííÿ íå â пîâíіé ìіðі çàáåçпå÷óюòь пîòðåáè òà
пîáàжàííÿ ãåîëîãіâ. Ехîëîòè, щî ñьîãîäíі çàñòîñîâóюòьñÿ, çäàòíі
íàäàòè òіëьêè ÿêіñíі хàðàêòåðèñòèêè і, ÿê пðàâèëî, â îäíіé пëî-
щèíі. Вèðішèòè цю пðîáëåìó, íà íàшó äóìêó, ìîжëèâî ç äîпîìî-
ãîю çàñòîñóâàííÿ пðèëàäіâ, пîáóäîâàíèх íà îñíîâі äîппëåðіâñь-
êîї òåîðії.
© Ñ.В. ГОшОВÑьКИй, П.Т. ÑИРОТЕНКО, 2017
ISSN 19997566. Ãåîëîãèя è ïîëåçíûå èñêîïàåìûå Мèðîвîãî îêåàíà. 2017. № 3 (49) 87
Ефект Допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості...
Ó 1842 ðîці àâñòðіéñьêèé â÷åíèé Дîппëåð òåîðåòè÷íî îáґðóíòóâàâ çàëåжíіñòь
÷àñòîòè, щî ñпðèéìàєòьñÿ ñпîñòåðіãà÷åì âіä шâèäêîñòі òà íàпðÿìêó ðóхó äжåðå-
ëà хâèëь і ñпîñòåðіãà÷à âіäíîñíî îäèí îäíîãî. В óëьòðàçâóêîâіé äîппëåðіâñьêіé
ëîêàції çàçâè÷àé є íåðóхîìå äжåðåëî (âèпðîìіíюâà÷), íåðóхîìèé ñпîñòåðіãà÷
(пðèéìàëьíèé пåðåòâîðюâà÷) і ðóхîìèé âіäáèâà÷ (àáî ðîçñіюâà÷) óëьòðàçâóêó.
Ефåêò Дîппëåðà пðè ðóñі äжåðåëà çâóêó îáóìîâëåíèé çìіíîю äîâжèíè хâèëі â
ñåðåäîâèщі, пðè ðóñі пðèéìà÷à – çìіíîю шâèäêîñòі çâóêó â ñèñòåìі êîîðäèíàò,
пîâ’ÿçàíîю ç пðèéìà÷åì, à пðè ðîçñіÿííі ðóхîìèì òіëîì – îáîìà фàêòîðàìè. Тà-
êèì ÷èíîì, íà îñíîâі åфåêòó Дîппëåðà ÷àñòîòà пðèéíÿòîãî ñèãíàëó, âіäáèòîãî
âіä äîñëіäжóâàíîãî îá’єêòà, ìîжå âіäðіçíÿòèñÿ âіä ÷àñòîòè âèпðîìіíюâàíîãî ñèã-
íàëó, à ðіçíèцÿ çàëåжèòь âіä ñпіââіäíîшåííÿ шâèäêîñòåé îá’єêòіâ âіäíîñíî îäèí
îäíîãî. Дëÿ âèìіðюâàííÿ шâèäêîñòі âèìіðíèê ìàє àíòåííó ñèñòåìó ç êіëьêîìà
(3 àáî 4; ðèñ.1, 2) [2] âóçьêîíàпðàâëåíèìè пðîìåíÿìè äіàãðàìè ñпðÿìîâàíîñòі.
Пðèéíÿòèé пî êîжíîìó ç цèх пðîìåíіâ ñèãíàë ìàє äîппëåðіâñьêó ÷àñòîòó, пðî-
пîðціéíó пðîåêції âåêòîðó шâèäêîñòі îá’єêòà íà цåé пðîìіíь. Віäîìî, щî äëÿ âè-
ìіðюâàííÿ âåêòîðó шâèäêîñòі äîñòàòíьî òðьîх пðîìåíіâ, ÿêі çàçâè÷àé íå ëåжàòь
â îäíіé пëîщèíі, àëå іíîäі âèêîðèñòîâóюòьñÿ
÷îòèðè пðîìåíі, щî äàє äåÿêó íàäìіðíіñòь áåç
пîìіòíîãî óñêëàäíåííÿ êîíñòðóêції. Бåçñóì-
íіâíî, цåé ìåòîä âèìіðюâàíь пîòðåáóє âóçьêî
íàпðàâëåíèх äіàãðàì ñпðÿìîâàíîñòі àíòåí,
ÿêі, ÿê пðàâèëî, ìàюòь çíà÷íі ãàáàðèòè. Дî
òîãî ж âіäхèëåííÿ êóòіâ àíòåí âіä íîìіíàëь-
íîãî çíà÷åííÿ, íàпðèêëàä, ç-çà òåìпåðàòóð-
íèх äåфîðìàціé, пðèçâîäèòь äî пîãðішíî-
ñòåé âèìіðюâàíь. Тàêîж íàпðÿìîê пðèхîäó
ìàêñèìàëьíîãî âіäáèòîãî ñèãíàëó ìîжå âіä-
ðіçíÿòèñÿ âіä íàпðÿìêó ìàêñèìóìó äіàãðàìè
ñпðÿìîâàíîñòі ó âèпàäêó, êîëè пîòóжíіñòь
âіäáèòîãî ñèãíàëó ðіçêî пàäàє çі çìåíшåííÿì
êóòà пàäіííÿ пðîìåíю, щî òàêîж пðèçâîäèòь
äî ìåòîäè÷íèх пîìèëîê âèìіðюâàííÿ, à âіð-
íішå пîãіðшóєòьñÿ ÿêіñòь îòðèìóâàíîãî ìà-
òåðіàëó пðè äîñëіäжåííÿх ÷åðåç çìåíшåííÿ
âіäíîшåííÿ ñèãíàë/пåðåшêîäà.
Сьîãîäíі åфåêò Дîппëåðà ìàє шèðîêå çà-
ñòîñóâàííÿ â ðàäіîëîêàції, îпòèці, àêóñòèці
(ãіäðîàêóñòèці), фіçèці і ìåäèцèíі [1–9]. Íàé-
áіëьшîãî ðîçпîâñюäжåííÿ íàáóâ àêóñòè÷íèé
äîппëåðіâñьêèé пðîфіëîãðàф шâèäêîñòі òå÷ії
(àíãëіéñьêà àáðåâіàòóðà – ADCP) – цå пðè-
ëàä äëÿ âèìіðюâàííÿ пðîфіëю шâèäêîñòі òå-
÷ії ó âîäíіé òîâщі, ÿêèé ґðóíòóєòьñÿ íà åфåê-
òі Дîппëåðà. Віäîìî, щî пðèíцèп äії òàêèх
пðîфіëîãðàфіâ çàñíîâàíèé íà âèìіðюâàííі
âåëè÷èíè çìіщåííÿ ÷àñòîòè âіäáèòòÿ ñèãíà-
ëó âіäíîñíî ÷àñòîòè âèпðîìіíюâàíîãî àêóñ-
Рис. 1. Àâòîìàòè÷íèé àâòîíîìíèé
äîппëåðіâñьêèé пðîфіëîãðàф шâèäêî-
ñòі òå÷іé ñåðії Workhorse Sentinel êîìпà-
íії Teledyne RDI ç ðîáî÷èìè ÷àñòîòàìè
1200, 600 і 300 êГц. Чîòèðè пðîìåíåâі
ðішåííÿ піäâèщóюòь íàäіéíіñòь äàíèх
òà çàáåçпå÷óюòь äîäàòêîâèìè âèìіðю-
âàííÿìè äàíèх ó âèпàäêó áëîêóâàííÿ
àáî пîшêîäжåííÿ îäíîãî ç пðîìåíіâ.
Пîêðàщåííÿ ÿêîñòі äàíèх äîçâîëÿє
îòðèìàòè ìіíіìàëьíó пîìèëêó âèçíà-
÷åííÿ шâèäêîñòі [2]
88 ISSN 19997566. Ãåîëîãèя è ïîëåçíûå èñêîïàåìûå Мèðîвîãî îêåàíà. 2017. № 3 (49)
С.В. Гошовський, П.Т. Сиротенко
òè÷íîãî ñèãíàëó òà ÷àñó éîãî îòðèìàí-
íÿ. Зâàжåíі ó âîäі ÷àñòèíêè, çîêðåìà
пëàíêòîí, áóëьáàшêè ãàçó ÷è пîâіòðÿ
òîщî, ÿêі âіäáèâàюòь ñèãíàë çîíäóâàí-
íÿ і âíàñëіäîê ÷îãî íàäàюòь çìîãó éîìó
пîâåðíóòèñÿ äî çáóäíèêà пðîфіëîãðà-
фà, пðè цьîìó ÷àñòîòà âіäáèòîãî ñèã-
íàëó íåñå іíфîðìàцію ÿê пðî ÷àñòîòó
çîíäóâàííÿ, òàê і пðî âåëè÷èíó çìі-
щåííÿ пðîпîðціéíî шâèäêîñòі пîòîêó.
Дî òîãî ж ÷àñòîòà âіäáèòîãî ñèãíàëó
çàëåжèòь âіä íàпðÿìêó ðóхó âіäáèâà-
÷à âіäíîñíî äжåðåëà âèпðîìіíюâàííÿ
àêóñòè÷íèх ñèãíàëіâ. Тàê âіäáèâà÷і, щî
ðóхàюòьñÿ â íàпðÿìó äî çáóäíèêà àêóñ-
òè÷íèх ñèãíàëіâ, пîðîäжóюòь ñèãíàë,
ÿêèé ìàє çáіëьшåíó ÷àñòîòó, і íàâпàêè,
пðè ðóñі âіä çáóäíèêà ñèãíàëó âіäáó-
âàєòьñÿ çìåíшåííÿ ÷àñòîòè âіäáèòîãî
ñèãíàëó [2].
Вèçíà÷åííÿ âåëè÷èíè çìіщåííÿ âіäáèòîãî àêóñòè÷íîãî ñèãíàëó і ÷àñ пîшè-
ðåííÿ «піíãà» íàäàє ìîжëèâіñòь âèðàхóâàòè шâèäêіñòь пîòîêó íà âèçíà÷åíіé ãëè-
áèíі. Îñêіëьêè ðóх фëюїäó ìîжå âіäáóâàòèñÿ â áóäь-ÿêîìó íàпðÿìêó, òî äëÿ äî-
ñÿãíåííÿ áіëьш âèñîêîї òî÷íîñòі âèçíà÷åííÿ ðóхó â êîíñòðóêції ADCP äîціëьíî
çàñòîñîâóâàòè òðè àáî íàâіòь ÷îòèðè âèпðîìіíюâà÷à (ðèñ.1, 2) [2], ÿêі ãåíåðóюòь
àêóñòè÷íі іìпóëьñè â ðіçíі íàпðÿìêè, щî äîçâîëÿє піäâèщèòè òî÷íіñòь âèçíà÷åí-
íÿ шâèäêîñòі äîñëіäжóâàíîãî îá’єêòà òà âèðàхóâàòè íàпðÿìîê ðóхó òå÷ії. Тàêîж â
àëãîðèòìі пðîфіëюâàííÿ çàñòîñîâóюòь äâà îñíîâíі пðèпóщåííÿ [2], à ñàìå:
– фëюїäíèé пîòіê âіäáèòòÿ пåðåìіщóєòьñÿ ç îäíією і òією ж шâèäêіñòю;
– êîжåí ç пðîìåíіâ çáóäíèêà âèêîíóє âèìіðè â îäíàêîâèх óìîâàх.
Пðè âèêîíàííі пðîфіëюâàííÿ ñòîâпa âîäè çîíäóâàííÿ äіëèòьñÿ пî âåðòèêàëі
íà ìíîжèíó ñåãìåíòіâ, ÿêі òàêîж щå íàçèâàюòь іíòåðâàëàìè пî ãëèáèíі. Дëÿ îò-
ðèìàííÿ âåðòèêàëьíîãî пðîфіëю шâèäêîñòі пîòîêó âіäáèòèé іìпóëьñ äëÿ êîжíî-
ãî іíòåðâàëó пî ãëèáèíі îêðåìî ðîçòàшîâóюòь â òî÷ці пîñåðåäèíі іíòåðâàëó. Дî
òîãî ж пðîфіëîãðàф çàâжäè âèìіðює шâèäêіñòь ðóхó іíòåðâàëó âіäíîñíî çáóäíè-
êà пðîфіëîãðàфà. Пðè цьîìó, ÿêщî âèìіðè пðîâîäÿòьñÿ ç ðóхîìîãî ñóäíà, òî äëÿ
îòðèìàííÿ äіéñíîї шâèäêîñòі пîòîêó пîâèííà áóòè âèçíà÷åíà шâèäêіñòь ðóхó
пðîфіëîãðàфà àáî ñóäíà âіäíîñíî ìîðñьêîãî äíà. Тîäі äіéñíî шâèäêіñòь âîäÿíî-
ãî пîòîêó â êîжíîìó іíòåðâàëі ñòîâпà âîäè âèðàхîâóєòьñÿ ÿê ðіçíèцÿ шâèäêîñòі
âіäпîâіäíîãî іíòåðâàëó, âèìіðÿíîãî ç ðóхîìîãî ñóäíà, à шâèäêіñòь пåðåìіщåí-
íÿ ñóäíà пðîфіëîãðàфà âіäíîñíî äíà ìîжíà âèìіðÿòè ç äîпîìîãîю îпціîííîї
фóíêції пðîфіëîãðàфà шëÿхîì âіäñëіäêîâóâàííÿ äíà àáî ç äîпîìîãîю âіäîìîї
GРS íàâіãàції, ÿêîю ñьîãîäíі êîìпëåêòóюòьñÿ áіëьшіñòь ñóäåí [2]. В ìîðñьêèх
àêóñòè÷íèх äîñëіäжåííÿх пðîâіäíîю ó ñâіòі êîìпàíіÿ є Teledyne RD Instruments
(СШÀ), щî âèêîíóє ðîçðîáëåííÿ і âèãîòîâëåííÿ àêóñòè÷íèх äîппëåðіâñьêèх
пðîфіëîãðàфіâ [2].
Рис. 2. Àêóñòè÷íèé äîппëåðіâñьêèé пðîфіëî-
ãðàф шâèäêîñòі òå÷іé Workhorse Horizontal
(H-ADCP) êîìпàíії Teledyne RD Instruments.
Гîðèçîíòàëьíî îðієíòîâàíà àêóñòè÷íà ñè-
ñòåìà äëÿ пðîфіëюâàííÿ шâèäêîñòі òå÷ії òà
âèìіðюâàííÿ хâèëьîâèх пàðàìåòðіâ â пîâåðх-
íåâèх шàðàх [2]
ISSN 19997566. Ãåîëîãèя è ïîëåçíûå èñêîïàåìûå Мèðîвîãî îêåàíà. 2017. № 3 (49) 89
Ефект Допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості...
Тàêèì ÷èíîì, àêóñòè÷íèé äîппëåðіâñьêèé âèìіðюâà÷ òå÷ії (ADCP) є пðèëà-
äîì äëÿ âèìіðó пðîфіëю òå÷ії ó âîäíіé òîâщі, ÿêèé ґðóíòóєòьñÿ íà äîппëåðіâñьêî-
ìó åфåêòі. Тàêèé пðèëàä пåðіîäè÷íî âèпðîìіíює àêóñòè÷íèé ñèãíàë íåîáхіäíîї
÷àñòîòè, êîòðèé â ìîðñьêèх óìîâàх âіäáèâàєòьñÿ âіä пëàíêòîíó àáî äðіáíèх áóëь-
áàшîê пîâіòðÿ ÷è ãàçó. Вèìіðюю÷è çìіщåííÿ ÷àñòîòè âіäáèòîãî ñèãíàëó і ÷àñ éîãî
пðèхîäó ìîжëèâî îòðèìàòè îціíêó шâèäêîñòі òå÷ії íà çàäàíіé ãëèáèíі. Яê áóëî
ñêàçàíî âèщå, çàçâè÷àé çàñòîñîâóюòь íå îäèí, à òðè àáî ÷îòèðè âèпðîìіíюâà÷і
àêóñòè÷íîãî ñèãíàëó, щî äîçâîëÿє âèçíà÷èòè íàпðÿìîê òå÷ії і çáіëьшèòè òî÷íіñòь
âèçíà÷åííÿ шâèäêîñòі òå÷ії [1, 2, 8, 9].
Îñêіëьêè ñóäíî ðóхàєòьñÿ âіäíîñíî ìîðñьêîãî äíà, òî éîãî шâèäêіñòь, ÿê çà
âåëè÷èíîю, òàê і çà íàпðÿìîì пîâèííà áóòè òî÷íî âіäîìîю. Цÿ çàäà÷à ñьîãîäíі
âèðішóєòьñÿ ç äîпîìîãîю âèñîêîòî÷íîї ñèñòåìè íàâіãàції GPS. Іñíóю÷і äîппëå-
ðіâñьêі àêóñòè÷íі âèìіðюâà÷і òå÷іé çíà÷íî пðîñòіші òðàäèціéíèх пðîфіëюâàëьíèх
ñèñòåì. Вîíè âèпðîìіíююòь íåпåðåðâíèé ñèãíàë і çàìіðÿюòь ëîêàëьíó шâèäêіñòь
áіëÿ ñàìîãî âèìіðюâà÷à, щî пðîñòішå íіж âèçíà÷åííÿ пðîфіëю шâèäêîñòі íà ðіç-
íèх âіäñòàíÿх. Сьîãîäíі â пðîцåñàх àêóñòè÷íèх âèìіðюâàíь äîñÿãàюòь òî÷íіñòь
âèçíà÷åííÿ òå÷ії äî +/- 0,15ñì/ñ çà âåëè÷èíîю òà +/- 5° çà íàпðÿìîì, à ãëèáèíà
äîппëåðіâñьêèх âèìіðюâàíь ó âîäÿíîìó ñòîâпі ìîжëèâà áіëьшå íіж íà 1000 ì [2].
Пðîâåäåíèé àíàëіç пîêàçóє, щî åфåêò Дîппëåðà âèÿâëÿє çàëåжíіñòь ñпîñòåðå-
жåíîї ÷àñòîòè пåðіîäè÷íîãî êîëèâàííÿ âіä áóäь-ÿêîї çìіíè âіäñòàíі ìіж äжåðåëîì
êîëèâàíь і ñпîñòåðіãà÷åì. Пîçà âñÿêèì ñóìíіâîì àêóñòèêà ðóхîìèх ñåðåäîâèщ і
îñíîâíі пîëîжåííÿ òåîðії Дîппëåðà [9] щå íå çíàéшëè íåîáхіäíîї óâàãè â ìîð-
ñьêіé ãіäðîфіçèці. Íàñàìпåðåä цå âіäíîñèòьñÿ äî пîшóêіâ і ðîçâіäêè íåòðàäèціé-
íèх âóãëåâîäíåâèх ðåñóðñіâ, çîêðåìà пðè äîñëіäжåííÿх ãàçîâèх пðîñî÷óâàíь ç
ìîðñьêîãî äíà òà âèêèäіâ â àòìîñфåðó ãàçіâ, ÿêі âèêëèêàюòь íàéáіëьшèé «пàð-
íèêîâèé» åфåêò àáî çàáðóäíåííÿ íàâêîëèшíьîãî ñåðåäîâèщà. Іñíóю÷è пðîñî-
÷óâàííÿ ç ìîðñьêîãî äíà пðèðîäíîãî ãàçó ÿêíàéêðàщå піäпàäàюòь піä äію òåîðії
Дîппëåðà, òîìó щî іñíóюòь ðóхîìі íåîäíîðіäíîñòі â ìîðñьêîìó ñåðåäîâèщі, ÿêі
âèêëèêàíі ðóхîì ãàçîâèх áóëьáàшîê. Зíàííÿ пàðàìåòðіâ áóëьáàшîê ó âîäі і шâèä-
êîñòі їх піäéîìó ç ìîðñьêîãî äíà íàäàäóòь іíфîðìàцію ÿê äëÿ âèÿâëåííÿ áóëьáà-
шîê, òàê äëÿ âèçíà÷åííÿ êîíцåíòðàції âіëьíîãî ãàçó â ìîðñьêіé âîäі.
Висновки
Зàñòîñóâàííÿ òåîðії Дîппëåðà â ìîðñьêèх äîñëіäжåííÿх äîçâîëÿє
піäâèщèòè òî÷íіñòь âèçíà÷åííÿ ìіñць пðîñî÷óâàííÿ пðèðîäíîãî ãàçó (ñèпіâ) íà
ìîðñьêîìó äíі, à òàêîж óñòàíîâèòè îá’єì âèòîêіâ пðèðîäíîãî ãàçó â óêðàїíñьêî-
ìó ñåêòîðі Чîðíîãî ìîðÿ.
Íà ñьîãîäíі íàéáіëьш àêòóàëьíîю çàäà÷åю äëÿ Óêðàїíè є îñâîєííÿ âñіх âèäіâ
åíåðãåòè÷íèх ðåñóðñіâ, ÿêі çíàхîäÿòьñÿ â її íàäðàх, ó òîìó ÷èñëі çàäіÿòè íàéáіëьш
пîâíî ìîðñьêèé âóãëåâîäíåâèé пîòåíціàë â åíåðãåòè÷íîìó áàëàíñі äåðжàâè.
В Óêðàїíі є äîñòàòíіé íàóêîâèé і іíжåíåðíèé пîòåíціàë, щîá ñòâîðюâàòè íî-
âіòíі òåхíîëîãії äëÿ îñâîєííÿ ìàëîпîòóжíèх äжåðåë åíåðãії, â òîìó ÷èñëі ìîð-
ñьêîãî пîхîäжåííÿ, à цå äîçâîëèòь пðèðîñòèòè âóãëåâîäíåâі ðåñóðñè â óêðàїí-
ñьêîìó ñåêòîðі Чîðíîìîðñьêîãî áàñåéíó.
90 ISSN 19997566. Ãåîëîãèя è ïîëåçíûå èñêîïàåìûå Мèðîвîãî îêåàíà. 2017. № 3 (49)
С.В. Гошовський, П.Т. Сиротенко
СПИСÎК ЛІТЕРÀТÓРИ
1. Àêóñòè÷åñêèé äîпëåðîâñêèé èçìåðèòåëь òå÷åíèÿ (ADCP). Мàòåðèàë èç Вèêèпåäèè. URL:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Àêóñòè÷åñêèé_ äîпëåðîâñêèé_èçìåðèòåëь_òå÷åíèÿ
2. Àêóñòè÷åñêèå äîпëåðîâñêèå пðîфèëîãðàфû òå÷åíèÿ. URL: http://www.demetra 5.kiev.ua/cat-
alog akustic-doplerovskie-profilografi-skorosti-techenia
3. Бëîхèíцåâ Д.И. Àêóñòèêà íåîäíîðîäíîé äâèжóщåéñÿ ñðåäû. 2-å èçäàíèå/ Д.И. Бëîхèíцåâ.
М.: Íàóêà. 1981. 207 c.
4. Дîпëåðîâñêèé èçìåðèòåëь. Мàòåðèàë èç Вèêèпåäèè. URL: https:// ru.wikipedia.org/wiki/Дî-
пëåðîâñêèé_èçìåðèòåëь
5. Ефåêò Дîппëåðà. Мàòåðіàë ç Віêіпåäії. URL: https:// uk.wikipedia.org/wiki/Ефåêò_Дîппëåðà
6. Иçìåðèòåëь òå÷åíèé, îñíîâàííûå íå эéëåðîâñêîì пîäхîäå ê ãèäðîäèíàìèêå.14.06.2009-пå-
ðåâîä Тðîíь Àëåêñàíäð Àíàòîëьåâè÷// Фèçè÷åñêàÿ îêåàíîëîãèÿ, ó÷åáíèê Р. Сòюàðòà. Рàç-
äåë 10.9.
7. Кîëîãðèìîâ В.Í. Эффåêò Дîпëåðà â êëàññè÷åñêîé фèçèêå/В.Í. Кîëîãðèìîâ. – М.: МФТИ.
2012. 32 С.
8 Эффåêò Дîпëåðà. Мàòåðèàë èç Вèêèпåäèè. URL: https:// ru.wikipedia.org/wiki/Эффåêò_Дî-
пëåðà
9. Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)/Вóäхîëьñêèé îêåàíîãðàфè÷åñêèé èíñòèòóò
(03.04.2009)/
Сòàòòÿ íàäіéшëà 16.11.2017
Ñ.Â. Ãîшîвñêèé, П.Т. Ñèðîòåíêî
ЭФФЕКТ ДÎППЛЕРÀ ДЛЯ ПÎЛÓЧЕÍИЯ ДÎПÎЛÍИТЕЛЬÍÎЙ ИÍФÎРМÀЦИИ
И ÎЦЕÍКИ ИЗМЕÍЕÍИЯ СКÎРÎСТИ В МÎРСКÎЙ СРЕДЕ ПРИ ГÀЗÎВÎМ СÎЧЕÍИИ
С МÎРСКÎГÎ ДÍÀ
Пðîâåäåí àíàëèç âîçìîжíîñòè пðèìåíåíèÿ эффåêòà Дîппëåðà äëÿ âûÿâëåíèÿ ãàçîâûх пó-
çûðьêîâ, âîçíèêàющèх пðè óòå÷êå пðèðîäíîãî ãàçà ñ ìîðñêîãî äíà. Íà ñåãîäíÿ пðè èñпîëь-
çîâàíèè àêóñòè÷åñêîãî äèàпàçîíà ÷àñòîò äëÿ çîíäèðîâàíèÿ âîäÿíîãî ñòîëáà ñ ãàçîâûìè пó-
çûðьêàìè ñ÷èòàåì цåëåñîîáðàçíûì âûÿâëÿòь ãàçîâûå пóçûðьêè â ìîðñêîé ñðåäå, îцåíèâàòь
ñêîðîñòь èх пîäúåìà ê ìîðñêîé пîâåðхíîñòè è óñòàíàâëèâàòь òðàåêòîðèю äâèжåíèÿ пóçûðьêîâ
è èх êîëè÷åñòâî. Дëÿ êëàññèфèêàцèè ðàçëè÷íûх пî ðàçìåðàì пóçûðьêîâ è îцåíêè èх êîíцåí-
òðàцèè íåîáхîäèìî èñпîëьçîâàòь êàê çâóêîâîé, òàê è óëьòðàçâóêîâîé äèàпàçîíû ÷àñòîò äëÿ
çîíäèðîâàíèÿ ñðåäû. Îäíàêî пðè èññëåäîâàíèÿх íà óëьòðàçâóêîâîì äèàпàçîíå ÷àñòîò áóäåò
óìåíьшàòьñÿ èññëåäóåìàÿ îáëàñòь ìîðñêîé ñðåäû èç-çà ñèëьíîãî èх пîãëîщåíèÿ. С÷èòàåì, ÷òî
пðåäîòâðàòèòь эòî ñîñòîÿíèå ìîжåò èñпîëьçîâàíèå íåëèíåéíîé àêóñòèêè, êîòîðàÿ ê òîìó жå
пîçâîëÿåò пîëó÷èòь èäåàëьíóю äèàãðàììó íàпðàâëåííîñòè èçëó÷åíèÿ áåç áîêîâûх ëåпåñòêîâ è
âûпîëíÿòь çîíäèðîâàíèå íà áîëåå íèçêèх ÷àñòîòàх, ÷åì пðè èñпîëьçîâàíèè ëèíåéíîé àêóñòè-
êè. Пðèìåíåíèå òåîðèè Дîппëåðà â ìîðñêèх èññëåäîâàíèÿх óòå÷êè пðèðîäíîãî ãàçà пîçâîëÿåò
пîâûñèòь эффåêòèâíîñòь ðàçâåäêè è äîáû÷è.
Ключевые слова: ãàçîвûå ïуçûðьêè, èçîбðàжåíèå вîäяíîãî ñòîëбà, êëàññèôèêàцèя ïуçûðьêîв, íå
ëèíåéíàя àêуñòèêà.
S.V. Goshovskyi, P.T. Syrotenko
DOPPLER EFFECT AS WAYS TO RECEIVE ADDITIONAL INFORMATION AND
EVALUATION OF SPEED CHANGE IN THE MARINE ENVIRONMENT
IN GAS LEAKING FROM SEABED
An analysis was made of the possibility of using the Doppler effect to detect gas bubbles that arise when
impregnating natural gas from the seabed. Today we consider it expedient, when using the acoustic
frequency range for sensing a water column with gas bubbles, to detect gas bubbles in the marine en-
vironment and estimate the speed of their lifting to the sea surface and establish the trajectory of the
movement of bubbles and their number. It is necessary to use both sound and ultrasonic frequency
ISSN 19997566. Ãåîëîãèя è ïîëåçíûå èñêîïàåìûå Мèðîвîãî îêåàíà. 2017. № 3 (49) 91
Ефект Допплера як шлях отримання додаткової інформації та оцінки зміни швидкості...
bands for sounding the environment to classify different sized bubbles and assess their concentration
. However, the studied area of the marine environment in research on the ultrasound frequency will
reduce by reason of their strong absorption. We believe that nonlinear acoustics can be used to prevent
this condition, which in addition allows you to obtain an ideal radiation pattern without side lobes and
perform sounding at lower frequencies than using linear acoustics. The application of the Doppler the-
ory in marine surveys of natural gas impregnation can increase its exploration and extraction efficiency.
Keywords: gas bubbles, image of a water column, classification of bubbles, nonlinear acoustics.
|