Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

07.01 Звук в глубоком море, подводный звуковой канал

 

Серебряный А.Н. «О научном и жизненном пути академика Л.М. Бреховских» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 26 (2017)

В 2017 г исполняется 100 лет со дня рождения выдающегося советского и российского физика, основоположника научной школы «Акустика океана» академика Леонида Максимовича Бреховских. В докладе, посвященному этому событию, будут представлены жизненные вехи и основные события творческого пути Л.М. Бреховских. В 1946 г. Бреховских, анализируя результаты опытов по распространению звука, проведенных в Японском море, обнаружил явление подводного звукового канала, которое было всесторонне изучено в его последующих теоретических исследованиях. Эти работы имели фундаментальное значение для всего развития подводной акустики как с точки зрения теории распространения волн в океане, так и практических применений. В 1957 г. вышла в свет его монография «Волны в слоистых средах», получившая широкую мировую известность, и ставшая настольной книгой гидроакустиков. Л.М. Бреховских стал первым директором, образованного в 1953 г на базе Акустической лаборатории ФИАН Акустического института АН СССР. В Акустическом институте он создал лабораторию акустических методов исследования океана, которая впоследствии трансфомировалась в отдел акустики океана, в котором работала плеяда учеников Л.М. Бреховских, составивших основу всемирно известной Школы Акустики океана. В 1970 г Л.М. Бреховских возглавил проведение гидрофизического эксперимента «Полигон-70» в Атлантическом океане на НИС «Академик Курчатов», в результате которого было сделано одно из самых крупных открытий ХХ века в науках о Земле – открыты «синоптические вихри» в океане. Результаты многочисленных экспериментов на НИС «Сергей Вавилов» и «Петр Лебедев» были обобщены Л.М. Бреховских и его учениками из Акустического института в книге «Акустика океана», за которую в 1976 г. авторскому коллективу была присуждена Государственная премия. В 1980 г. Л.М .Бреховских перешел в Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН и возглавил там отдел акустики океана, в котором работал вплоть до своей кончины в 2005 г.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 26 (2017) | Рубрики: 03 04.16 07.01

 

Зверев В.А. «Вспоминая Леонида Максимовича…» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 26 (2017)

Представлены личные воспоминания о Л.М. Бреховских, оказавшем значительное влияние на развитие акустических исследований в Нижнем Новгороде.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 26 (2017) | Рубрики: 03 04.16 07.01

 

Коротин П.И. «Исследования и разработки ИПФ РАН в области акустического проектирования» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 25-26 (2017)

Развитие вычислительных средств создает впечатление, что большинство задач акустики может быть решено с помощью численного анализа. При таком подходе на первый план выходит формулировка адекватной физической задаче математической модели, а беспокоиться о сложности этой модели не стоит, так как рано или поздно компьютер выдаст искомый результат. В самом деле: исходные уравнения известны, граничные условия могут быть заданы достаточно точно, от начальных условий «хорошее» решение не должно зависеть, физические параметры среды можно варьировать и исследовать зависимость решения от точности их задания. Эксперимент как бы отходит на второй план и может показаться необязательным довеском. Однако есть классы задач, в которых экспериментальный подход не может быть исключен или является полноценным партнером численных методов. К таким задачам относится в полной мере акустическое проектирование – создание конструкций с наперед заданными вибрационными и акустическими характеристиками. Здесь есть два, казалось бы, противоположных направления, которые с успехом развиваются в ИПФ РАН на протяжении уже весьма значительного времени: разработка мощных гидроакустических излучателей с высоким КПД и создание малошумных конструкций, которые, даже при наличии виброактивных элементов, будут плохо излучать звук. Наравне решения многочисленных технологических задач, продвижение в обоих этих направлениях требует решения проблем фундаментального характера. Именно в таком сочетании работы по акустическому проектированию ведутся в ИПФ РАН. Можно ли утверждать, что такие задачи имеют корректное решение? Даже при наличии множества дополнительных факторов, таких как габариты и масса конструкции, ударопрочность и требования по гидростатике, множества прочих ограничений и условий, на начальном этапе разработчик имеет дело с прототипом, построенным по каким-то иным – и часто не акустическим критериям. Прототип задает начальные условия, отталкиваясь от которых, надо предложить варианты модернизации конструкции, оптимальным образом соответствующие главному параметру – максимальному или минимальному уровню акустического давления в заданной полосе частот. Ведущая роль эксперимента – верифицировать исходную численную модель, которая в принципе может и должна быть построена по чертежам прототипа, но её корректность и точность определяет возможность дальнейшей оптимизации конструкции. Оптимизация конструкции состоит в совмещении численных и физических экспериментов по проверке различного рода предложений по изменению параметров изделия, или в автоматической подгонке этих параметров под изначально заданные требования. Представлен обзор ряда конкретных исследований и разработок ИПФ РАН в области акустического проектирования сложных конструкций, таких как корабельные корпуса и мощные низкочастотные излучатели, и тех передовых методов, которые предложены для реализации комплексного подхода к решению соответствующих задач, включая опытную верификацию и оптимизацию акустических характеристик.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 25-26 (2017) | Рубрики: 07.01 07.19

 

Вировлянский А.Л. «Устойчивые компоненты акустического поля в подводном звуковом канале» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 26-27 (2017)

Предложен способ отыскания компонент звукового поля в волноводе, которые слабо меняются при вариациях параметров поля скорости звука. Такая компонента формируются узким пучком лучей, разброс вертикальных координат которых на пути до дистанции наблюдения остается меньше вертикального масштаба возмущения. Эти лучи фактически проходят через одни и те же неоднородности, и поэтому их фазы в присутствии возмущения приобретают примерно одинаковые приращения. Формируемая ими компонента монохроматического поля в возмущенном и невозмущенном волноводе отличается лишь фазовым множителем. В случае импульсного поля возмущение приводит лишь к некоторой дополнительной задержке устойчивой компоненты как целого. Для выделения устойчивых компонент из полного поля предложены две процедуры, основанные на использовании разложений поля по когерентным состояниям и нормальным модам. На простейшем примере показано, каким образом устойчивые компоненты поля могут быть использованы при решении задачи локализации источника.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 26-27 (2017) | Рубрика: 07.01

 

Авилов К.В., Куличков С.Н., Попов О.Е. «Моделирование акустических сигналов при дальнем распространении звука в природных средах в океане, в осадочной толще, в атмосфере и их комбинациях» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 27 (2017)

Рассмотрено применение программы, реализующей новую сверхширокоугольную модификацию волнового метода псевдодифференциального параболического уравнения для расчета распространения звука в средах, включающих атмосферу, водную и осадочные толщи. Программа позволяет проводить расчеты для углов скольжения до 87°. Представлены примеры расчета звуковых полей и сигналов для задач распространения звука из атмосферы в океан и осадочную толщу и обратно.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 27 (2017) | Рубрики: 07.01 08.04 09.02

 

Голубев В.Н., Смирнов И.П. «Распространение низкочастотных импульсных сигналов в океане» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 87-88 (2017)

Приводятся результаты экспериментальных исследований по распространению низкочастотных импульсных сигналов в глубоководном районе Мирового океана. В данном докладе рассмотрены особенности распространения низкочастотного импульсного сигнала в условиях волновода открытого ко дну, в котором принятый сигнал представляет собой последовательность отражений от дна и поверхности океана. В приближении геометрической акустики произведён расчёт пространственно-временной структуры импульсных сигналов и интенсивности отражений различной кратности, формирующих эту структуру. При выбранной модели среды получено удовлетворительное совпадение эксперимента с расчётом, обосновывающее применимость геометрической акустики в инфразвуковом диапазоне частот.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 87-88 (2017) | Рубрика: 07.01

 

Ярина М.В., Луньков А.А. «Лучевая структура звукового поля в волноводе со слоем газонасыщенных осадков» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 89 (2017)

В рамках лучевого подхода получены аналитические выражения для расчета комплексной амплитуды звукового поля в волноводе, где дно представляет собой газонасыщенный слой, лежащий на жидком полупространстве. Скорость звука в воде предполагалась не зависящей от глубины. Лучи были разделены на четыре типа по количеству отражений от верхней и нижней границы. Учитывались разветвления лучей при отражении от границы вода-газонасыщенный слой. С использованием полученных выражений проведены расчеты звукового поля волновода глубиной 120 м при различных скоростях звука в слое осадков. Результаты вычислений сравнивались с результатами, полученными лучевым методом для модели волновода с дном – жидким полупространством, имеющим те же параметры, что и осадочный слой. Получены оценки толщины слоя осадков, при которой влиянием нижнего полупространства можно пренебречь.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 89 (2017) | Рубрика: 07.01

 

Сазонтов А.Г., Смирнов И.П. «Локализация источника в случайно-неоднородном океаническом волноводе с неизвестными параметрами с использованием адаптивного обобщенного алгоритма MUSIC» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 97 (2017)

Построен робастный алгоритм MUSIC, позволяющий локализовать акустический источник в условиях неполной информации о случайном канале распространения. В предположении, что основным механизмом, вызывающим рассеяние звука, является развитое ветровое волнение, представлены результаты статистического моделирования и экспериментальной апробации предложенного метода, характеризующие его работоспособность в реальной мелководной акватории.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 97 (2017) | Рубрики: 07.01 07.04 07.18

 

Иванов И.А. «Алгоритм выделения слабого акустического сигнала в глубоком море на базе векторно-фазового детектора» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 106 (2017)

Проведены исследования поля вектора интенсивности (вектора плотности потока энергии) в глубоком открытом океане. Рассмотрен векторно-фазовый сонар и предложен быстрый алгоритм пеленга, использующий «электрический» поворот координат, преобразование Гильберта, элементы теории аналитических сигналов и свойство фазовой помехоустойчивости. Методами статобработки производилось детектирование сигнала из реверберационного поля. Источник был удален от приемника на 3 км и имел частоту 617 Гц.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 106 (2017) | Рубрики: 07.01 07.20

 

Макаров Д.В., Коньков Л.Е. «О точности измерения углов прихода звуковых импульсов с помощью вертикальной антенны» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 106 (2017)

Рассматривается алгоритм расчета угловой структуры акустических импульсов в подводном звуковом канале. В основе алгоритма лежит преобразование Хусими, позволяющее приближенно установить связь между волновым полем и соответствующими лучевыми приходами. Важным преимуществом алгоритма является возможность его реализации с помощью вертикальной антенны, перекрывающей малую часть толщи океана. Вводятся понятия фундаментальной и алгоритмической погрешностей измерения углового спектра. Первая соответствует фундаментальным ограничениям, устанавливаемым соотношением неопределенностей. Вторая связана со способностью антенны обеспечивать точное вычисление функции Хусими. Приводится оценка минимально возможной фундаментальной погрешности для антенны длиной 300 метров.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 106 (2017) | Рубрика: 07.01

 

Сазонтов А.Г., Смирнов И.П. «Локализация источника в случайно–неоднородном океаническом волноводе с неизвестными параметрами с использованием адаптивного обобщенного алгоритма MUSIC» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Построен робастный алгоритм MUSIC, позволяющий локализовать акустический источник в условиях неполной информации о случайном канале распространения. В предположении, что основным механизмом, вызывающим рассеяние звука, является развитое ветровое волнение, представлены результаты статистического моделирования и экспериментальной апробации предложенного метода, характеризующие его работоспособность в реальной мелководной акватории.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрика: 07.01

 

Голубев В.Н., Смирнов И.П. «Распространение низкочастотных импульсных сигналов в океане» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Приводятся результаты экспериментальных исследований по распространению низкочастотных импульсных сигналов в глубоководных и мелководных районах Мирового океана. Основное внимание уделено особенностям распространения низкочастотного сигнала в условиях волновода открытого ко дну, в котором принятый сигнал представляет собой последовательность отражений от дна и поверхности океана. В приближении геометрической акустики произведён расчёт пространственно-временной структуры импульсных сигналов и интенсивности отражений различной кратности, формирующих эту структуру. При выбранной модели среды получено удовлетворительное совпадение эксперимента с расчётом, обосновывающее применимость геометрической акустики в инфразвуковом диапазоне частот Ключевые слова: импульсный сигнал, пространственно-временная структура, интенсивность, приближение геометрической акустики.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрика: 07.01

 

Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Пересёлков С.А. «Локализация источника звука в океаническом волноводе» Известия РАН. Серия физическая, 81, № 8, с. 1041-1047 (2017)

Разработан помехоустойчивый алгоритм локализации источника звука в мелком море, основанный на двукратном преобразовании Фурье интерференционной картины, формируемой источником во время движения. Получаемая в результате преобразования Фурье спектрограмма в координатах частота–время содержит локализованные области спектральной плотности интенсивности конструктивно интерферирующих мод и распределенную область спектральной плотности помехи. Спектральная плотность сигнала локализована в области, линейные размеры которой обусловлены наименьшими частотным и пространственным масштабами изменчивости поля. Получена оценка предельного входного отношения сигнал/помеха для одиночного приемника, когда обеспечивается устойчивое обнаружение и оценки скорости и начального удаления источника от приемника близки к реальным. Высокая помехоустойчивость алгоритма основана на том, что в различные моменты времени осуществляется когерентное сложение амплитуд мод. Приведены результаты натурного эксперимента, демонстрирующие эффективность алгоритма. Для отношений сигнал/помеха больше предельного значения случайные оценки параметров источника близки к их среднестатистическим значениям.

Известия РАН. Серия физическая, 81, № 8, с. 1041-1047 (2017) | Рубрики: 07.01 07.18

 

Геогджаев В.В., Захаров В.Е. «Численный и аналитический расчет параметров степенных спектров гравитационных волн на глубокой воде» Письма в ЖЭТФ, 106, № 3, с. 175-178 (2017)

Найдено асимптотическое поведение коэффициента взаимодействия для четырехволновых взаимодействий гравитационных волн на глубокой воде в предельном случае малости двух волновых векторов по сравнению с двумя другими (длинно-короткие взаимодействия). Данное поведение коэффициента позволяет численно определить безразмерные колмогоровские константы для степенных спектров Колмогорова–Захарова. Полученные результаты важны для сравнения теории слабой турбулентности с экспериментами и наблюдениями.

Письма в ЖЭТФ, 106, № 3, с. 175-178 (2017) | Рубрики: 07.01 07.03 08.02