Гулин О.Э., Ярощук И.О., Коротченко Р.А. «О средней интенсивности поля и отдельных мод низкочастотного звукового сигнала в мелководном волноводе со статистически неровной донной границей» Акустический журнал, 70, № 4, с. 517-535 (2024)

Для низкочастотного звукового сигнала, распространяющегося в горизонтально-неоднородном волноводе мелкого моря, на основе статистического моделирования в рамках метода поперечных сечений исследовано влияние флуктуирующей границы раздела между водным слоем и жидкими донными осадками. Моделирование проведено для гидрологических условий, во многих ситуациях, соответствующих мелководным зонам шельфа российских арктических морей. Особенностью этих акваторий является присутствие почти однородного водного слоя, лежащего на слабо консолидированных донных осадках с разнообразными характеристиками, в том числе с высокой степенью газонасыщенности. Изучена зависимость средней интенсивности звукового сигнала и составляющих его отдельных мод от параметров задачи: характерного масштаба флуктуаций границы раздела и импеданса этой границы, определяющего ее пропускающие свойства. Показано, что влияние флуктуаций батиметрии на среднюю интенсивность акустических мод имеет свои особенности по сравнению с влиянием случайных объемных неоднородностей скорости звука в водном слое и осадках, установленным ранее. Так, донные шероховатости относительно небольшого масштаба приводят в среднем к усилению затухания звукового сигнала при распространении в волноводе, причем это может происходить на сравнительно небольших расстояниях от источника. Увеличение отражательной способности неровной донной границы ослабляет эффект повышенного затухания звука так, что для типичных значений скорости звука в дне затухание на дистанциях 10–20 км от источника мало отличается от такового для невозмущенной горизонтальной границы.

Григорьева Н.С., Легуша Ф.Ф., Сафронов К.С. «Интерференция эхосигналов от сферических рассеивателей, находящихся вблизи дна» Акустический журнал, 70, № 3, с. 13-21 (2024)

Изучено влияние дна на эхосигнал от сферических рассеивателей. Дно моделируется жидким поглощающим полупространством. Излучатель/приемник расположены в водном полупространстве. Расстояние между излучателем/приемником и рассеивателем предполагается большим по сравнению с длинами акустических волн в воде и дне. Численные результаты получены для акустически жестких сферических рассеивателей одного и того же радиуса. Взаимодействие между рассеивателями не учитывается. Эхосигнал от одной сферы в широком диапазоне частот вычисляется с помощью метода, предложенного в работах R.H. Hackman и G.S. Sammelmann, важным этапом в реализации которого является вычисление коэффициентов рассеяния сферы. В статье для их вычисления используются асимптотические формулы, полученные с помощью метода перевала. Полученные асимптотические выражения для коэффициентов рассеяния сферы позволяют существенно сократить число слагаемых в формуле для функции формы эхосигнала.

Глущенко М.Ю., Кузькин В.М., Матвиенко Ю.В., Пересёлков С.А., Хворостов Ю.А., Ткаченко С.А. «Голографический метод локализации шумового подводного источника в мелком море» Акустический журнал, 70, № 3, с. 67-77 (2024)

Приведены результаты высокочастотного эксперимента по обнаружению и определению пеленга малогабаритного шумового подводного источника звука, который проводился в мелководной акватории Черноморского побережья. Прием шумоизлучения источника осуществлялся тремя одиночными векторно-скалярными приемниками, расположенными на дне. С применением голографической обработки выполнены обнаружение и определение пеленга движущегося подводного источника на фоне интенсивного судоходства в акватории проведения эксперимента. Приведены оценки входного отношения сигнал/помеха.

Кузнецов Г.Н., Степанов А.Н. «Инвариант Чупрова для векторно-скалярных полей мультипольных источников в мелком море» Акустический журнал, 70, № 3, с. 78-90 (2024)

В плоскопараллельном волноводе Пекериса выполнено расчетно-теоретическое исследование свойств известного волноводного инварианта С.Д. Чупрова (ИЧ). В отличие от более ранних работ, в которых в качестве источника использовались преимущественно ненаправленные (монопольные) источники, и изучались поля звукового давления (скалярные поля), в данной работе исследуются не только скалярные, но и векторные поля, образованные в волноводе направленными - комбинированными мультипольными источниками, обладающими направленностью как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Получено дифференциальное уравнение, позволяющее достаточно точно рассчитать значения ИЧ при различных условиях распространения сигналов и различных глубинах расположения источников и приемников. Это позволяет более простым, чем «полное компьютерное моделирование», способом прогнозировать инвариантность (устойчивость) ИЧ при вариации как гидрофизических условий в волноводе, так и геометрии эксперимента. Показано, что направленность источников в горизонтальной плоскости практически не влияет на свойства ИЧ, а направленность в вертикальной плоскости приводит к смещению веерной структуры полей амплитуд сигналов, но слабо влияет на значения ИЧ. Аналогичным образом изменяются свойства веерной структуры при использовании вертикальных проекций вектора колебательной скорости - несмотря на то, что для расчета ИЧ используется другое, отличное от скалярных полей аналитическое соотношение, значение ИЧ близко к (+1) на всех частотах и расстояниях, кроме тех, на которых возникают новые моды или же дислокации. На этих частотах и в этих зонах возникают знакопеременные выбросы с различными знаками и величинами. Делается вывод, что устойчивость ИЧ позволяет применять алгоритмы обработки сигналов, разработанные для скалярных полей и ненаправленных источников, к векторно-скалярным полям, сформированным, в том числе с использованием направленных источников.

Назаренко Ю.В., Сидоров Д.Д., Петников В.Г., Писарев С.В., Луньков А.А. «О точности оценок расстояния по времени распространения звуковых сигналов на арктическом шельфе» Акустический журнал, 70, № 3, с. 101-109 (2024)

В рамках численного моделирования проводятся оценки точности определения расстояния между подводными источниками и приемниками звука, находящимися на расстоянии в несколько километров друг от друга в Карском море в осенний период времени. Предполагается, что основным источником возможных ошибок при определении расстояния является отсутствие точных данных о вертикальном профиле скорости звука на трассе распространения акустических сигналов. Проанализированы данные сентября и ноября, в интервале между которыми имеют место существенные изменения профиля, когда вертикальный градиент скорости звука изменяется от отрицательных значений до положительных. Характерные значения вариаций скорости звука получены при статистической обработке гидрологических данных, взятых из базы World Ocean Database. Полученные результаты важны для анализа возможностей подводной акустической навигации.

Луньков А.А., Шерменева М.А. «Оценка расстояния до сосредоточенной неоднородности на акустической трассе в мелком море при наличии фоновых возмущений» Акустический журнал, 70, № 4, с. 566-581 (2024)

Рассматривается задача оценки положения сосредоточенной неоднородности на стационарной акустической трассе, организованной между одиночным источником звука и вертикальной приемной антенной в мелководном волноводе в присутствии фоновых возмущений. В качестве модельных неоднородностей выбираются локальное поднятие дна и солитоноподобная внутренняя волна. Расстояние от источника до неоднородности предлагается определять путем кепстрального анализа амплитуды первой волноводной моды, выделяемой на антенне, с предварительной деформацией частотной оси. С помощью численного моделирования изучается устойчивость этого подхода при наличии нескольких сосредоточенных неоднородностей или дополнительных возмущений: наклон дна, фоновые внутренние волны, ветровое волнение, неровности дна. Приводятся оценки отношения сигнал/шум, которое требуется для реализации предлагаемого подхода.

Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. «Совместное влияние ветрового волнения и внутренних волн на когерентность низкочастотных акустических сигналов и эффективность их пространственной обработки в мелком море» Акустический журнал, 70, № 4, с. 592-607 (2024)

Аналитически и численно исследуется совместное влияние случайных внутренних волн и развитого ветрового волнения на когерентность и эффективность пространственной обработки узкополосных акустических сигналов в мелком море. Предложена теоретическая модель для корреляционной матрицы многомодового сигнала на апертуре горизонтальной антенной решетки (АР), использующая различие пространственно-временных масштабов флуктуаций акустического поля, обусловленных ветровыми и внутренними волнами. Приведены результаты численного моделирования для гидрологических условий в летний период. Коэффициент усиления антенны анализируется для трех методов пространственной обработки: метода ФАР, метода оптимальной линейной обработки и метода оптимальной квадратичной обработки. Основное внимание уделяется зависимости коэффициента усиления АР от интенсивности ветрового волнения и расстояния R между источником и антенной. Показано, что несмотря на гидрологию летнего типа, ветровое волнение может оказывать существенное влияние на коэффициент усиления горизонтальной антенны в широком диапазоне расстояний R∼10–100 км.