Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

07.14 Акустика морских осадков, ледяного покрова, подводная сейсмоакустика

 

Ярина М.В., Луньков А.А. «Лучевая структура звукового поля в волноводе со слоем газонасыщенных осадков» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (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.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрики: 04.16 07.14

 

Григорьев В.А., Петников В.Г., Шатравин А.В. «Затухание звука в мелком море с дном в виде газонасыщенного осадочного слоя, лежащего на вечной мерзлоте» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

В рамках численного моделирования проанализированы возможности модового описания звукового поля в мелком море с дном арктического типа: газонасыщенный осадочный жидкий слой, лежащий на упругом полупространстве (вечной мерзлоте). Установлено, что наилучшее описание поля в водном слое на коротких расстояниях от источника звука (порядка 1–10 глубин волновода) достигается при использовании дискретного спектра нормальных мод и квазимод, вычисленного с помощью разрезов Пекериса. Расчеты потерь при распространении в волноводе для толщины осадочного слоя сравнимом или большим, чем длина звуковой волны в осадках, показали, что морское дно ведет себя как однородное жидкое полупространство. Если толщина осадочного слоя менее четверти длины волны, то слоем можно пренебречь. Потери резко возрастают при приближении скорости звука в осадках к скорости звука в воде. Предложена методика оценки скорости звука в осадочном слое, основанная на анализе затухания звуковых полей высших мод.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрики: 07.02 07.14

 

Веденев А.И., Гончаров В.В., Муханов П.Ю., Сергеев С.Н., Шуруп А.С. «Совместное восстановление параметров водного слоя и дна мелкого моря методами модовой томографии» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Рассматривается двумерная модель модовой томографии мелкого моря для совместного восстановления характеристик водного слоя и дна, использующая в качестве исходных данных времена распространения сигналов мод разных номеров в различных частотных диапазонах. Для инверсии исходных данных используется линейное приближение, а уточнение получаемых оценок волновода происходит итерационно. Приводятся результаты численного моделирования по предложенной схеме совместного восстановления профиля скорости звука в водном слое, течений, а также параметров дна.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрики: 07.02 07.14 07.16

 

Львов К.П., Фомин А.А. «Экспериментальные оценки статистических характеристик высокочастотного обратного донного рассеяния» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Экспериментальные данные были получены с использованием аппаратуры доплеровского лага установленного на катере, галсы – северная акватория Ладожского озера на глубинах более 100 м. Усиление на стробе синхронного приема 4-х каналов было постоянно, отношение с/ш >> 1. Получены коэффициенты вариации, пространственно временной корреляции. Оценки сравниваются для условий движения с небольшой скоростью и стопа катера. Анализируется связь оценок с верхним слоем дна, имеющим место в некоторых морях.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрики: 07.04 07.14

 

Грязнова И.Ю., Иващенко Е.Н., Лабутина М.С. «Влияние статистики распределения донных дискретных неоднородностей по размерам на обратное рассеяние акустических волн» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Исследовано влияние статистики распределения дискретных неоднородностей по размерам на среднюю интенсивность обратно рассеянных акустических сигналов. Показано, что появление рассеивателей разных размеров на «звукопрозрачном» дне приводит к увеличению средней интенсивности обратного рассеяния по сравнению с рассеянием на неоднородностях одинакового размера. Доказано, что при наличии отражающей подложки вклад интерференционного слагаемого в среднюю интенсивность при обратном рассеянии на неоднородностях разных размеров уменьшается с увеличением среднего размера рассеивателей.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрики: 07.09 07.14

 

Мигранова А.М., Можаев В.Г. «Поверхностный звуковой канал в песчаных грунтах» Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секция 1. "Распространение акустических и гидродинамических волн", с. 57-59 (2006)

Пески занимают значительную часть поверхности Земли, а также некоторых планет, апример, Марса. Достаточно отметить, что около 40% территории Австралии покрыто песчаными дюнами, а площадь пустыни Сахара превышает площадь США. Песок как материал относится к классу гранулированных сред, и вследствие этого он обладает аномальными и уникальными для твердых тел свойствами. К ним относятся и исключительно низкая скорость звука, и весьма сильная нелинейность упругих свойств. Нелинейность упругих свойств песка в условиях статических давлений приводит к быстрому изменению эффективной скорости объемных упругих волн с глубиной вследствие влияния силы тяжести, притом, что на поверхности скорость волн практически равна нулю. Аномально низкая скорость упругих волн вблизи поверхности песка может приводить к серьезным проблемам резкого возрастания шума и вибраций при эксплуатации высокоскоростных поездов на путях, проложенных по мягким песчаным грунтам. Вопрос о распространении упругих волн в поверхностном слое песка представляет также интерес для развиваемого в последнее время сейсмического метода поиска мин, зарытых в грунт, и для интерпретации давно известного, но до конца пока непонятого явления поющих песков. Интересный факт, касающийся акустических явлений в песке, установлен биологами. Оказалось, что многие обитатели песчаных пустынь, включая скорпионов, ящериц, пауков, жуков, змей и кротов, используют упругие колебания, распространяющиеся в поверхностном слое песка для ориентации, поиска пищи и жертв или как средство общения между особями. Несмотря на важность понимания акустических свойств поверхностного слоя песка для перечисленного круга вопросов теоретические исследования этих свойств для реального степенного закона изменения скорости упругих волн с глубиной до сих пор не проводились. Более того, отсутствие в литературе даже лучевого анализа данного вопроса привело к тому, что и на страницах таких авторитетных журналов как Phys. Rev. Lett. и Phys. Rev. появились ошибочные утверждения о возможности горизонтального распространения звука в песке. Исходя из падения эффективной скорости звука до нуля на поверхности песка, следует ожидать локализацию акустического поля вблизи поверхности за счет рефракции волновых лучей к поверхности, их отражения и образования таким образом поверхностного звукового канала. В работе развивается лучевая модель этого явления, а так же предпринята попытка найти близкие к реальным степенным профили скорости звука, при которых возможно нахождение точных решений волнового уравнения.

Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секция 1. "Распространение акустических и гидродинамических волн", с. 57-59 (2006) | Рубрика: 07.14

 

Логгинов А.С., Ржанов А.Г., Скоров Д.В. «Автомодуляция излучения в полупроводниковых лазерах с вертикальным резонатором» Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секция 2. "Нелинейная динамика", с. 27-29 (2006)

Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секция 2. "Нелинейная динамика", с. 27-29 (2006) | Рубрика: 07.14

 

Собисевич А.Л. «Наведенные гео-гидроакустические поля, порождаемые геодинамическими процессами в системе "литосфера–гидросфера–ледовый покров–атмосфера" – основа инновационных технологий мониторинга локальных неоднородностей и запасов углеводородов в Арктике» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 38 (2017)

Представлены результаты исследований в рамках крупной фундаментальной научной проблемы, связанной с поиском путей построения инновационных технологий пассивного сейсмоакустического мониторинга локальных неоднородностей и запасов углеводородов в системе «литосфера–гидросфера–ледовый покров–атмосфера». Показано, что гео-гидроакустические поля, порождаемые наведенными геодинамическими процессами в системе «литосфера–гидросфера–ледовый покров–атмосфера» несут полезную информацию, которая позволяет развивать новые инновационные технологии мониторинга локальных неоднородностей и запасов углеводородов, как на шельфе, так и в других, покрытых сплошным ледовым покровом морях Северного ледовитого океана. Известные методы зондирования литосферы в большинстве своем являются активными, что порождает целый комплекс не только технических, но и экологических проблем, связанных, в том числе, и с использованием мощных низкочастотных источников. Кроме того, разведка месторождений углеводородов в донных структурах арктических морей традиционными геоакустическими методами с помощью исследовательских судов существенно осложнена наличием многомесячного сплошного ледового покрова и требует привлечения мощных атомных ледоколов и специализированных судов ледового класса. В настоящее время к перспективным методам разведки полезных ископаемых относят технологии пассивного сейсмоакустического зондирования (метод эмиссионной сейсмической томографии, метод микросейсмического зондирования и др.), разработанные, в основном, для использования на суше. Известные конструктивные ограничения затрудняют их применение в условиях Арктики в случае наличия сплошного ледового покрова. Приведены результаты натурных наблюдений наведенных сейсмогидроакустических полей, в условиях покрытого льдом мелкого моря, исследовано влияние определяющих параметров слоистой геологической среды на фазовые и групповые скорости различных волновых мод. Решение всего комплекса поставленных в рамках фундаментальной проблемы задач обеспечивает теоретический задел для успешной разработки прорывных инновационных технологий разведки новых и круглогодичного мониторинга существующих запасов полезных ископаемых в покрытых льдом акваториях.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 38 (2017) | Рубрики: 07.14 09.02

 

Каменев О.Т., Кульчин Ю.Н., Петров Ю.С., Ромашко Р.В., Колчинский В.А. «Разработка физических основ низкочастотной акустической томографии на арктическом шельфе волоконно-оптическими сейсмоприемниками» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 38 (2017)

Предложен и экспериментально исследован сейсмоприемник на основе интерферометра Маха–Цендера. Волоконно-оптический многовитковый чувствительный элемент сейсмоприемника обеспечивает высокую чувствительность к виброускорению в диапазоне 1–20 Гц. Стабильность положения рабочей точки интерферометра сейсмоприемника обеспечивается цепью обратной связи. Показано, что пороговая чувствительность сейсмоприемника 10–7м/с2 обеспечивает возможность регистрации слабых сейсмосигналов.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 38 (2017) | Рубрики: 07.14 07.16

 

Малеханов А.И. «Развитие когерентных методов морской сейсмоакустики в приложении к диагностике арктического шельфа» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 39 (2017)

Доклад посвящен обзору исследований, выполняющихся коллективом сотрудников ИПФ РАН и ННГУ в рамках одноименного проекта РФФИ. Долговременная цель работ заключается в разработке методов и средств морской сейсмоакустики высокого разрешения, удовлетворяющих современным требованиям экологической безопасности проведения работ на Арктическом шельфе. Основное внимание уделено современному состоянию исследований в данном направлении и оригинальным результатам коллектива по методам решения обратной задачи реконструкции геоакустических параметров донных слоев, а также обсуждению перспектив дальнейших исследований и разработок, направленных на демонстрацию практических возможностей когерентной морской сейсмоакустики.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 39 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Петников В.Г., Григорьеа В.А., Кочетов О.Ю., Луньков А.А., Черноусов А.Д., Шатравин А.В. «Физические основы построения многоэлементной системы акустического мониторинга арктического шельфа России» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 39 (2017)

Проект направлен на разработку физических основ и информационных технологий многоэлементной системы акустического мониторинга Арктического шельфа России. Предполагается, что мониторинг должен включать в себя наблюдение за популяцией морских млекопитающих в этом районе, т.е. их обнаружение по издаваемым ими звуковым сигналам. Также должен осуществляться контроль над подводными антропогенными шумами, способными оказать негативное воздействие на этих животных, находящихся под угрозой исчезновения и внесенных в Красную книгу. Под информационными технологиями подразумеваются акустические методы (“сотовая” звукоподводная связь и навигация), обеспечивающие возможность оптимального использования стационарных гидроакустических станций и движущихся аппаратов широкого промышленного применения. Главным требованием к указанным технологиям является их ориентированность на автономную аппаратуру, способную длительно (до года) функционировать в акваториях, полностью либо частично покрытых морским льдом. В предлагаемой распределенной системе гидроакустические сигналы будут использованы не только для мониторинга подлёдной среды, но и для оперативной передачи информации от одного элемента сети к другому. Одним из результатов первого этапа стал анализ вокализации четырех видов крупных китообразных, встречающихся на Арктическом шельфе: белухи, гренландского кита, горбача и финвала. Часть из них входит в так называемый Красный список особо охраняемых морских животных (гренландский кит, горбач, финвал) или являются индикаторами устойчивого состояния морских экосистем Арктической зоны Российской Федерации (белуха). Были составлены выборки характерных акустических сигналов, излучаемых указанными крупными китообразными. Спектральный анализ указанных выборок показал, что большинство из указанных животных излучают сигналы с частотами в несколько сотен герц. Именно для этих частот была развита модель мелководного акустического волновода, характерного для Арктического шельфа. Модель предназначена для расчетов передаточной функции волновода в рамках модового представления звукового поля при небольших расстояниях r от источника звука (r<250H, H – глубина волновода). При этом условии для адекватной оценки комплексной амплитуды поля следует учитывать не только “распространяющиеся”, но и “вытекающие” моды, а также межмодовое взаимодействие. Модель учитывает следующие особенности мелководного волновода, существенные для выбранного диапазона частот: 1. Нижняя граница (дно) представляет собой жидкий слой, лежащий на твердом упругом полупространстве (вечной мерзлоте). Скорость звука в слое может быть и меньше, чем скорость звука в воде, что обусловлено присутствием в слое пузырьков природного газа. 2. Для верхней границы характерны случайные неровности, связанные как с поверхностным волнением в летний период времени, так и с шероховатостями нижней границы ледового покрова зимой. Расчеты распространения звука в рамках указанной модели позволили выявить следующие особенности затухания акустических волн на Арктическом шельфе: • при толщине жидкого донного слоя большей, чем длина волны, влияние нижнего упругого полупространства можно не учитывать; при скорости звука в жидком донном слое, близком к скорости звука в воде, затухание акустических волн резко возрастает; неровности верхней границы (и ледовый покров и поверхностное волнение) заметным образом влияют на затухание на расстояниях в несколько десятков километров при скоростях звука в водном слое бо?льших, чем скорость звука в воде. Например, при ветровом поверхностном волнении, отвечающем скорости ветра 12 м/с, и частоте звука 300 Гц затухание может увеличится на ∼6 дБ на расстоянии 30 км. Примерно, такое же увеличение затухания имеет место и при наличии ледового покрова. Следует также отметить, что величина затухания зависит от направленных свойств источника звука. Для моделирования поверхностного волнения применялся спектр Пирсона–Неймана. При моделировании неровностей, связанных с ледовым покровом, были использованы экспериментальные данные, полученные с помощью гидролокаторов, установленных на двигающихся подо льдом носителях. Луч гидролокаторов был направлен вертикально вверх. Указанные выше особенности затухания акустических волн важны не только для оценки возможностей разрабатываемой многоэлементной системы акустического мониторинга. С их учетом оказывается возможным оценить и скорость звука, а, следовательно, и газонасыщенность верхнего осадочного слоя. Соответствующая методика изложена в работе этой конференции (Григорьев В.А., Петников В.Г., Шатравин А.В.). Эти результаты имеют самостоятельное междисциплинарное значение. Во-первых, они могут быть важны применительно к проблеме оценки массированного выброса метана в атмосферу, вызывающего глобальное потепление климата. Во-вторых, они значимы, если верна гипотеза, что концентрация газовых пузырьков в дне зависит от объема залежей углеводородного сырья. Еще одним значимым результатом работы стал сравнительный анализ известных в литературе протоколов динамической маршрутизации для сетей передачи данных с точки зрения возможности их применения к каналам с низкой пропускной способностью, а именно, к придонному акустическому волноводу арктического типа. Было показано, что для сети звукоподводной связи в Арктике наилучшим образом подходят реактивные протоколы, а именно, облегченная модификация протокола AODV(Ad-hoc On-demand Distance Vector), называемая AODVjr. Отметим также, что для частот порядка 1 кГц, которые планируются использовать в звукоподводной связи, получена лучевая структура звукового поля в волноводе арктического типа 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. 39 (2017) | Рубрики: 07.14 07.19

 

Долгих Г.И. «Разработка технологии томографии земной коры шельфа и глубокого моря на основе применения береговых лазерных деформографов и широкополосных низкочастотных гидроакустических излучателей» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 40 (2017)

Рассмотрены особенности разработки технологии томографии морской земной коры на основе применения береговых лазерных деформографов и низкочастотных гидроакустических излучателей. При изучении закономерностей распространения гидроакустических сигналов, создаваемых гидроакустическими излучателями, по клиновидному шельфу уменьшающейся глубины с оценкой доли гидроакустической энергии, трансформированной в сейсмоакустическую энергию, установлено, что при глубинах меньше половины гидроакустической волны практически весь сигнал распространяется в дне. При выполнении экспериментальных исследований, проведенных в бухте Витязь Японского моря с применением береговых лазерных деформографов и гидроакустического излучателя, генерирующего сложные фазоманипулированные сигналы с центральной частотой 33 Гц, отработаны основы создания технологии томографии земной коры шельфовых областей различных морей. С целью решения подобных задач при больших глубинах моря разработан и создан мощный низкочастотный гидроакустический излучатель на 19–26 Гц, предназначенный для генерации сигналов различной сложности с амплитудой до 10 кПа. В ходе его испытаний на шельфе Японского моря определены скорости волн Рэлея, Стоунли и Лява на трассе «излучатель–лазерный деформограф».

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 40 (2017) | Рубрики: 07.14 07.19 09.10

 

Калинина В.И., Смирнов И.П., Хилько А.И. «Оптимизация алгоритмов решения обратной задачи при реконструкции геоакустических параметров слоев дна морского шельфа с помощью зондирования когерентными сейсмоакустическими импульсами» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 98 (2017)

Изучаются алгоритмы послойной реконструкции геоакустических параметров донных слоев с использованием параметрических моделей формирования сигналов, отраженных от слоистого полупространства при когерентном зондировании морского шельфа. Исследуется устойчивость алгоритмов поиска и принятия решений при ограниченных априорных данных.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 98 (2017) | Рубрики: 07.14 09.06

 

Львов К.П., Фомин А.А. «Экспериментальные оценки статистических характеристик высокочастотного обратного донного рассеяния» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 101-102 (2017)

Экспериментальные данные были получены с использованием аппаратуры доплеровского лага установленного на катере, галсы – северная акватория Ладожского озера на глубинах более 100 м. Усиление на стробе синхронного приема 4 каналов было постоянно, отношение с/ш> >1. Получены коэффициенты вариации, пространственно временной корреляции. Оценки сравниваются для условий движения с небольшой скоростью и стопа катера. Анализируется связь оценок с верхним слоем дна, имеющим место в некоторых морях.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 101-102 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Максимов Г.А., Денисов Д.Н., Ларичев В.А., Лесонен Д.Н., Григорьев А.Г., Корольков З.А. «Цифровая твердотельная буксируемая сейсмокоса малого диаметра для морской инженерной сейсморазведки» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 102 (2017)

Приводятся сведения о цифровой твердотельной буксируемой сейсмокосе малого диаметра для морской инженерной сейсморазведки, разработанной в АО «Акустический институт им. Н.Н. Андреева». Разработанное оборудование прошло проверку в реальном коммерческом проекте на шельфе Карского моря, зарекомендовало себя как удобное средство во время эксплуатации и позволило получить геофизические данные кондиционного качества.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 102 (2017) | Рубрики: 07.14 07.19

 

Максимов А.О., Буров Б.А., Саломатин А.С. «Особенности акустических сигналов, излучаемых подводными газовыми сипами» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 103-104 (2017)

Необходимость мониторинга роста выбросов метана на арктическом шельфе, вызванных климатическими изменениями, и потребность развития эффективных методов диагностики утечек подводных газопроводов являются побудительными мотивами развития акустических методов изучения этих явлений. Представлены результаты натурных экспериментов и разработанных для их интерпретации теоретических моделей, призванных описать структуру и механизмы генерации звуков, излучаемых морскими сипами. При подводной утечке газа формируются пузырьки различных размеров. Каждый пузырек издает звук на характерной частоте, связанной с его размером. Таким образом, анализируя звуки сипов, можно определить, как много пузырьков возникло и каковы их размеры. Наблюдения придонных пузырьков с помощью стенда “Искусственный газовый факел” были выполнены в прибрежной зоне Японского моря на Морской станции Тихоокеанского океанологического института. Выявлена значительная нерегулярность как во временных интервалах между последовательными моментами образования пузырьков, так и в интенсивности излучаемых сигналов. Время, в течение которого пузырек излучает акустический сигнал, определяется добротностью этой колебательной системы и составляет первые десятки периодов его собственных колебаний. За это время пузырек успевает всплыть на расстояние, сопоставимое с его радиусом, поэтому параметры его излучения (собственная частота, коэффициент радиационного затухания) в значительной степени определяются взаимодействием с подстилающим дном. Для описания экспериментов развиты три модели поведения пузырька вблизи межфазной поверхности: абсолютно жесткая граница, поверхность, разделяющая две жидкие среды, и импедансная граница. Для учета значительной нерегулярности в моментах рождения пузырьков, построена модель, описывающая колебания двух близко расположенных пузырьков. Определены собственные частоты и коэффициенты затухания колебаний, близких к синфазным и противофазным. Эти результаты используются для интерпретации формы наблюдаемых акустических сигналов. Данное исследование представляет собой шаг в решении задачи классификации звуков, издаваемых морскими сипами, и в развитии теоретических представлений для их интерпретации.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 103-104 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Лисютин В.А., Ярошенко А.А., Ластовенко О.Р., Маленко Ж.В., Дегтяр А.Д. «О влиянии движения флюида на дисперсию и затухание звука в неконсолидированных морских осадках» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 104 (2017)

В настоящее время в акустике морских осадков конкурируют две теории – VGS теория М. Букингема и теория Био–Столла, расширенная Н. Чотиросом и М. Кимурой. В теории Био–Столла и ее развитиях среда рассматривается как двухфазная, в которой зерна консолидированы упругим скелетом, а поровая жидкость подвижна. Эта теория является чисто линейной, и объясняет дисперсию и затухание в среде вязкостью флюида и внутренним трением. G-S теория М. Букингема объясняет распространение и затухание звука в осадках трением между частицами. Возможностью относительного движения флюида пренебрегается. Ключевая идея G-S теории – деформационное упрочнение – нелинейное явление на микроуровне. Предлагается модификация GS теории, заключающаяся в подключении возможности относительного движения флюида. Выводится формула для сжимаемости неконсолидированной среды, подстановка которой в волновое уравнение дает волновые числа быстрой и медленной компрессионных волн в неконсолидированной среде с внутренним трением. Обращается внимание на отличие среды Био от порового пространства реальной среды с сетевой структурой пор. Вводится понятие о динамической пористости. Сравнительный анализ результатов VGS и модифицированной GS теории с экспериментальными данными показывает, что модифицированная теория показывает лучшее совпадение с экспериментом.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 104 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю., Соков А.М. «Акустическое и сейсмическое поле движущихся источников шума и вибрации (регистрация решеткой микрофонов и сейсмической косой)» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 125 (2017)

Выполнен многоканальный прием акустических и сейсмических сигналов, порождаемых легковым автомобилем, быстро движущимся по автостраде. Внешний акустический шум и техногенные сейсмические сигналы зарегистрированы продольной антенной микрофонов и косой сейсмоприемников. Путем электронного сканирования центрального лепестка характеристики направленности антенны построены веерные диаграммы, указывающие текущее направление на движущийся объект. Для контроля его скорости используется тонкий спектральный анализ и замер доплеровского смещения частот дискретных компонент в спектре внешнего шума. По результатам регистрации на косу сейсмических приемников построена картина поля, на которой формируются волновые годографы, по линиям которых обеспечивается прогноз направления движения объекта и оценка его скорости, используемая для верификации данных акустической регистрации, а также возможно получение информативных признаков, необходимых для его классификации.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 125 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Грязнова И.Ю., Иващенко Е.Н., Сомов Р.В. «О роли коллективных эффектов рассеяния в задачах диагностики дискретных случайных неоднородностей» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 148 (2017)

Предложено описание возможной корреляции взаимного расположения дискретных донных неоднородностей. Показано, что наличие такой корреляции приводит к существенному изменению средней интенсивности обратного рассеяния. Исследовано, при каких условиях доминируют эффекты, возникающие при наличии разброса неоднородностей по размерам, а при каких – коллективные эффекты рассеяния.

II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 148 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Пиляев С.И., Гусаров Р.Н., Сотников Е.Е. «Особенности волновых и ледовых воздействий на массивные опоры сооружений континентального шельфа» Научное обозрение, № 7, с. 56-59 (2017)

При освоении нефтегазоносных акваторий замерзающих морей континентального шельфа особое место занимает создание морских нефтегазопромысловых платформ на ледостойких основаниях. Существуют предложения по использованию массивных опор (цилиндрических, конических, сложного очертания) обычно железобетонной конструкции с большими размерами поперечного сечения, которые устанавливаются, как правило, в прибрежной мелководной зоне моря. В статье приведены результаты исследований, проведенных в МГСУ, по оценке воздействия волн и льда на массивные ледостойкие опоры. Отмечается, что при проектировании ледостойких оснований морских площадок в виде массивных опор с большими размерами поперечного сечения, помимо ледовых воздействий, необходимо принимать во внимание волновые воздействия. Последние, особенно в случае конических опор и опор с коническими вставками, по величине горизонтальной составляющей равнодействующей волновой нагрузки при определенных условиях могут превышать суммарную ледовую нагрузку, и расчетная проверка общей устойчивости опор при воздействии волн является необходимой.

Научное обозрение, № 7, с. 56-59 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Караев Р.Н. «Особенности сейсморазведочных судов с учетом специфики их эксплуатации» Морской вестник, № 3, с. 15-20 (2017)

Рассмотрены сейсморазведочные суда, обозначены особенности их использования. Проанализирован опыт эксплуатации сейсморазведочных судов типа «X-BOW». Даны рекомендации по их использованию в суровых ледовых условиях.

Морской вестник, № 3, с. 15-20 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Чупин В.А., Долгих Г.И., Самченко А.Н. «Неразрушающий бесконтактный метод исследования строения морского дна» Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки, 10, № 1, с. 9-15 (2017)

Приводится описание бесконтактного неразрушающего метода исследования структуры морского дна, использующего гидроакустическое и лазерное излучения, а также практическая реализация метода. Исследовательский комплекс включает применение новейшей низкочастотной гидроакустической излучающей системы и системы береговых лазерных деформографов, расположенных на специально выбранной морской акватории и береговой территории. Гидроакустические излучатели используются для генерации сейсмического сигнала. Регистрация сейсмических поверхностных волн осуществляется береговыми лазерными деформографами. Оптические части деформографов построены по схеме неравноплечего интерферометра Майкельсона, где в качестве источников излучения используются частотно-стабилизированные гелий-неоновые лазеры. С помощью геолого-геофизических методов была построена предварительная модель дна экспериментального полигона. На ее основе проведено исследование временных характеристик регистрируемых сейсмических волн. Доказана перспективность использованного метода исследования.

Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки, 10, № 1, с. 9-15 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Кантаржи И.Г., Акулинин А.Н. «Физическое моделирование воздействия волн цунами на береговые сооружения» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 10, № 3, с. 78-90 (2017)

Исследование цунами – чрезвычайно важная прикладная задача. Даже частичное решение данной задачи позволит значительно смягчить катастрофические разрушения и снизить число человеческих жертв после этого природного явления. При изучении явления цунами физическое моделирование часто дает дополнительную информацию по сравнению с численным моделированием. Прежде всего, это информация о взаимодействии цунами с сооружениями сложной конструкции, а также о возможных разрушениях этих сооружений. Такая информация может быть получена с помощью CFD, методом численного моделирования. Однако модель CFD тоже нуждается в верификации лабораторными данными. При физическом моделировании волн цунами целесообразно использовать опыт лабораторного и численного изучения ветрового волнения. Существует большое количество способов генерации волн цунами в лаборатории. Наиболее распространен и изучен способ генерации волн при помощи скользящего с наклонной поверхности блока. Также применяется метод генерации волн с помощью специальных лопаток или щитов. Сравнительно недавно был разработан принципиально новый способ моделирования цунами при помощи пневматического цунами-генератора, который приставляет собой бак с вакуумным насосом. У каждого из вышеперечисленных методов есть свои преимущества и недостатки.

Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 10, № 3, с. 78-90 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Носов М.А. «Применимость длинноволнового приближения к описанию динамики цунами» Ученые записки физического факультета МГУ, № 4, с. 1740503 (2017)

Представлены количественные критерии, определяющие области применимости уравнений теории длинных волн и уравнений Буссинеска при моделирования динамики цунами. Описан подход к использованию полученных критериев на практике.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 4, с. 1740503 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Семенцов К.А., Колесов С.В., Носов М.А., Карпов В.А., Матсумото Х.Х., Канеда Й.Й. «Генерация свободных гравитационных волн в океане пакетом поверхностных сейсмических волн» Ученые записки физического факультета МГУ, № 4, с. 1740504 (2017)

Генерация свободных гравитационных волн в океане поверхностными сейсмическими волнами исследуется методом численного моделирования на примере землетрясения Тохоку 2011. Результаты моделирования находятся в хорошем согласии с записями глубоководных станций DONET. Показано, что колебания дна во время прохождения низкочастотных поверхностных сейсмических волн играют ведущую роль в генерации свободных гравитационных волн, а вклад остаточных деформаций незначителен.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 4, с. 1740504 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Смирнов И.П., Хилько А.И., Калинина В.И. «Оптимизация алгоритмов решения обратной задачи при реконструкции геоакустических параметров слоев дна морского шельфа с помощью зондирования когерентными сейсмоакустическими импульсами» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Изучаются алгоритмы послойной реконструкции геоакустических параметров донных слоев с использованием параметрических моделей формирования сигналов, отраженных от слоистого полупространства при когерентном зондировании морского шельфа. Исследуется устойчивость алгоритмов поиска и принятия решений при ограниченных априорных данных.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Максимов Г.А., Денисов Д.М., Ларичев В.А., Лесонен Д.Н., Григорьев А.Г., Корольков З.А. «Цифровая твердотельная буксируемая сейсмокоса малого диаметра для морской инженерной сейсморазведки» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Приводятся сведения о цифровой твердотельной буксируемой сейсмокосе малого диаметра для морской инженерной сейсморазведки, разработанной в АО «Акустический институт им. Н.Н. Андреева». Разработанное оборудование прошло проверку в реальном коммерческом проекте на шельфе Карского моря, зарекомендовало себя как удобное средство во время эксплуатации и позволило получить геофизические данные кондиционного качества.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрики: 07.14 07.19

 

Преснов Д.А., Собисевич А.Л., Шуруп А.С. «Метод пассивной томографической реконструкции глубинных неоднородностей морского дна» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Для изучения глубинного строения земной коры, которая является в значительной степени неоднородной, эффективными и все более популярными оказываются методы, использующие в своей основе упругие поверхностные волны. На сегодняшний день существует целый ряд подобных методов, разработанных изначально для применения на суше. В работе обсуждается алгоритм томографического восстановления скоростного строения геологической среды применительно к морскому дну. В качестве исходных данных в этом случае используются времена пробега поверхностных волн вдоль границы раздела упругой и жидкой сред. Развиваемый метод строится на анализе шумовых данных, регистрируемых сетью донных измерительных станций. Обсуждается возможность оценки функции Грина путем вычисления взаимно-корреляционной функции сейсмоакустического шума. Методика построения карты скоростей основывается на разложении неоднородности скорости по так называемому полосчатому базису, изначально разработанному для задач акустики океана. В результате становится возможным восстановление трехмерного распределения упругих параметров морского дна. В работе представлены результаты выполненной обработки экспериментальных данных на примере эксперимента “Plume lithosphere undersea melt” по изучению строения гавайского плюма.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрики: 07.14 07.16

 

Каменев О.Т., Кульчин Ю.Н., Петров Ю.С., Колчинский В.А. «Разработка физических основ низкочастотной акустической томографии на арктическом шельфе волоконно-оптическими сейсмоприемниками» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Предложен и экспериментально исследован сейсмоприемник на основе интерферометра Маха–Цендера. Волоконно-оптический многовитковый чувствительный элемент сейсмоприемника обеспечивает высокую чувствительность к виброускорению в диапазоне 1–20 Гц. Стабильность положения рабочей точки интерферометра сейсмоприемника обеспечивается цепью обратной связи. Показано, что пороговая чувствительность сейсмоприемника 10–7 м/с2 обеспечивает возможность регистрации слабых сейсмосигналов.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрики: 07.14 12.06

 

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю., Соков А.М. «Акустическое и сейсмическое поле движущихся источников шума и вибрации (регистрация решеткой микрофонов и сейсмической косой)» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Выполнен многоканальный прием акустических и сейсмических сигналов, порождаемых легковым автомобилем, быстро движущимся по автостраде. Внешний акустический шум и техногенные сейсмические сигналы зарегистрированы продольной антенной микрофонов и косой сейсмоприемников. На основе фазовой перестройки в спектрах регистрируемых акустических сигналов (при их обработке) построены веерные диаграммы, указывающие текущее направление на движущийся объект. Для контроля его скорости используется тонкий спектральный анализ и доплеровское смещение частот дискретных компонент в спектре внешнего шума. По результатам регистрации сигналов на косу сейсмических приемников построена картина поля, на которой формируются волновые годографы, по линиям которых обеспечивается прогноз направления движения объекта и оценка его скорости, используемая для верификации данных акустической регистрации, а также возможно получение информативных признаков, необходимых для его классификации.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017) | Рубрики: 07.14 07.20

 

Калинина В.И., Малеханов А.И., Смирнов И.П., Хилько А.И. «Когерентная морская сейсмоакустика: новые подходы к реконструкции структуры донных слоев в шельфовых акваториях» Известия РАН. Серия физическая, 81, № 8, с. 1020-1027 (2017)

Обсуждаются результаты теоретической разработки и экспериментального исследования в натурных условиях методов когерентного сейсмоакустического зондирования морского дна. Предложены методы решения обратной задачи послойного оценивания геоакустических параметров дна, численно исследованы их эффективность и робастность. Продемонстрированы практические возможности сейсмоакустического профилирования и реконструкции параметров отдельных слоев морского дна в акваториях с малыми глубинами с использованием когерентных гидроакустических излучателей оригинальной конструкции.

Известия РАН. Серия физическая, 81, № 8, с. 1020-1027 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Ткачева Л.А. «Поведение полубесконечного ледяного покрова при периодическом динамическом воздействии» Прикладная механика и техническая физика, 58, № 4, с. 82-94 (2017)

Рассматриваются колебания полубесконечного ледяного покрова в идеальной несжимаемой жидкости конечной глубины под действием локальной периодической во времени нагрузки осесимметричного вида. Ледяной покров моделируется тонкой упругой пластиной постоянной толщины. С помощью метода Винера–Хопфа построено аналитическое решение задачи. Исследована асимптотика амплитуд колебаний пластины и жидкости в дальнем поле. Показано, что распространение волн в дальнем поле неравномерно, выделяются направления, по которым волны распространяются со значительно большей амплитудой.

Прикладная механика и техническая физика, 58, № 4, с. 82-94 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Ху М.-Й., Чзан Ч.-Х. «Колебания льдины под действием импульса треугольной формы» Прикладная механика и техническая физика, 58, № 4, с. 163-170 (2017)

С использованием преобразований Ханкеля и Лапласа получено аналитическое решение задачи о движении льдины под действием импульса треугольной формы. Построены зависимости прогиба от времени при различных значениях физических и геометрических параметров задачи, а также распределение прогиба по пространственной координате.

Прикладная механика и техническая физика, 58, № 4, с. 163-170 (2017) | Рубрика: 07.14

 

Чупин В.А., Будрин С.С., Долгих Г.И., Долгих С.Г., Пивоваров А.А., Самченко А.Н., Швец В.А., Швырёв А.Н., Яковенко С.В., Ярощук И.О. «Разработка методики томографии морского дна для акваторий, покрытых льдом. Первый эксперимент» Подводные исследования и робототехника, № 1, с. 62-67 (2017)

Мобильный лазерный деформограф (МЛД), созданный в ТОИ ДВО РАН, широко используется в экспериментальных исследованиях структуры морского дна. Важный этап исследований связан с разработкой методики применения МЛД в покрытых льдом акваториях с перспективой создания основ томографии морского дна в шельфовых областях Арктики и Антарктики. Разрабатываемая методика ориентирована на решение задач геоакустической инверсии и построение реальной модели земной коры шельфовых областей. В проводимых экспериментальных исследованиях в качестве источника полезного сигнала используются низкочастотные гидроакустические излучатели различного типа, генерирующие сложные фазоманипулированные сигналы, и береговые стационарные и мобильные лазерные деформографы, регистрирующие сейсмические сигналы с характерными амплитудно-частотными свойствами. В результате эксперимента в условиях ледового покрытия акватории наблюдалась устойчивая регистрация приёмной системой всех излученных сигналов. Следующий этап работы предполагает математическую обработку полученной информации, необходимой для изучения времени приходов всех отраженных сигналов и сравнения их с данными контрольного оборудования излучающей системы.

Подводные исследования и робототехника, № 1, с. 62-67 (2017) | Рубрики: 07.14 07.16