Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

07.15 Подводные шумы, механизмы генерации и характеристики полей

 

Веденев А.И., Кочетов О.Ю., Луньков А.А., Шуруп А.С. «Экспериментальное исследование акустического шумового воздействия судна на воздушной подушке» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 420-426 (2023)

Представлены результаты измерений характеристик воздушного и подводного шума судна на воздушной подушке (СВП) «Каспиан Фалькон», проведенных в Урало-Каспийском канале в период хода рыб на нерест и гнездования птиц весной 2022 г. Измерения проводились с целью оценки шумового воздействия на орнито- и ихтиофауну дельты р. Урал. Отличительной особенностью проведенных экологических исследований было использование приемника колебательной скорости (ПКС) градиентного типа разработки ИОРАН. Важность оценки значений колебательной скорости определяется тем, что слух большой части рыб воспринимает звук не по давлению, а колебанию частиц среды. Полученные в работе оценки уровней подводного и воздушного шума и дистанций до границ зон безопасности для орнито- и ихтиофауны указывают на преимущества использования СВП в районах с повышенными требованиями к экологической безопасности.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 420-426 (2023) | Рубрики: 07.02 07.15 07.18

 

Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. «Влияние ветрового волнения и межмодовых корреляций на эффективность пространственной обработки акустических сигналов в океанических волноводах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 278-283 (2023)

Исследуется влияние межмодовых корреляций на эффективность пространственной обработки сигнала в океанических волноводах со взволнованной поверхностью. Предложен алгоритм расчета корреляционной матрицы сигнала на апертуре горизонтальной антенной решетки (АР), учитывающий интерференционную структуру акустического поля в звуковом канале. Приведены результаты численного моделирования для гидрологических условий Баренцева моря в зимний период.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 278-283 (2023) | Рубрика: 07.15

 

Клячин Б.И. «Низкочастотное шумовое поле глубокого океана над подводной горой» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 403-407 (2023)

Низкочастотное шумовое поле глубокого слоистого океана формируется узким пучком водных лучей. Если в океанической среде существуют значительные горизонтальные неоднородности – это может приводить к сильному искажению траекторий этих водных лучей. В результате, неоднородности среды могут вызвать неоднородности шумового поля. Ранее были рассмотрены неоднородности поля, вызываемые холодными вихрями и разломами дна океана. Одной из наиболее распространенных неоднородностей океана являются подводные горы. В данной работе исследуется влияние такой горы на шумовое поле. Это влияние может быть значительным (искажения поля около 20 дБ, по сравнению со слоистой средой), и не значительным (искажения – не более чем единицы децибел). Обсуждаются особенности океанической среды и горы, которые приводят к этим ситуациям.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 403-407 (2023) | Рубрика: 07.15

 

Консон А.Д., Волкова А.А. «Метод локализации источника широкополосного шумового сигнала горизонтальной линейной антенной в зоне Френеля вблизи границы «вода–воздух»» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 17, № 1, с. 84-94 (2024)

Рассмотрены способы приема широкополосного шумового сигнала горизонтальной линейной протяженной антенной в зоне Френеля вблизи границы среды (поверхности), позволяющие одновременно с обнаружением определять направление, расстояние до источника и глубину его погружения. Исследовано явление, возникающее при нахождении источника и приемника сигнала вблизи границы среды вода-воздух, когда от источника к приемнику приходят два луча (прямой и отраженный от поверхности). Оператор компенсации задержек сигнала, приходящего на M приёмников антенны, дает фокусировку приёмной системы в точку предполагаемого расположения источника. При двухлучевом сигнале это может приводить к появлению двух точек фокусировки в пространстве по расстоянию. Показано, что в зависимости от взаимного расположения источника и приемника фокальные пятна могут быть заметно разнесены по расстоянию или практически сливаться. Для первого случая предложен метод расчета глубины погружения источника при известных расстояниях до двух фокальных пятен. Когда фокальные пятна не разделяются, предложен метод консолидированной обработки сигнала, в котором осуществляют дополнительное сканирование временных задержек по возможным запаздываниям сигнала между лучами, при этом задержка единая на всех элементах антенны. Показано, что при получении максимальной мощности сигнала введенное запаздывание будет функционально связано с глубиной погружения источника, что позволяет в предложенном методе осуществлять совместное определение направления, расстояния и глубины погружения источника. Кроме того, показано, что метод консолидированной обработки позволяет увеличить мощность принимаемого сигнала в точке максимального отклика до 50% относительно традиционного алгоритма приема сигнала горизонтальной линейной антенной в зоне Френеля. Исследование проведено методом компьютерного моделирования. Ключевые слова: гидроакустика, шумопеленгование, зона Френеля, ближняя зона, горизонтальная антенна, консолидированная обработка, расстояние, глубина погружения

Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 17, № 1, с. 84-94 (2024) | Рубрики: 07.15 10.02

 

Сухоруков А.Л., Чернышев И.А. «Численное моделирование работы водометного движителя и параметров гидродинамического следа за подводным объектом» 9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 145-148 (2018)

9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 145-148 (2018) | Рубрики: 04.12 07.13 07.15 07.21

 

Вахрушина Н.С., Дядик А.Н. «Анализ изменения параметров спутной струи подводного объекта» Морской вестник, № 1, с. 14-18 (2024)

Авторы разработали алгоритм и написали программу на языке Mathcad-15. В данной статье рассмотрен только тепловой след от кильватерной струи американской АПЛ типа «Огайо». Как известно, факт обнаружения подводных лодок – главная задача при борьбе с ними. Основное преимущество подводных лодок – скрытность. Энергетическая установка АПЛ по термодинамическим понятиям второго закона обладает определенным КПД преобразования теплоты в работу. При этом предполагается наличие горячего (ядерный реактор) и холодного (забортная вода) источников теплоты. КПД нерегенеративных ЯЭУ подводных лодок достаточно низкий и на номинальном режиме не превышает 20%. Поэтому колоссальная часть вырабатываемой ядерным реактором тепловой энергии теряется в забортной воде и ведет к ее нагреву вблизи АПЛ. Изложенный метод определения перепада температур в кильватерной струе и окружающей морской воде в виде математических зависимостей для анализа характеристик затопленной струи решается аналитически с некоторыми приближениями, в частности рассматривается стационарное автомодельное течение. Другой способ решения поставленной задачи – это решение с использованием программного комплекса Ansys Fluent на суперкомпьютере. Поэтому полученные уравнения решались численно с использованием приближенных зависимостей для конвективного теплообмена закрученной кильватерной струи и окружающей массы забортной воды. Из приведенных расчетных материалов следует, что с увеличением скорости подводного объекта на малошумном ходу растет и длина кильватерного теплового следа. Особенно заметно это проявилось, начиная со скорости подводного хода 7 уз. Вместе с длиной теплового кильватерного следа увеличивается и время до выравнивания температур в струе и окружающей забортной воде, когда ΔT=0. Причем температура забортной воды, хотя и влияет на длину кильватерной струи, однако не так заметно, как скорость подводного хода АПЛ.

Морской вестник, № 1, с. 14-18 (2024) | Рубрики: 04.14 07.11 07.15

 

Ильменков С.Л. «О возможностях численного определения характеристик отражения звука объектами конечных размеров» Морской вестник, № 1, с. 109-111 (2024)

В условиях современной морской деятельности актуальной задачей является развитие методов обнаружения подводных объектов различной природы: рыбных косяков, подводных аппаратов, пловцов и т.п. Эти методы могут служить основой для совершенствования технологий защиты судов, акваторий, береговых сооружений от несанкционированного проникновения. Физическая основа таких методов – решения задач рассеяния звука на телах различных форм и параметров. Строгие аналитические методы решения подобных задач возможны лишь для тел простейших геометрических форм и связаны со значительными математическими и вычислительными трудностями. Реальные рассеиватели имеют в общем случае неаналитическую форму поверхности, которая не может быть отнесена к разряду координатных систем с разделяющимися переменными в уравнении Гельмгольца. Для таких объектов целесообразно применение численных подходов, позволяющих строить приближенные решения с учетом реальных свойств материалов тел и окружающей среды. При решении задач дифракции на упругих телах значительное внимание уделяется тонким упругим цилиндрическим оболочкам как эффективным рассеивателям звука в диапазонах низких и средних звуковых частот. Резонансы отраженных сигналов в этом случае определяются частотой падающей звуковой волны, параметрами жидкой среды и характеристиками объекта. Результаты исследования влияния этих параметров на характеристики отраженного сигнала могут быть использованы, в частности, для идентификации конкретных объектов. В данной статье представлены возможности применения двух из указанных методов (функций Грина и граничных элементов) для рассеивателя неаналитической формы в виде кругового цилиндра (сплошного или полого) конечной длины L, ограниченного по торцам полусферами радиуса a. Такая форма поверхности является весьма типичной для многих реальных технических объектов, в частности, подводных аппаратов. Результаты выполненных в данной статье расчетов характеристик рассеяния для тел с неаналитической формой поверхности демонстрируют свою эффективность и приемлемую для практики точность разработанного численного алгоритма. Дальнейшее развитие и совершенствование рассматриваемого подхода может происходить как в направлении расширения частотного диапазона исследований в сторону более высоких значений волновых размеров, так и применительно к более сложным упругим структурам и оболочечным конструкциям.

Морской вестник, № 1, с. 109-111 (2024) | Рубрики: 04.14 07.11 07.15