Глушков Е.В., Глушкова Н.В., Мякишева О.А. «Распределение энергии ультразвукового излучателя между бегущими волнами, возбуждаемыми в погруженном упругом волноводе» Акустический журнал, 65, № 6, с. 723-735 (2019)

Изучается распределение волновой энергии бесконтактного ультразвукового пьезопреобразователя между отраженными, прошедшими и бегущими волнами, возбуждаемыми при зондировании упругой пластины, погруженной в акустическую жидкость. Анализируется зависимость осредненного за период колебаний количества энергии, переносимой каждой из возбуждаемых волн различного типа (акустические объемные волны, вытекающие волны Лэмба и волны Шолте–Стоунли), от относительных размеров источника, расстояния до пластины и частоты, а также структура энергетических потоков и пространственное распределение волновой энергии. Численное исследование проводится в рамках полуаналитической модели, базирующейся на интегральных и асимптотических представлениях для функции Грина рассматриваемой задачи. Графики зависимости волновой энергии от параметров задачи указывают на существование локальных максимумов (лучших частот) возбуждения бегущих волн, которые не совпадают с частотами локальных максимумов мощности источника.

Миронов М.А. «Разрезной стержень как вибрационная черная дыра» Акустический журнал, 65, № 6, с. 736-739 (2019)

Вибрационная черная дыра (ВЧД) – замедляющая структура, обеспечивающая замедление скорости распространения волны на отрезке конечной длины до нуля. При этом время распространения волны на этом отрезке равно бесконечности. Рассмотрена новая структура, реализующая приближенно эффект ВЧД для изгибных волн. Это стержень/пластина с канавками, глубина которых постепенно увеличивается. Изгибная жесткость такой конструкции постепенно уменьшается, при этом погонная масса остается постоянной. Найдены зависимости изменения параметров, при которых структура ведет себя аналогично вибрационной черной дыре, а соответствующее уравнение имеет точное аналитическое решение.

Поликарпова Н.В., Волошинов В.Б., Иванова П.А. «Отражение плоских акустических волн при наклонном падении на грань кристалла диоксида теллура» Акустический журнал, 65, № 6, с. 740-750 (2019)

Представлено описание феноменологии отражения объемных акустических волн в акустооптическом кристалле парателлурита в случае произвольного падения упругой волны на свободную границу раздела между кристаллом и вакуумом. Анализ проведен при произвольных углах падения акустических волн в плоскости XOY материала. Рассмотрены аномальные варианты отражения акустических волн, принципиально отличающиеся от известных, для которых исследовано преобразование энергии падающей упругой волны в энергию отраженных волн. При наклонном падении отмечены случаи строгого отражения волны навстречу падающей волне с эффективностью преобразования энергии, близкой к 100%.

Коробов А.И., Кокшайский А.И., Ширгина Н.В., Одина Н.И., Агафонов А.А., Ржевский В.В. «Особенности упругих свойств ВТСП-керамики в области перехода в сверхпроводящую фазу» Акустический журнал, 65, № 6, с. 751-757 (2019)

Приведены результаты исследований упругих свойств высокотемпературной сверхпроводящей керамики YBa₂Cu₃O_{(7 –x)} в окрестности фазового перехода в сверхпроводящее состояние при температуре 91.3 К, а также при комнатной температуре 293 К. В окрестности температуры фазового перехода шириной порядка 10 К впервые обнаружено локальное увеличение продольного нелинейного акустического параметра N, характеризующего ангармонизм межатомного взаимодействия в материале. Проведенные экспериментальные исследования линейных и нелинейных упругих свойств ВТСП-керамики YBa₂Cu₃O_{(7 –x)} в области сверхпроводящего перехода показывают, что электронный фазовый переход оказывает существенное влияние на ее упругие свойства.

Васильева О.А., Руденко О.В. «Релаксирующая среда с "линейно слабеющей памятью": эволюция интенсивных импульсов» Акустический журнал, 65, № 6, с. 758-762 (2019)

Изучена эволюция импульсных сигналов в квадратично нелинейной среде со специальным законом релаксации. Считается, что “память среды” ослабевает по линейному закону и обращается в ноль за конечное время. Вместо стандартных интегро-дифференциальных уравнений с экспоненциальными или дробно-степенными ядрами здесь использована модель среды с конечным “временем памяти”. Для этой модели анализ сложных интегро-дифференциальных уравнений сводится к решению дифференциально-разностного уравнения; при этом объем вычислений заметно сокращается. Описаны процессы, сопровождающие эволюцию импульсов – формирование ударных фронтов, нелинейное затухание, уширение сигналов во времени. Выяснено влияние времени релаксации на протекание указанных процессов

Бурдуковская В.Г., Хилько А.И., Коваленко В.В., Хилько А.А. «Анализ влияния длинных поверхностных волн на формирование рассеянного ветровым волнением акустического поля в океанических волноводах» Акустический журнал, 65, № 6, с. 763-773 (2019)

Рассмотрена структура помех при подводном импульсном зондировании океана, связанных с дифракцией акустического поля на ветровом волнении. При расчете матрицы рассеяния волноводных мод на взволнованной поверхности в океанических волноводах использовалась двухмасштабная модель поверхностного волнения, в которой рассеяние акустического поля осуществляется резонансной гармоникой волнения, фазовая скорость которой модулируется более крупными волнами. Показано, что в случае, когда ветровое волнение неразвито, т.е. спектр волнения неизотропен и описывается моделью JONSWAP, частотный отклик согласованного фильтра при наблюдении поверхностной реверберации становится несимметричным по оси частот и зависит от направления ветра.

Луньков А.А. «Донная реверберация в присутствии интенсивных внутренних волн» Акустический журнал, 65, № 6, с. 774-783 (2019)

Рассмотрена задача моделирования широкополосного когерентного поля низкочастотной донной реверберации в условиях гидродинамической изменчивости, связанной с движением интенсивных солитоноподобных внутренних волн (солитонов внутренних волн). Получены выражения для расчета сигналов обратного рассеяния в рамках метода модовых параболических уравнений, а также приближения взаимодействующих мод. Предполагалось, что реверберационный сигнал принимается с направления вдоль или поперек фронта внутренних волн. В случае межмодового взаимодействия показано, что наличие цуга солитонов внутренних волн может приводить к увеличению интенсивности донной реверберации, приходящей от области дна, находящейся за фронтом этой неоднородности, если источник звука расположен в центре волновода. Сопоставление интерференционных картин донной реверберации в широкой полосе частот в присутствии и в отсутствие солитонов позволяет регистрировать это возмущение с большей точностью и при любых глубинах источника звука. При выделении реверберационного сигнала в условиях горизонтальной рефракции упорядоченная интерференционная структура не наблюдается.

Машошин А.И. «Алгоритм определения координат подводного акустического источника с использованием корреляционной функции его сигнала» Акустический журнал, 65, № 6, с. 784-792 (2019)

Разработан алгоритм определения координат (дистанции и глубины) источника широкополосного сигнала, использующий в качестве входных данных параметры максимумов в корреляционной функции сигнала на выходе приемной гидроакустической антенны и учитывающий ряд негативных факторов, влияющих на точность алгоритма при работе в реальных условиях. Путем имитационного моделирования показаны условия применимости алгоритма и получены зависимости точности оценки координат источника сигнала от количества обнаруженных максимумов в корреляционной функции, от отношения сигнал/помеха на выходе приемной антенны и от точности измерения вертикального распределения скорости звука в районе наблюдения.

Моргунов Ю.Н., Голов А.А., Каменев С.И., Матвиенко Ю.В. «Средства и методы гидролого-акустического обеспечения высокоточного позиционирования подводных объектов на больших дальностях» Акустический журнал, 65, № 6, с. 793-798 (2019)

Обсуждаются возможности и пути применения методов и средств общей и спутниковой океанологии для обеспечения высоких точностей акустического позиционирования автономных подводных аппаратов (АПА) на расстояниях в сотни километров от постов управления. Приводятся результаты анализа многолетних исследований авторов в области акустической дальнометрии, которые выявили специфические особенности распространения низкочастотных импульсных сигналов в различных гидролого-акустических условиях формирования подводных звуковых каналов различного происхождения. Особое внимание уделено исследованию возможности и эффективности применения баз данных многолетних океанологических наблюдений для формирования пространственно-временных характеристик подводных звуковых каналов в районах дальнего навигационного обеспечения миссий АПА. Отдельно рассмотрены возможности применения спутниковых наблюдений поверхностной температуры моря для обеспечения расчетного блока координат АПА данными об интегральной (эффективной) скорости звука в приповерхностном звуковом канале, который формируется в зимний сезон. Результаты экспериментальной апробации методик применения океанологических технических средств в Японском море показали, что их применение позволяет повысить точность и надежность навигационного обеспечения АПА на удалениях в сотни километров от береговых постов управления. Для летне-осенних и зимних гидрологических условий показана возможность определять собственные координаты АПА с ошибками, не превышающими сотые процента на расстояниях в сотни километров.

Петров П.С., Сергеев С.А., Толченников А.А. «Об использовании асимптотических формул на основе модифицированного канонического оператора Маслова при моделировании распространения импульсных акустических сигналов в трехмерных волноводах мелкого моря» Акустический журнал, 65, № 6, с. 799-807 (2019)

Описывается методика моделирования распространения импульсных акустических сигналов в волноводе мелкого моря с трехмерными неоднородностями рельефа дна. Описываемая методика основана на лучевой теории распространения звука и методе модифицированного канонического оператора Маслова. Представление акустического поля в терминах канонического оператора дает ряд важных преимуществ при выполнении практических расчетов. В частности, оказывается возможным вычислить временной ряд импульсного сигнала в точке приема, расположенной на каустике семейства лучей. Кроме того, значительная часть вычислений в рамках предлагаемой методики может быть выполнена аналитически, что существенно повышает общую скорость расчетов. В качестве примера мы рассматриваем распространение звука в клиновидном волноводе, который является простейшей моделью прибрежного участка акватории на шельфе. Обсуждается геометрия лучей в таком волноводе как в случае постоянной скорости звука, так и при наличии термоклина в водном слое. Для обоих случаев рассчитываются также временные ряды импульсного акустического сигнала от точечного источника для трассы, ориентированной вдоль изобаты (параллельно ребру клина).

Салин Б.М., Салин М.Б. «Расчет характеристик инфразвука, основанный на измерении текущих значений двумерного поля ветрового волнения» Акустический журнал, 65, № 6, с. 808-815 (2019)

Приведена схема расчета текущих значений звукового давления, возбуждаемого ветровым волнением в диапазоне инфразвуковых частот (0.1–5 Гц). Расчет основан на измерении временной зависимости (изменчивости) двумерного профиля взволнованной поверхности на площади XY c характерными размерами, превышающими несколько длин поверхностных волн. В работе приводится схема обработки массива данных направленная на измерение уровня стоячих волн ветрового волнения и далее на вычислениe непосредственно временной зависимости и спектра акустического шума, создаваемого волнением. В работе для конкретной акватории, на которой производилось измерение характеристик волнения приводятся результаты расчета усредненного спектра инфразвуковых шумов и пространственно-временного спектра волнения.

Косяков С.И., Куличков С.Н., Чхетиани О.Г., Цыбульская Н.Д. «К вопросу об эффекте слабого затухания акустических волн от высотных взрывов» Акустический журнал, 65, № 6, с. 816-827 (2019)

Дан анализ труднообъяснимых экспериментальных данных по акустическим сигналам, зарегистрированным от взрывов и инжекций вещества на высотах 120–150 км. Отмечается, что значительная часть акустической энергии высотных взрывов доходит до земной поверхности, не испытывая заметного поглощения. На основе анализа нелокальной трехпотоковой газодинамической модели трансформации сильной взрывной волны в воздухе в непрерывное возмущение выдвигается гипотеза о последовательном распаде волны от высотного взрыва в волновые пакеты (цуги волн). Перенос значительной доли энергии взрыва такими волновыми пакетами должен осуществляться в процессе их движения сверху вниз по атмосфере, которая должна быть практически “прозрачной” для таких акустических возмущений.

Малышкин Г.С. «Экспериментальная проверка эффективности быстрых проекционных адаптивных алгоритмов» Акустический журнал, 65, № 6, с. 828-846 (2019)

Приведены основные соотношения по коррекции выборочных оценок корреляционных матриц адаптивных алгоритмов для обнаружения наиболее слабых сигналов в сложных помеховых ситуациях. Проведена обработка предлагаемыми алгоритмами натурных данных, полученных от многоэлементной плоской антенны, установленной в морской зоне на глубине 200 м в условиях прибрежного берегового клина. Описана методика обработки натурных данных, приведены результаты построения пеленгационных рельефов при наличии в зоне обзора более 25 источников, обусловленных судоходством. Показано, что применение адаптивных алгоритмов, целенаправленно ориентированных на обнаружение наиболее слабых сигналов, позволяет получить лучшие результаты по сравнению с результатами, полученными классическими адаптивными и неадаптивными алгоритмами.

Андреев В.Г., Грамович В.В., Выборов О.Н., Мартынюк Т.В., Родненков О.В., Руденко О.В. «Колебания полулунного клапана, моделируемого упругой натянутой мембраной в жидкости» Акустический журнал, 65, № 6, с. 847-852 (2019)

Предложена модифицированная модель работы полулунного клапана, позволяющая оценить спектр акустических колебаний, возникающих при его схлопывании. Проведен анализ процесса закрытия створок легочного клапана под действием перепада давления крови в легочной артерии и правом желудочке. Учтено наполнение кровью полулунных створок клапана, приводящее к росту времени его закрытия. Это время растет пропорционально корню квадратному из увеличения массы. Во второй части статьи рассмотрены упругие колебания уже закрывшегося клапана. В колебания вовлекаются как створки, так и стенки легочной артерии, и окружающая жидкость. Простейшей моделью этой сложной колебательной системы может служить упругая натянутая мембрана, погруженная в жидкость и возбуждаемая импульсным силовым воздействием со стороны смыкающихся створок клапана. Показано, что прослушиваемый при аускультации звук второго тона представляет собой цуг затухающих колебаний, конечная длительность которого обусловлена гидравлическим сопротивлением колеблющихся створок. Как процесс захлопывания створок, так и возбуждаемые колебания являются нелинейными и многомодовыми. Спектр и длительность колебаний зависят от их амплитуды и натяжения створок. Средняя частота колебаний со временем уменьшается. Эти результаты могут быть полезны как для понимания физических особенностей процесса, так и для разработки новых методов диагностики. В частности, повышенное давление в легочной артерии может быть диагностировано по увеличению частоты и времени затухания колебаний в легочной компоненте звука второго тона.

Рябов В.А. «Некоторые аспекты отражения ЧМ-сигналов (свистов) дельфинов в экспериментальном бассейне» Акустический журнал, 65, № 6, с. 853-860 (2019)

Впервые для зубатых китов записаны отражения ЧМ-сигналов (свистов) двух черноморских дельфинов афалин (Tursiops truncatus) от границ бассейна с размерами во много раз меньше протяженности сигналов в пространстве. Показано, что дельфины продуцируют “свисты” с уровнями звукового давления (около 2 Па), лишь незначительно (на 3–8 дБ) превышающими амплитуды акустических шумов бассейна. Установлено, что при распространении ЧМ-сигналы многократно отражаются от границ бассейна, форма излученного сигнала искажается в результате интерференции с сигналами, отраженными от границ бассейна и акустическими шумами. В отличие от временной области, спектр ЧМ-сигнала более устойчив к влиянию интерференции и поэтому отношение сигнал/шум спектральных плотностей мощности (СПМ) этих же сигналов и их отражений достигает 30–40 дБ. Полученные результаты указывают на преимущества анализа ЧМ-сигналов и их эха в спектральной области.

Есипов И.Б. «Семинар “Актуальные проблемы акустики – успехи акустики 2019” Научного совета РАН по акустике» Акустический журнал, 65, № 6, с. 861-862 (2019)

«Лев Аронович Островский (к 85-летию)» Акустический журнал, 65, № 6, с. 863-864 (2019)

11 декабря 2019 г. исполняется 85 лет выдающемуся ученому, доктору физ.-мат. наук, профессору Льву Ароновичу Островскому, крупнейшему специалисту в области радиофизики и акустики. Результаты Л.А. Островского отражены в 300 статьях, учебных пособиях и монографиях. Л.А. Островский многие годы преподавал в Нижегородском государственном университете. Среди его учеников более 20 докторов и кандидатов наук, которые работают в России, США, Австралии, Англии и Израиле.