Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

07.16 Акустические измерения параметров океана, дистанционное зондирование, обратные задачи, акустическая томография

 

Голов А.А., Моргунов Ю.Н., Петров П.С. «Исследование вариаций эффективных скоростей звука на разных горизонтах приёма в глубоком море при излучении сигнала из шельфовой зоны» Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 57-62 (2019)

Исследования взаимодействия гидроакустических и гидрофизических полей в слоистой водной среде при сложном рельефе дна актуальны при решении задач прикладной гидроакустики. В важных для практики случаях требуется проведение специальных экспериментов, направленных на выявление особенностей формирования акустических полей, которые могут повлиять на эффективность функционирования гидроакустических комплексов и систем на подводных объектах. Особенно это важно при проведении разработок систем позиционирования и управления АПА, функционирующих в сотнях километров от источников навигационных и информационных сигналов, размещаемых вблизи береговой черты.

Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 57-62 (2019) | Рубрики: 07.01 07.16

 

Гончаренко Б.И., Веденев А.И., Медведева Е.В., Шуруп А.С. «Использование информации о скалярно-векторных характеристиках акустического поля при восстановлении параметров мелкого водоема» Доклады XVII школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских "Акустика океана", совмещенной с XXXIII сессией Российского Акустического общества, с. 85-90 (2020)

Приводятся результаты экспериментов, проведенных с использованием комбинированных приемных модулей, осуществлявших регистрацию давления и трех взаимно ортогональных проекций колебательной скорости. Измерения проводились в различных гидрологических условиях – в устье реки и вдали от береговой линии. Сравнение экспериментальных результатов и данных численного моделирования демонстрирует возможность оценки параметров волновода по данным в виде пространственного затухания скалярно-векторных характеристиках акустического поля. Ключевые слова: методы измерения векторной фазы, пространственное затухание звука на мелководье, векторный приемник, газонасыщенные осадки

Доклады XVII школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских "Акустика океана", совмещенной с XXXIII сессией Российского Акустического общества, с. 85-90 (2020) | Рубрики: 07.02 07.15 07.16 07.18

 

Сабиров И.Р., Сергеев С.Н., Шуруп А.С. «Выделение акустических мод методами шумовой интерферометрии в зависимости от расстояния между приемными гидрофонами» Доклады XVII школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских "Акустика океана", совмещенной с XXXIII сессией Российского Акустического общества, с. 163-168 (2020)

Рассматривается возможность выделения мод, то есть идентификации их номеров и оценки параметров, которые могут быть использованы для решения обратной задачи восстановления характеристик волновода, при различном расстоянии между одиночными гидрофонами. В качестве исходных данных рассматривается корреляция шумовых сигналов от естественных источников моря (шумовая интерферометрия). Когда волноводная дисперсия позволяет распространяющимся модам разделиться (большое расстояние между гидрофонами), происходит выделение отдельных мод из спектрограммы взаимной корреляционной функции шумов. В случае небольших расстояний между гидрофонами используется обнаруженная авторами возможность оценки критических частот мод на основе скачков фазы функции взаимной корреляции шумов. Ключевые слова: выделение акустических мод, шумовая интерферометрия, шумы, гидрофоны, частоты мод, методы гидроакустики

Доклады XVII школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских "Акустика океана", совмещенной с XXXIII сессией Российского Акустического общества, с. 163-168 (2020) | Рубрики: 07.02 07.15 07.16 07.18

 

Буланов В.А., Бугаева Л.К. «Влияние пузырьков в приповерхностном слое моря на затухание звука и структуру акустического поля» Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 29-33 (2019)

В настоящее время накоплен большой материал по затуханию звука в океане. Предложены эмпирические зависимости, аппроксимирующие экспериментальные результаты. Наиболее известны зависимости, предложенные Шихи и Хале, Уриком, Киблуайтом, Денхемом и Баркером, Торпом, Франсуа и Гаррисоном, Вадовым. Основные механизмы затухания низкочастотного звука на больших дистанциях связаны с поглощением звука в морской воде, обусловленными релаксационными процессами при преобразовании энергии звука во внутренние степени свободы растворенных солей, в основном, магния и бора. Вовлечение пузырьков в толщу морской воды динамикой движений в поверхностных волнах приводит к появлению пузырьковых облаков, которые при сильном ветре могут достигать значительных глубин в десятки метров. Пузырьки оказывают значительное влияние на акустические свойства воды, приводя, в том числе, к избыточному поглощению и рассеянию звука. Существуют противоречивые мнения о вкладе приповерхностного слоя пузырьков в затухание низкочастотного звука в океане. В работе было сделано заключение, что слой пузырьков слабо влияет на затухание звука в море вплоть до высоких скоростей ветра. В дальнейших работах показано, что вклад пузырьков в затухание звука на частотах от 1 до 8 кГц в условиях мелкого моря может оказаться преобладающим. Ниже проанализировано влияние пузырьков на структуру поля в море с привлечением новых экспериментальных.

Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 29-33 (2019) | Рубрики: 07.05 07.16

 

Буланов В.А., Корсков И.В., Стороженко А.В. «Исследования рассеяния звука с применением донных излучателей» Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 34-39 (2019)

При развитом волнении всегда наблюдается повышенное рассеяние звука, обусловленное газовыми пузырьками, вовлеченными в толщу морской воды динамикой движений в поверхностных волнах. Одновременно в верхнем слое моря наблюдается повышенное рассеяние звука, связанное с наличием планктона. Ниже представлены результаты работы по совершенствованию акустических методов для изучения детальной структуры и динамики верхнего слоя моря с высоким пространственным и временным разрешением. Проведение долговременных исследований рассеяния звука на планктоне и других микронеоднородностях морской среды в бухте Витязь залива Петра Великого Японского моря с применением акустических донных систем позволило определить вариации рассеяния звука, связанного с наличием пузырьков и суточных вариаций планктона в толще моря. Удалось также провести детальные морские исследования при различных погодных условиях. Были подготовлены новые акустические донные системы с инвертированными высоконаправленными эхолокаторами для исследований в верхнем слое моря, которые установлены в бухте Витязь залива Петра Великого Японского моря. Это позволило получить новые данные о суточных вариациях коэффициента рассеяния звука и связанных с ними вариациях распределения биомассы в форме зоо и фитопланктона в толще моря.

Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 34-39 (2019) | Рубрики: 07.05 07.16

 

Буланов В.А., Корсков И.В., Попов П.Н. «Акустическая нелинейность верхнего слоя моря и способы ее измерения» Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 40-45 (2019)

Задача исследования нелинейных характеристик верхнего слоя моря возникла в связи с необходимостью создания экспериментальных методов диагностики микронеоднородных жидкостей естественного происхождения. Акустическая нелинейность морской воды в значительной мере связана с наличием в ней мелкомасштабных неоднородностей типа газовых пузырьков, планктона, различных взвесей естественного и искусственного происхождения и других включений и их концентрацией. В последнее время стало ясно, что наряду с традиционными линейными методами акустической диагностики океана возникла необходимость разработки других, более совершенных методов. Таковыми оказались, прежде всего, нелинейные методы, а также методы, использующие анализ более тонких, нестационарных эффектов рассеяния и распространения звука в микронеоднородных средах. В настоящей работе проводились экспериментальные исследования структуры и динамики мелкомасштабных неоднородностей деятельного слоя моря методами акустического зондирования на основе обратного рассеяния звука и зондирования с применением опускаемого зонда для измерения нелинейных характеристик морской воды. Такие характеристики акустического поля, как коэффициент поглощения звука, нелинейный акустический параметр, коэффициент рассеяния и скорость звука, тесно связаны с наличием микронеоднородностей в морской воде, содержащей различные фазовые включения (пузырьки, твердые и мягкие взвеси, зоо и фитопланктон, и т.п.).

Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 40-45 (2019) | Рубрики: 07.05 07.16

 

Дюльдина Н.И. «Акустическое зондирование крупномасштабных неоднородностей океана движущимся источником» Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 86-90 (2019)

Большинство опытов по изучению влияния неоднородностей океана различных масштабов на формирование звукового поля вдоль трасс распространения сигналов было выполнено по схеме фиксированный приемник – перемещающийся вдоль трассы источник. Максимальные возмущения сигналов, естественно, вызывают крупномасштабные неоднородности океана (фронтальные зоны, синоптические вихри, течения) с характерными масштабами сотни километров по горизонтали и сотни метров в вертикальной плоскости. При проведении численных расчетов источник располагают в начале трассы, в фиксированной точке, вне зависимости от того, как в реальности был проведен эксперимент, ссылаясь на принцип взаимности. Обосновывать результаты экспериментов подобными расчетами абсолютно некорректно.

Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 86-90 (2019) | Рубрики: 07.16 07.20

 

Половинка Ю.А., Максимов А.О. «Новые методы и системы акустического мониторинга газожидкостных потоков» Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 165-169 (2019)

Проведен анализ известных методов и устройств, используемых в составе систем экологического мониторинга и охраны водных акваторий, а также описаны новые, акустические методы и варианты устройств, функционирующие на их основе. Методы и устройства разрабатываются в ТОИ ДВО РАН в рамках фундаментальных исследований закономерностей акустики многофазных сред, применительно к особенностям процессов и технической инфраструктуры добычи, транспортировки и переработки углеводородов в природно-климатических условиях Дальневосточного федерального округа (ДФО).

Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 165-169 (2019) | Рубрика: 07.16

 

Самченко А.Н., Пивоваров А.А., Швырев А.Н., Ярощук И.О. «Низкочастотные экспериментальные акустические исследования на шельфе Японского моря (залив Петра Великого)» Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 189-194 (2019)

Гидроакустические экспериментальные работы проводятся в заливе Петра Великого лабораторией статистической гидроакустики ТОИ ДВО РАН в комплексе с изучением гидрологической ситуации и геоакустических свойств дна. Гидрологические работы проводятся с 2009 года. Создана геоакустическая модель залива Петра Великого. В экспериментах используются низкочастотные гидроакустические излучатели 22 Гц, 33 Гц, 230–250 Гц, 310–340 Гц и 420–520 Гц и автономные донные акустические станции в качестве приемных систем. Акустические исследования на шельфе сопровождаются гидрологическими измерениями гидрофизических процессов в водной толще. Мониторинг осуществляется пространственно-распределенным гидрологическим комплексом. Система состоит из автономных регистраторов температуры и/или гидростатического давления. Решались изучения распространения низкочастотных акустических сигналов на океаническом шельфе и статистического оценивания подводных сигналов на фоне шумов моря.

Одиннадцатый Всероссийский симпозиум "Физика геосфер "Владивосток, 09–14 сентября 2019 г., с. 189-194 (2019) | Рубрики: 07.16 07.19

 

Дмитриев К.В., Сергеев С.Н., Шуруп А.С. «Пассивная томография океана методом шумовой интерферометрии» Доклады XVII школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских "Акустика океана", совмещенной с XXXIII сессией Российского Акустического общества, с. 91-100 (2020)

Шумовая интерферометрия – сравнительно новый и многообещающий подход к восстановлению параметров акватории (скорость звука, течения) и, в случае мелкого моря, – некоторых характеристик дна в пассивной гидроакустической схеме. Основным преимуществом подхода, делающим его привлекательным для возможного практического использования, является относительная дешевизна. Во-первых, для него не требуются излучающие системы, а во-вторых, прием может осуществляться одиночными гидрофонами, а не многоэлементными антеннами. Вместе с тем, непосредственное использование метода ставит ряд вопросов, без ответа на которые шумовая интерферометрия не выйдет из постановочной стадии. В работе авторы анализируют современное состояние исследований в данной области и приводят результаты как теоретического характера, так и обработки данных различных экспериментов, в том числе собственных, на шельфе Белого моря.

Доклады XVII школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских "Акустика океана", совмещенной с XXXIII сессией Российского Акустического общества, с. 91-100 (2020) | Рубрики: 07.16 07.18

 

Красулин О.С., Шуруп А.С. «Применение функционально-аналитического алгоритма для решения трехмерной задачи томографии океана» Доклады XVII школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских "Акустика океана", совмещенной с XXXIII сессией Российского Акустического общества, с. 122-127 (2020)

Рассматривается численная реализация схемы модовой томографии океана, основанная на решении функционально-аналитического алгоритма Новикова–Сантацесариа. Рассматриваемый подход не требует построения матриц возмущений, организации итерационных процедур, а также применения регуляризующих алгоритмов, что выгодно отличает его от известных подходов к решению задачи акустической томографии океана. Исследуется устойчивость рассматриваемого алгоритма к шумам при работе в многочастотном режиме. Ключевые слова: модовая томография океана, обратные задачи рассеяния, функциональный алгоритм, адиабатическое приближение

Доклады XVII школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских "Акустика океана", совмещенной с XXXIII сессией Российского Акустического общества, с. 122-127 (2020) | Рубрики: 07.16 07.18