- Глубинный георадар.
Исследования геологической структуры подстилающей поверхности.
- Георадар в подводных археологических исследованиях.
- Разработка аппаратуры, методов обработки данных для электромагнитного подповерхностного
зондирования и опыт их применения.
- Модификации георадаров для морских подводных работ.
- Опыт применения георадиолокации в геофизике.
- "Смотрящие в глубину": Опыт использования отечественных сверхмощных импульсных георадаров серии "Лоза".
- Георадары «Лоза» для подповерхностного зондирования и их применение.
Модификации георадаров для морских подводных работ
А.П.Абрамов, А.Г.Васильев, В.В.Копейкин, П.А.Морозов
Институт археологии РАН, ИЗМИРАН г.Троицк, Фонд подводных археологических исследований им. В.Д.Блаватского
Древности Боспора, №6, 2003.
История создания морской версии георадара «Грот» - «Лоза» начинается с экспериментов
в археологической экспедиции сезона 2000 года. Многие археологические
объекты в районе Таманского залива находятся под водой на малых
глубинах (0,5 – 1,0м) под слоем илистых песков, ракушечника
и ила мощностью до 2 метров. Такое расположение объектов делает
невозможным их обнаружение с помощью гидролокационных методов
или визуального осмотра аквалангистами.
Проведение георадарного зондирования в условиях морской воды связаны с двумя основными
проблемами:
- Значительное затухание электромагнитного сигнала в морской воде и морских
донных отложениях на частотах 50 - 500 МГц делает невозможным
получение значимой амплитуды отраженного сигнала при мощности
излучаемого сигнала 50 –100 Вт (характерной для большинства
моделей георадаров). Мощность передатчиков георадаров
«Грот» – «Лоза» (около 1 МВт) давала основания для надежды
получить отраженные сигналы с глубин первых метров.
- Размещение антенн георадара в герметичных неметаллических боксах,
окруженных морской водой, приводит к возникновению незатухающих
резонансов, маскирующих ослабленные отраженные сигналы,
приходящие из грунта.
Попытки проведения георадарного зондирования с поверхности по аналогии с работами,
проводимыми на пресноводных водоемах, дали обнадеживающие результаты.
С помощью «сухопутной» версии георадара были получены значимые
отражения от объектов в придонном слое грунта на глубине 1 –
2 метра при слое воды до 0,3 метра. Антенны георадара размещались
в непромокаемых мешках на поверхности воды.
Результаты георадарных работ сезона 2000 года показали, что зондирование морского придонного
слоя грунта возможно. Для проведения работ при больших глубинах
морской воды необходимо разработать боксы для размещения георадара
на грунте.
Такие боксы были разработаны и испытаны в экспедиции сезона 2001 года. В двух
герметичных прямоугольных контейнерах из органического стекла
были размещены: антенны, приемник, передатчик и регистратор.
Управление георадаром осуществлял аквалангист с помощью герметичных
толкателей, выведенных через прозрачную крышку бокса. Воздушное
пространство контейнеров было заполнено мешками с сухим песком
и частично радиопоглощающим наполнителем. Несмотря на загрузку
внутренних полостей песком, положительная плавучесть комплекса
составила 300 – 400 кг. Антенны приемника и передатчика (резистивно-нагруженные
диполи длиной 1 метр) размещались на дне контейнеров. Загрузка
песка и наполнителя выполнялась сверху. При испытании второй
версии подводного георадара пришлось решать две основные проблемы:
- электромагнитная совместимость устройств георадара, размещенных в малых объемах боксов;
- резонансы внутренней полости бокса, связанные с недостаточность
поглощения во внутренней полости и значительные внутренние
отражения от неметаллических стенок бокса, окруженных морской водой;
- большая положительная плавучесть комплекса.
Боксы второй версии
оказались громоздкими, обладали большой положительной плавучестью.
Регулярная работа с таким георадаром была очень трудоемка. Проведенные
исследования позволили подтвердить принципиальную возможность
георадарного зондирования морского дна на глубину первых метров
при размещении прибора в герметичном боксе, окруженном морской
водой.
Для сезона 2002 года были разработаны и изготовлены подводные корпуса георадарных
антенн, учитывающие результаты предыдущих испытаний. (Рис.1)
Антенны передатчика и приемника георадара размещались на дне
корпуса, верхняя часть которого, закрывалась блоком из специального
пенобетона с добавлением радиопоглотителя. Разработкой поглощающего
блока (его геометрии и состава) занимались специалисты по радиопоглощающим
материалам («разработчики отечественного «стелс»). Бетонные
блоки поглотителя были «забоксированы» специалистами НИИ «Стеклопластик».
В верхней части боксов были выполнены герметичные лючки для
размещения приемника и передатчика. Регистратор третьей версии
подводного георадара размещается на поверхности, а связь с приемником
осуществляется через кабель, проходящий через гермоввод в крышке
лючка. Длина кабеля в испытанной модели составляла 5 метров.
Удлинение кабеля до 10 – 20 метров не представляет технических
проблем.
Испытания подводных георадарных антенн показали высокую эффективность их геометрии,
так называемого - «мягкого входа» волны и дальнейшего её поглощения
в разработанной конструкции. Это позволило полностью избежать
резонансов внутренних объемов корпусов. Основной недостаток
третьей версии подводного георадара – это большая масса комплекса.
При выведении в нейтральную плавучесть комплекса антенн его
масса достигает 500 кг. Это существенно затрудняет сухопутную
и морскую транспортировку антенн к месту работы.
Усовершенствованная модификация подводного георадарного комплекса, в сочетании с
сухопутной версией при проведении работ в береговой полосе,
позволила продолжить исследования, начатые в сезоне 2000-2001
годов в акватории Таманского залива. В полевом сезоне 2001 года
был обследован достаточно мощный объект, находящийся под водой
на мелководье в районе юго-восточной оконечности косы Чушка
[1]. Георадарные исследования и разведывательные шурфы, заложенные
на объекте, выявили уплотненное глиняное основание шириной около
15 метров и местами панцирь из рваного камня. На момент окончания
полевых работ общая протяжённость обследованной части составила
317 м. Объект был полностью укрыт слоем морских отложений в
виде ила, илистого песка и ракуши.
Анализ полученных результатов (структура, геометрия и протяженность объекта) позволил
высказать предположение, что последний является основанием оборонительного
вала. Например - Узунларский вал на Керченском полуострове имеет
похожую конструкцию - внутреннее ядро в виде глиняного основания
и местами небрежно выполненной кладки из рваного камня. Исследователи
19 в. определили его ширину в основании примерно 18,5 м, ров
шириной в верхней части 13,5 м и глубиной около 3 м [2]. Обмеры,
проведённые В.Д. Блаватским в 1952 г. на участке к югу от Феодосийской
дороги, определили ширину вала - в основании до 40 м и ширину
рва (по верху) до 26 м. [3]. Различия в обмерах, по видимому,
являются следствием неодинаковой величины тех или иных частей
вала и рва, возникших ещё при строительстве, а так же эрозии
земляных конструкций.
На Таманском полуострове существуют хорошо сохранившиеся фрагменты вала, известного,
как Киммерийский вал. Со слов К.К.Герца [4], один из первых
исследователей северного причерноморья Дюбуа де Монпере, назвал
его Киммерийским, основываясь на указании Страбона: «В прежние
|
|
| Рис.2 Ситуационный план расположения георадарных разрезов |
времена Киммерик был городом на полуострове и запирал перешеек
рвом и насыпью», [5]. Герц сообщает: «Юго-восточную границу
полуострова Фонтан образует старинный вал, который начинается
от самого крайнего северо-восточного угла Таманского залива
и кончается, как говорят, у Азовского моря, ниже станции Пересыпной…
Он весьма хорошо сохранился там, где его пересекает дорога….
Тут он имеет вышины около одной сажени, ширины же более двух.
(По Дюбуа высота его 10 футов, ширина 100 шагов [6]). Ров, шириною
в полторы сажени, еще довольно глубок. Находясь на внешней стороне
вала, он имел очевидное назначение – защищать полуостров со
стороны Фанагории. В некоторых местах вала находятся проезды
и, как кажется, следы фундаментов башень».
В качестве «эталонного» георадарного профиля, отражающего структуру Киммерийского вала,
были зафиксированы сечения в трёх точках. (Рис.2, линии 1, 2, 3.)
Сечения выполнены в 600, 200 и 100 метров от уреза воды
Таманского залива по направлению запад-восток (по оси, сохранившейся части вала).
Линия 1 проходит по одному из самых сохранившихся
фрагментов вала (высота около 3 м), линия 2 – по частично разрушенному
валу (высота менее 1 м). Линия 3 проходит в створе оси, сохранившихся
частей вала по «абсолютно» ровной поверхности у берега залива.
Соответствующие профили представлены рисунком 3. Основание вала
можно интерпретировать, как глиняное уплотнение шириной до 15
 |
1. Георадарный разрез Киммерийского вала
(600 м от берега залива) |
 |
2. Георадарный разрез Киммерийского вала
(200 м от берега залива) |
 |
3. Георадарный разрез Киммерийского вала
(100 м от берега залива) |
|
| Рис.3 Киммерийский вал, Таманский полуостров |
метров, местами имеющее каменный панцирь. В береговой черте
профиль вала совершенно незаметен на местности, но его основание
отчетливо прослеживается на георадарном разрезе. С южной стороны,
на всех профилях «читается» неглубокий погребенный ров шириной
около 12 метров. Берма между основанием вала и рвом отсутствует.
Практически дентичные георадарные разрезы были получены нами при обследовании
протяженного объекта на косе Чушка, о котором было сказано выше.
Десятки разведывательных съёмок позволили проследить объект на
расстояние более двух километров от острова Лисий до траверсы
восточной оконечности острова Крупинина. На рисунке 4 показаны
типичные радиообразы, соответствующие линиям разреза 4 и 5 на
ситуационном плане (рис. 2). На всех разрезах под слоем ила и
песка регистрируется пятнадцатиметровое основание, местами имеющее
каменный панцирь и двенадцатиметровый, неглубокий ров с южной
стороны. Берма, как и на сухопутных профилях, отсутствует.
 |
4. Георадарный разрез основания вала
(дно залива у острова Камень) |
 |
5. Георадарный разрез основания вала
(остров Лисий) |
|
Рис. 4. Ров и вал, Таманский залив,
район косы Чушка |
Резкое ухудшение
погоды и штормовой ветер в конце июля 2002 года не позволили,
к сожалению, продолжить работы в акватории залива при использовании
маломерных плавсредств. В экспедиции сезона 2002 года планировалось
проследить основание вала по всей его протяженности от юго-восточной
оконечности косы Чушка (острова Лисий) в западном и восточном
направлениях. Не все планы удалось выполнить, но даже эта неполная
информация, позволяет предположить, что Киммерийский вал имеет
западное окончание в районе косы Чушка, причём большая часть
Киммерийского вала проходит по дну Таманского залива, на участке
протяженностью около 20 км.
Литература
- Васильев А.Г., Копейкин В.В., Морозов П.А. Георадар в подводных
археологических исследованиях. Древности Боспора. N5. 2002 г. М.
- Древности Босфора Киммерийского. Издательство «Эрмитаж», СПб, 1854
г., т.1, стр. СХХХIV.
- В.Д.Блаватский, Очерки военного дела в античных государствах северного
причерноморья. Изд. АН СССР, Москва, 1954 г. Стр. 103.
- К.К.Герц, Археологическая топография Таманского полуострова, М.
1870 г., стр.103.
- Страбон, География, перевод Г.А. Стратановского, М. 1994 г. С 494.
- Dubois de Montpereux, Voyage autour du Caucase, Paris. 1843. Atlas.
V том, стр. 34.
наверх
|
|
|
