Анализ поля горизонтального электрического диполя в трехслойной среде применительно к задачам навигации и связи в море

• Автор: Тювеев, Антон Викторович
• Шифр специальности: 05.08.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ИСКУССТВЕННОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ В МОРЕ
1.1 Электромагнитные характеристики морской воды и акваторий мирового океана
1.2 Теоретические работы по распространению электромагнитного 8 поля в море
1.2 Л Безграничная среда
1.2.2 Двухслойная среда
1.2.3 Слоистая проводящая полубесконечная среда
1.2.4 Численные расчеты поля
2 ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ ПОЛЯ
2.1 Методика расчета поля в трехслойной среде
2.1.1 Общее решение задачи
2.1.2 Приведение уравнений к виду, удобному для вычислений
2.1.3 Методы вычисления несобственных интегралов от быстро осциллирующих функций
2.2 Проверка правильности методики расчета
2.3.1 Сравнение с формулами для безграничной среды
2.3.2 Сравнение с приближенными формулами для двухслойной среды
2.3.3 Сравнение с расчетами, проведенными Кингом и Смитом
3 АНАЛИЗ ПОЛЯ
3.1 Двухслойная среда
3.1.1 Применимость приближенных формул
3.1.2 Влияние дна различной электропроводности на распространение в толще воды
3.2 Трехслойная среда
3.2.1 Влияние дна на распространение поля вблизи поверхности

3.2.2 Поле в слое
4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В МОРСКОЙ 70 ТЕХНИКЕ
4.1 Поле одного и двух диполей в море
4.2 Шумы и помехи в море
4.3 Увеличение дальности связи в двух и трехслойной среде
4.4 Использование поля двух диполей для навигации
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЛЯ
5.1 Методика проведения натурных экспериментов
5.2 Результаты экспериментов
5.2.1 Распространение вблизи поверхности
5.2.2 Распространение в глубоком море
5.3 Выводы по результатам экспериментальной проверки
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение А

ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ определяется современными проблемами развития технических средств и методов исследования Мирового океана и освоения его ресурсов. Для разработки подводных электромагнитных систем различных классов и назначений необходимо рассчитывать характеристики поля от элементарных источников. Задача расчета поля горизонтального электрического диполя точно решена только для безграничной проводящей среды. Для двухслойной среды задача решена приближенно только вблизи границы раздела.
Задача распространения электромагнитного поля дипольных источников в проводящей среде решается с начала двадцатого века. Расчет поля сводится к вычислению интегралов Зоммерфельда, общий метод расчета которых был опубликован еще в 1909 году, однако до настоящего времени удобных общих формул не получено. Аналитические решения существуют для частных случаев распространения электромагнитного поля в безграничной среде и в двухслойной среде вблизи границы раздела. Однако, чаще всего подводные электромагнитные системы работают в трехслойной среде - слое воды, ограниченном поверхностью и дном. Для этого случая вычисление интегралов Зоммерфельда возможно только численными методами.
Методам и результатам численных расчетов электромагнитного поля в трехслойной среде посвящено немного работ, в основном - американских ученых. В них рассматривают распространение электромагнитного поля от различных источников (вертикальных и горизонтальных, магнитных и элекгрических диполей). Но чаще всего изучается распространение из-под воды на поверхность.

В результате этих преобразований мы получили, что для определения компонент поля в одной точке необходимо вычислить 4 интеграла, называемых интегралами Зоммерфсльда, вида:
2.1 .3 Методы вычисления несобственных интегралов от быстро осциллирующих функций
Методы расчета интегралов Зоммерфсльда подробно описаны, например, в [72] и [76]. Наиболее общим является метод, согласно которому интеграл разбивается на сумму интегралов следующим образом:

(106)

где ./ (і7) - функция, зависящая от параметров задачи.