Исследователи разработали новую систему измерения подводного шума от судов

Исследователи из Университета Стратклайда разработали новый способ измерения подводного шума, создаваемого судами, который представляет опасность для морской жизни.

Антропогенный подводный шум (underwater radiated noise, URN) от военных, нефтегазовой промышленности и судоходства может мешать морским животным слышать, ориентироваться, общаться и ловить добычу.

Проблема была признана Организацией Объединенных Наций на Конвенции по мигрирующим видам в 2018 году, где был призыв к дополнительным исследованиям воздействия URN и к смягчению шума в океане.

Профессора Патрик Фитцсиммонс и Мехмет Атлар из Департамента корабельной архитектуры, океанологии и морской инженерии (NAOME) адаптировали серийное оборудование для развертывания HyDrone — водонепроницаемого аэродрона, оснащенного гидрофонным рекордером SoundTrap для измерения URN, генерируемого движительными системами судов.

HyDrone способен садиться на воду, отключаться и дрейфовать, пока гидрофон SoundTrap подвешен под ним. Затем дрон возвращается на судно-носитель.

Эта новая конфигурация минимизирует фоновый шум от поперечного потока приливных течений, который влияет на традиционные системы с утяжеленным тросом, где гидрофон привязан к бую или судну поддержки.

Профессор Атлар заявил: "Как и выбросы углерода, растущие выбросы URN от постоянно увеличивающегося коммерческого судоходства в мировом океане стали опасной для жизни угрозой для млекопитающих и рыб, чьи коммуникации, питание, размножение и повседневная деятельность страдают от выбросов URN. Международные и регулирующие органы ЕС, такие как Международная морская организация (IMO) и ЕС, начали кампании и запустили исследовательские программы для смягчения и предотвращения этого вредного воздействия на окружающую среду".

Профессор Фитцсиммонс добавляет: "В этом контексте такие технологии, как HyDrone, могут упростить практическое измерение URN от гребных винтов судов и других источников. Устройство может работать там, где находится целевое судно, и, следовательно, может измерять уровни шума на мелководье".

Более универсальная система

Аэроплатформа обеспечивает более дешевую и универсальную систему развертывания, поскольку ее можно быстро запускать на расстоянии от 5 м до 1,5 км от целевого судна и восстанавливать за считанные минуты, не требуя от судна остановки для подъема альтернативных, более тяжелых подводных дронов или буйковых систем.

HyDrone также имеет бортовую камеру для слабого освещения, дополненную более глубоко погружаемой легкой камерой, которая может измерять температуру и соленость. Система позволит наблюдать за вихревой кавитацией на концах лопастей гребного винта судна — образованием заполненных паром полостей в воде — и измерять шум в ближнем поле рядом с винтом и на увеличивающихся расстояниях за судном.

Этот тип кавитации вызывается увеличением скорости на концах лопастей винта, что может снизить давление в окружающей воде до уровня критического давления пара. Это вызывает так называемое холодное кипение или "кавитацию", которая является проблемой для гребных винтов, приводя к эрозии лопастей, вибрации и шуму при схлопывании этих полостей.

Такие данные будут использоваться для валидации более продвинутых вычислительных гидродинамических симуляций шума, вызванного кавитацией, которые разрабатываются в NAOME. HyDrone также может быть адаптирован для записи волновых движений.

Испытания для подтверждения работоспособности недавно были проведены у Блайта в Нортумберленде, где целевым судном была "Принцесса Ройял", спроектированная профессором Атларом и студентами на его предыдущем месте работы в Ньюкаслском университете. HyDrone тестировался на глубине 10 м в сравнении со стандартным вертикальным массивом привязанных гидрофонов.

Испытание подтвердило способность HyDrone минимизировать фоновый шум, с минимальным поперечным потоком на линии между дроном и гидрофоном Soundtrap.

Университет Стратклайда начал студенческие проекты, включающие серию дальнейших испытаний в эстуарии Клайда, которые позволят собрать массив данных URN и видео с различных судов, движущихся с эксплуатационными скоростями, а также на подходах и отходах на мелководье и в более глубоких водах. Система также будет доступна в коммерческом порядке.