Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

07.07 Скорость, затухание, рефракция и дифракция

 

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

 

Сидоров Д.Д., Луньков А.А., Петников В.Г. «Модовая структура широкополосного звукового поля в мелководном волноводе с неоднородным водоподобным дном» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 262-267 (2023)

В рамках численного моделирования рассматривается широкополосное звуковое поле на частотах 50–500 Гц, формируемое точечным источником в шельфовой зоне глубиной около 30 м в переходной области между акустически мягким и акустически жестким дном. Трасса распространения звука ориентирована либо вдоль границы раздела между двумя типами дна, либо поперёк. Для расчетов звукового поля используется модовое описание и параболические уравнения. Продемонстрировано заметное влияние морского дна на характеристики акустического поля, зависящее от частоты и направления распространения звуковых волн по отношению к границе раздела. Показано, что на частотах 50–70 Гц (в одномодовом режиме) при распространении звука вдоль переходной области проявляется горизонтальная рефракция, которая приводит к значительному увеличению регистрируемой амплитуды импульса (до 65 дБ). При поперечном распространении на частотах более 100 Гц вследствие межмодового взаимодействия возникает модуляция амплитуд мод в частотной области.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 262-267 (2023) | Рубрики: 07.02 07.07 07.21

 

Сорокин М.А., Петров П.С., Каплуненко Д.Д., Голов А.А., Моргунов Ю.Н. «О горизонтальной рефракции звука при распространении через синоптический вихрь» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 277 (2023)

Точность решения задач акустической дальнометрии ключевым образом зависит от полноты поля скорости звука вдоль акустической трассы. Зачастую неоднородности поля скорости звука в океане существенно влияют на траектории распространения звука, что приводит к т.н. задержкам модальных компонент акустического сигнала. В работе рассматривается влияние синоптического вихря на лучевые траектории модальных компонент импульсного акустического сигнала. Произведена оценка удлинения лучевых траекторий относительно геодезической линии, соединяющей источник акустических сигналов и приемник. Показано влияние крупномасштабных гидрологических неоднородностей на время распространения модальных компонент акустического сигнала. Учет данного явления позволит повысить точность решения задач дальнометрии, поскольку даже в случае наличия на акустической трассе синоптического вихря по-прежнему возможно провести практически однозначное соответствие между пиками импульсной характеристики и теоретически рассчитанными временами прихода модальных компонент акустического сигнала, что является очевидным практическим применением такого подхода.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 277 (2023) | Рубрики: 04.03 07.07

 

Есипов И.Б., Попов О.Е., Кенигсбергер Г.В., Поддубняк В.Я., Михеев В.И., Нешенко И.П. «Влияние батиметрической рефракции на структуру сигналов и азимуты прихода в точку приема» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 346 (2023)

The results of an experimental research of bathymetric refraction during the propagation of acoustic signals in a coastal wedge with a complex bottom relief near the Black Sea coast of Abkhazia are presented. Two receiving systems were used. The first, at a depth of 4 m, consisted of four receivers located at the corners of the tetrahedron with a side of 1 m, the second, installed from the first, about 36 m to the bottom to a depth of 24 m in the form of a rectangle with four receivers with distances between them about 0.7 m. Both systems made it possible to measure azimuths and slip angles of signals. Linear-frequency modulated pulses were emitted in the frequency band 4–9.5 kHz with a duration of 0.03 s. For three distances of 500, 1000 and 2000 m and for different azimuths in relation to the receivers, a series of signals were emitted. Due to the presence of upper almost homogeneous layer about 20 m thick, direct signals without reflections from the bottom were the first to arrive. The azimuths of these signals were close to the true azimuths of the sound source. The signals coming later propagated with a reflection from the bottom. The most striking manifestation of bathymetric refraction was observed at a distance of 2000 m, when the arrival following the direct signal with an interval of 0.002 s differed in azimuth by 23 degrees. The results of statistical processing in the form of azimuth histograms for various azimuths and distances to receivers are presented.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 346 (2023) | Рубрики: 04.03 07.02 07.07

 

Дегтяр А.Д., Маленко Ж.В., Ярошенко А.А. «Изменчивость скорости звука в Черном море» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 359 (2023)

Скорость звука является важнейшей первичной акустической характеристикой водной среды, определяющей условия распространения в ней акустических колебаний. Среднее значение скорости звука у поверхности по акватории Черного моря изменяется от 1458 до 1514 м/с. Максимальное значение скорости звука у поверхности (июль–август) 1507–1514 м/с, а минимальное (январь–март) 1463–1458 м/с. Значительная изменчивость скорости звука от 1440 до 1520 м/с в слое воды 0–75 м обусловлена изменчивостью температуры воды, а менее интенсивная изменчивость от 1455 до 1472 м/с в слое 75–150 м обусловлена влиянием солености. Ниже 200 м скорость звука практически постоянна (от 1469 до 1502 м/с). Для решения задач о распространении звука важно не абсолютное значение скорости звука, а зависимость скорости от глубины – профиль скорости звука. В работе приводятся среднемесячные профили температуры и скорости звука для центральной части Черного моря до глубины 200 м. Летом температура воды в верхних слоях увеличивается, а с нею увеличивается и скорость звука. С увеличением глубины происходит понижение температуры, а, следовательно, и уменьшение скорости звука. На глубине 40 м наблюдается минимум скорости звука. С увеличением глубины происходит повышение температуры, а, следовательно, и повышение скорости звука. Ниже 100 м температура практически постоянна и не зависит от сезонных изменений и сохраняется постоянной в течение всех времен года, а, следовательно, и профиль скорости звука для данного места не меняется, так как на больших глубинах он определяется лишь ростом гидростатического давления. Во время зимних месяцев температура воды у поверхности понижается, а частые шторма приводят к перемешиванию водных масс. В результате слой скачка температуры и ПЗК исчезают (январь–март). В ноябре–декабре возможно образование двухосевого ПЗК. Одна ось канала находится на поверхности, а другая на глубине. В апреле ось ПЗК находится на глубине 35 м, в мае–сентябре на 40 м, в декабре на 45 м, ноябре–декабре на 50 м. Ниже 120 м профиль скорости звука практически постоянен.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 359 (2023) | Рубрики: 04.07 07.05 07.07 07.20

 

Львов К.П. «Оценки скорости звука в Ладожском озере» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 360-365 (2023)

Рассмотрены оценки вертикального распределения скорости звука глубоководного района Ладожского озера для июня–августа. Район с глубинами 140–230 м расположен восточнее выхода из зал. Найсмери, юго-восточнее м. Куркиниеми. Средняя минерализация основной водной массы Ладожского озера составляет ∼0.064 г/кг (2019 г.) и обладает малой пространственной и временной изменчивостью. Наибольшие значения средней температуры верхнего слоя воды достигают в начале августа ≈16°С. На глубине – холодная 4-градусная вода, т.н. 4-градусная изотерма, максимум плотности пресной воды. Расчеты скорости звука выполнены по in situ измерениям температуры как функции глубины по данным института озероведения РАН. Использовались формулы Чена и Миллера (1977 г., 1986 г.), формула ВНИИФТРИ (2002 г.) и упрощенная формула. Приведены статистические характеристики сравнения на 41 горизонте (0, 5, 10, …., 190, 195, 200 м) – среднее отклонение, среднеквадратичное отклонение, наибольшие отрицательные и положительные отклонения. Для сравнения приведены графики профилей вертикального распределения скорости звука in situ измерений гидроакустическим измерителем скорости звука miniSVP.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 360-365 (2023) | Рубрики: 04.07 07.07 07.20