Ortam gürültüsü, ölçüm yapılacak sistemin bulunduğu noktada alınan ve sistemin gürültüsünden hariç olan gürültüdür. Sualtında meydana gelen ortam gürültüsü hem doğal hem de insan kaynaklı olmak üzere birçok nedenden oluşan gürültülerin toplamıdır. Birçok ortam gürültüsü kaynağı, Gauss istatistiklerine sahip sürekli frekans bantları oluşturur .
Literatürde sualtı ortam gürültü seviyesinin modellenmesine ilişkin çeşitli çalışmalar mevcuttur. II. Dünya Savaşı sırasında yapılan ölçümler ile deniz durumuna bağlı olarak her bir frekans karşılık değerindeki gürültü seviyelerinin hesaplanmasına yönelik model ortaya konulmuştur. Bu modele alternatif olarak literatürde sıkılıkla kullanılan sualtı ortam modellerinin oluşturulmasına yönelik çalışmalar Wenz , Crouch ve Urick tarafından gerçekleştirilmiştir.
Bu yazıda doğal gürültü kaynaklarından termal gürültü, yüzey gürültüsü ve türbülans gürültüsüne ek olarak, insan kaynaklı gürültülerden gemi trafiği gürültüsü etkileri göz önünde bulundurularak ortam gürültüsü benzetim işlemleri gerçekleştirilmiştir.
Termal gürültü
Temel olarak su moleküllerinin rastgele hareket etmesi ile meydana gelen ve 50 KHz’den daha yüksek frekanslarda baskın olarak gözlemlenen termal gürültü , sualtı ortamında gerçekleştirilen akustik ölçümleri olumsuz yönde etkilemektedir . Sualtı ortamında oluşan termal gürültü modeli Denklem 1’de verilmiştir. Denklem 1’de f KHz cinsinden frekans değerini göstermektedir.
Yüzey gürültüsü
Yüzey gürültüsü, rüzgâr hızına bağlı olarak farklı seviyelerde su yüzeyi üzerinde meydana gelen gürültüler olarak ifade edilmektedir . Sualtı ortamında oluşan yüzey gürültüsü modeli Denklem 2’de verilmiştir. Denklem 2’de f KHz cinsinden frekans değerini, w m/sn cinsinden rüzgar hızını göstermektedir.
Aşağıda farklı rüzgâr hızlarında oluşan yüzey gürültüsü frekans karakteristiği gösterilmiştir.
Gemi trafiği gürültüsü
Yüzer taşıtlar tarafından sualtı ortamında yayılan akustik gürültü bileşenleri, makina hareketleri, düşürme dişlileri, akış gürültüsü, jeneratör ile tulumba ve fan gibi motorlardan çıkan gürültülerden oluşmakla birlikte, pervanenin yüksek hızlarda oluşturduğu kavitasyon gürültüsü de mevcuttur . Deniz ortamına yayınlanan bu geniş bantlı akustik gürültü genelde 10 Hz ilâ 2 KHz arasında baskın olarak gözlenir . Sualtı ortamında oluşan gemi trafiği gürültüsünün frekans karakteristiği Denklem 32de verilen formül ile hesaplanır. Denklem 3’de, f KHz cinsinden frekans değerini, G gemi yoğunluğu faktörü değerini [0 1] aralığında ifade etmektedir.
Aşağıda , G=0 , G=0.5 ve G=1 gemi yoğunluğu faktörleri değerlerinde oluşan frekans karakteristiği gösterilmiştir.
Türbülans gürültüsü
Sualtı ortamında türbülans gürültüsünün, etkisi özellikle düşük frekanslarda (1 Hz – 10 Hz) çok yüksektir . Türbülans gürültüsü frekans karakteristiği Denklem ’de verilmiştir (Şekil 1.6.).
Denklem 4’de, f KHz cinsinden frekans değerini göstermektedir.
Toplam ortam gürültüsü
Termal gürültü, yüzey gürültüsü, gemi trafiği gürültüsü ve türbülans gürültüsü etkileri göz önünde bulundurularak sualtı ortamına ait toplam gürültü Denklem 5’deki gibi hesaplanmaktadır.
Aşağıda farklı rüzgâr hızlarında ve gemi trafiği yoğunluklarında ortam gürültüsü frekans karakteristikleri gösterilmiştir.
