Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

07.01 Звук в глубоком море, подводный звуковой канал

 

Луньков А.А., Петников В.Г., Шатравин А.В. «Распространение широкополосных звуковых сигналов в области берегового клина при наличии неподвижного ледового покрова» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 340-345 (2023)

Анализируются результаты натурного эксперимента в озере Байкал по измерению кратковременных вариаций времени (длительности) распространения звуковых сигналов на стационарной акустической трассе в береговом клине при наличии неподвижного сплошного ледового покрова. Проведен анализ возможных физических причин наблюдаемых вариаций. Полученные результаты позволяют оценить возможную точность акустического позиционирования подводных аппаратов подо льдом.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 340-345 (2023) | Рубрики: 07.01 07.02 07.07 07.14

 

Аксенов С.П., Кузнецов Г.Н. «Фазо-энергетические инварианты в звуковых полях глубокого и мелкого моря» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 541-546 (2023)

Для анализа свойств фазо-энергетического инварианта (ФЭИ), представленного в виде отношения эффективной групповой к эффективной фазовой скорости (ЭГС / ЭФС) исследуется амплитудно-фазовая структура звукового давления (ЗД). Анализ градиента фазы ЗД в двумерных областях «расстояние–глубина» и «расстояние–частота» выполнен в глубоком и мелком море и позволил установить связь между ФЭИ и интерференционным инвариантом (ИИ) С.Д. Чупрова. Показано, что зависимости ФЭИ, ЭФС и ЭГС от расстояния определяются типом доминирующих нормальных волн и существенно изменяются при переходе из ближней зоны освещенности (БЗО) в зону тени (ЗТ) и в дальнюю зону освещенности (ДЗО). В зоне тени ЭФС и ЭГС заметно отличаются от средней скорости звука в воде, но практически равны ей в зонах с доминирующими водными модами. Установлено, что зоне тени инвариантные зависимости ЭФС и ЭГС от расстояния дают возможность выполнять высокоточное пеленгование и оценку расстояний до источников.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 541-546 (2023) | Рубрики: 07.01 07.02

 

Аксенов С.П., Кузнецов Г.Н. «Амплитудно-фазовые характеристики полигармонического сигнала в глубоком и мелком море» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 547-552 (2023)

Проведено сравнение эффективности когерентного и некогерентного сложения компонент полигармонического сигнала (ПГС), создаваемого широкополосным источником в глубоком или мелком море. Структура интерферограмм амплитуды и фазы этих сигналов на плоскости «расстояние–частота» зависит от координат расположения источника и приемника. Когерентное сложение отдельных гармонических сигналов (ГС) наиболее эффективно на расстояниях, на которых фазы ГС максимально близки друг к другу – в зонах интерференционных максимумов ближней и дальней зон акустической освещенности, где доминируют «слабодисперсионные» водные моды. В зоне тени глубокого моря, а также в мелком море, где определяющим является вклад мод с ярко выраженной дисперсией, эффективность когерентного сложения компонент ПГС – существенно ниже. Даются рекомендации по применению разработанного метода в звукоподводной связи.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 547-552 (2023) | Рубрики: 07.01 07.02

 

Aksenov S.P., Kuznetsov G.N. «Interference Invariants in Hydroacoustic Field Maxima in Deep Water» Acoustical Physics, 70, № 1, с. 105-115 (2024)

Chuprov’s interference invariant (II) well describes the properties of a sound field in shallow water. However, the question of how applicable Chuprov’s II concept is to deep water, where the patterns of sound field decay with distance are more complex has been insufficiently studied. Therefore, the authors studied the II properties in the near and far fields of acoustic illumination, as well as in the shadow zone. A new definition of the invariant was proposed and studied, and its characteristics were compared with Chuprov’s II as a function of distance, reception and emission depths, and summer or winter propagation conditions. The new invariant is called the phase-energy invariant (PEI), since orthogonal components of the phase gradient are used to describe the spatial sound energy distribution. The stability of the new invariant, its independence on different influencing factors, and its natural change with distance from zero to one are shown. It has been established that in winter conditions, at almost all distances, the PEI is equal to unity, and the II does not have stable values and varies jumpwise over a very wide range. In summer conditions, in the shadow zone, with increasing distance, the PEI increases, just like the II, from close to zero to one. In the near and far fields of acoustic illumination, the PEI is approximately equal to unity, and the II in these zones, both in summer and winter, is characterized by unlimited oscillations, caused by division by a value close to zero. It is shown that the definition of PEI is valid both in single-mode waveguides and in free unbounded space with a dispersive medium.

Acoustical Physics, 70, № 1, с. 105-115 (2024) | Рубрики: 07.01 07.16 07.20

 

Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. «Модели распространения акустических сигналов и шумов в океанических волноводах с взволнованной поверхностью и эффективность пространственной обработки сигналов» Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 66, № 12, с. 1068-1093 (2023)

Для акустических волноводов с нерегулярной свободной границей исследуется эффективность пространственной обработки сигналов на апертуре вертикальной и горизонтальной антенных решёток. Основное внимание уделяется совместному использованию статистических моделей сигнала и шума, генерируемого вблизи границы волновода дипольными источниками, и оптимальных алгоритмов обработки частично когерентных сигналов. Предлагаемые модели сигнала и шума учитывают эффекты многократного рассеяния акустических мод. На основании полученных теоретических результатов проведены компьютерные расчёты коэффициента усиления антенных решёток различной ориентации для океанического волновода с взволнованной поверхностью и регулярными параметрами, характерными для мелкого моря. Анализируются зависимости коэффициентов усиления антенной решётки от дистанции и скорости ветра для различных алгоритмов пространственной обработки. Обсуждается влияние на эти результаты межмодовых корреляций сигнала и статистической модели шума.

Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 66, № 12, с. 1068-1093 (2023) | Рубрика: 07.01

 

Львов К.П. «Интерактивные приложения инженера-гидроакустика» Гидроакустика, № 56, с. 11-18 (2023)

Рассмотрено прикладное программное обеспечение (приложения) по распространению звука в Мировом океане. Приложения ориентированы на инженеров-гидроакустиков и производят расчеты по данным термохалинных полей: вертикального распределения скорости звука, среднегармонического значения скорости звука, поглощения звука, а также коррекции эхолотовой глубины на основе оцифрованных таблиц Картера, глубины по давлению и широте, давления по глубине и широте. Приложения разработаны в среде операционной системы WINDOWS с графическим интерфейсом GUI. Приведены снимки экранов работы приложений. Одно из приложений использует ежедневные данные термохалинных полей системы усвоения океанографических данных ГМЦ РФ, другое помесячные данные термохалинных полей электронного атласа WOA18. Приложения используют формулы стандарта TEOS-10, формулу Чена–Миллеро (1977) и электронные таблицы Картера. В статье кратко изложены алгоритмические аспекты компьютерных интерактивных приложений.

Гидроакустика, № 56, с. 11-18 (2023) | Рубрики: 07.01 07.20 07.21 07.22

 

Разживин В.В., Тагильцев А.А., Безответных В.В., Лебедев М.С., Войтенко Е.А., Голов А.А., Моргунов Ю.Н. «Гидроакустический комплекс для термометрии мезомасштабных океанологических процессов» Подводные исследования и робототехника, 36, № 4, с. 52-62 (2023)

Работа посвящена вопросам практического применения гидроакустических методов дистанционного измерения температурных параметров морской среды на трассах значительной протяженности (от сотен до тысяч километров), охватывающих участки шельфа, материкового склона и область глубинного подводного звукового канала. Разработанный для реализации этих методов низкочастотный гидроакустический комплекс основан на синхронизированном излучении и приеме фазоманипулированных сигналов с определением дистанции и времени пробега звука по ней для последующего расчета скорости звука и связанного с ней искомого параметра – средней температуры на акустической трассе. В статье даются сведения о физических и методических предпосылках технической реализации натурного эксперимента, осуществленного в Японском море в 2022 году. Приведены технические решения элементов комплекса, выполнена оценка чувствительности и погрешности используемого метода акустической термометрии. Результаты выполненной работы направлены на увеличение дальности действия и повышение разрешающей способности гидроакустического комплекса, что определяет его применимость для мониторинга мезомасштабных процессов в морском или океаническом бассейне, а также как инструмента для оценки климатических изменений.

Подводные исследования и робототехника, 36, № 4, с. 52-62 (2023) | Рубрики: 07.01 07.16 07.17 07.20