Application of homogenous scattering theory to an ideally mixed underwater bubble curtain

En boblegardin er en barriere av stigende luftbobler. Den lages vanligvis ved å føre komprimert luft gjennom et perforert rør under vann. Boblegardinen kan brukes som et beskyttelsestiltak for å skjerme marint liv fra støyforurensning under vann, for eksempel kontrollerte undervannseksplosjoner, motorer, pæling og dypvannsboring. I denne rapporten evaluerer vi beskyttelsesevnen til boblegardiner ved å konstruere en enkel metode for å beregne den tilsvarende lydtransmisjonen.

Teoretiske betraktninger forutsier at lydhastigheten i en boblegardin kan være mindre enn både lydhastigheten i luft og vann fordi tilstedeværelsen av boblene skaper en svært komprimerbar blanding. Effekten er primært avhengig av forholdet mellom det totale luftvolumet og det totale volumet av blandingen. Denne nøkkelparameteren kalles luftens volumfraksjon.

På grunn av de lave lydhastighetene er det en betydelig forskjell i impedansen mellom vannet og boblegardinen. Akustisk impedans er et mål på hvor mye et medium motstår forplantning av interne lydbølger, og defineres som produktet av tetthet og lydhastighet. Resultatet av den store impedansforskjellen er at boblegardinen fungerer som et høyreflekterende lydskjold, under de rette forholdene. Kort sagt har boblegardinen høy beskyttelsesevne.

Modellen vår viser at boblegardiner er mest effektive i å skjerme mot lyd med frekvenser opp til 100 kHz, selv om den nøyaktige beskyttelsesevnen varierer med visse parametere som hydrostatisk trykk, størrelsen på boblene og vinkelen mellom lydbølgene og boblegardinen. Modellen vår viser betydelig dårligere beskyttelsesevne ved frekvenser høyere enn 1 MHz, men den tar ikke høyde for visse fenomener i disse områdene. En forbedret fremtidig modell kan kaste mer lys over beskyttelsesevnen mot slike frekvenser.