Боджона С.Д., Сидоров Д.Д., Луньков А.А. «Моделирование низкочастотного шумового поля на Арктическом шельфе» Акустика среды обитания. Сборник трудов Девятой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2024). Москва, 23–24 мая 2024 г., с. 49-55 (2024)

В рамках численного моделирования с применением широкоугольного параболического уравнения исследовано низкочастотное акустическое поле распределенных (ветровое волнение) и сосредоточенных (морское судно) шумовых источников. Получены диаграммы направленности шумов в горизонтальной и вертикальной плоскости и определена их пространственная изменчивость на мелководном участке Карского моря с неоднородной структурой дна. Продемонстрирована возможность обнаружения областей водоподобных донных осадков по вариациям шума проходящего корабля, регистрируемого вертикальной цепочкой гидрофонов. Результаты исследования являются важными для понимания принципов формирования акустических ландшафтов на арктическом шельфе.

Волощенко Е.В. «Параметрическая излучающая антенна с многокомпонентным сигналом накачки для гидроакустического мониторинга мелководных водоемов» Научное приборостроение, 34, № 2, с. 102-111 (2024)

Рассмотрена возможность изменения эксплуатационных характеристик параметрической излучающей антенны (ПИА) с многокомпонентным сигналом накачки, в частности для повышения энергетического потенциала на формирующихся низкочастотных сигналах кратных частот при неизменной ширине основного лепестка характеристики направленности. Это достигается за счет использования в качестве сигнала накачки фазированных спектральных составляющих, находящихся в полосе пропускания излучающего электроакустического преобразователя, разность частот которых и определяет состав полигармонического низкочастотного сигнала, генерирующегося в водной среде. Данный способ формирования ПИА позволяет увеличить эффективность генерации зондирующих сигналов именно в длинноволновом диапазоне, что актуально при осуществлении измерений параметров движения слоистой морской среды. Особенности формирования широкополосного излучения волн разностной частоты позволяет использовать "бестелесную" ПИА в новом качестве – как инструмент для косвенной оценки степени неровности поверхности моря при проведении измерений гидроусловий на прибрежной акватории.

Волощенко В.Ю. «Нелинейные гидроакустические навигационные системы для беспилотных гидросамолетов» Нелинейная акустика-50. Научно-практическая конференция "Нелинейная акустика-50", Таганрог, 17 декабря 2015 г. Сборник трудов, с. 66-73 (2015). 254 с.

Рассмотрен принцип работы и структурная схема нелинейной ультракороткобазисной гидроакустической навигационной системы, которая позволяет РТК на беспилотном гидросамолете (БГС)-носителе в надводном положении на акватории летного бассейна гидроаэродрома в условиях ограниченной видимости как определять направление на донный источник сигнала с необходимой точностью, так и оценивать его удаленность.

Волощенко П.Ю., Волощенко В.Ю. «Радио- и гидролокационная система наблюдения для обеспечения безопасного взлета и приводнения беспилотных гидросамолетов» Нелинейная акустика-50. Научно-практическая конференция "Нелинейная акустика-50", Таганрог, 17 декабря 2015 г. Сборник трудов, с. 73-80 (2015). 254 с.

Предложено для обеспечения безопасного взлета и приводнения беспилотного гидросамолета (БГС) производить многопозиционный мониторинг как воздушного, так и водного приповерхностных слоев взлетно-посадочной полосы (ВПП) на акватории гидроаэродрома с помощью РЛС и параметрических гидроакустических средств ближнего подводного наблюдения. Рассмотрены конструкции как приемоизлучающих многочастотных антенных устройств, располагаемых на донной поверхности мелководного летного бассейна, так и активных радиолокационных отражателей, устанавливаемых для увеличения их радиолокационной заметности на плавучих навигационных знаках, обозначающих ВПП.

Погребной А.Е. «Характеристики уединенных внутренних волн в Арктике по спутниковым данным» Моря России: от теории к практике океанологических исследований = Seas of Russia: From theory to practice of oceanological research: тезисы докладов Всероссийской научной конференции, Севастополь, 25–29 сентября 2023 г., с. 183-184 (2023)

Погребной А.Е. «Оценка параметров внутренних волн в Арктике пр данным спутниковых радиолокаторов с синтезированной апертурой» Морской гидрофизический журнал, 39, № 1, с. 106-119 (2023)

Цель. Разработана методика расчета параметров уединенных внутренних волн (солитонов, генерируемых полусуточным приливом) на основе их проявлений на поверхности океана при наличии льда. Методы и результаты. Анализировались последовательные зондирования радиолокационных спутников Sentinel-1A и Sentinel-1B к западу от глубоководной части пролива Фрама в августе 2018 г. Идентификация поверхностных проявлений внутренних волн на радиолокационных спутниковых снимках сводится к нахождению тонких светлых полос, вытянутых вдоль волновых гребней. Яркие пиксели, расстояние между которыми меньше визуальной ширины гребней, объединяются в кластеры. Считается, что внутренним волнам, в отличие от льда, соответствуют кластеры с размерами больше порогового значения, для которых анизотропия (отношение полуосей аппроксимирующего эллипса) также велика. Для каждого такого кластера рассчитываются интерполированные пространственные координаты вдоль соответствующего волнового экстремума. На основе предложенной методики оценены горизонтальный размер («длина волны» ∼1,5 км) и фазовая скорость (∼1 м/с) уединенных внутренних волн (солитонов), период следования которых составил ∼24 мин. Скорость распространения лидирующей волны оказалась на 10% выше, чем у следующей за ней. За время между зондированиями (∼48 мин) это приводит к увеличению (красному смещению) «длины волны» между ними от 1,3 до 1,6 км. Рассчитаны также значения радиусов кривизны каждого волнового фронта. Информация о пространственном положении центров кривизны фронтов позволяет судить о предположительном месте генерации анализируемых внутренних волн – подводная банка (80°4′ с. ш., 8°30′ з. д.), глубина над которой менее 20 м. Выводы. Предложенную методику идентификации внутренних волн можно использовать для оценки их кинематических и динамических характеристик.

Боголюбов Б.Н., Бритенков А.К., Касьянов Д.А., Фарфель В.А., Моргунов Ю.Н., Безответных В.В., Войтенко Е.А., Голов А.А., Тагильцев А.А. «Широкополосные низкочастотные излучатели в задачах исследования температурных режимов Японского моря» Акустический журнал, 71, № 1, с. 67-78 (2025)

Рассмотрено применение технических средств и методов низкочастотной гидроакустики для мониторинга изменчивости средних температур подводных звуковых каналов Японского моря. Проведен обзор характеристик линейки разработанных ИПФ РАН мощных гидроакустических излучателей, перспективных для организации протяженных акустических трасс. Приведены результаты измерений электроакустических характеристик низкочастотных гидроакустических излучателей в натурных условиях в эшелоне глубин до 150 м, а также рассмотрено применение указанных излучателей для исследования температурных режимов сопряженных подводных звуковых каналов шельфа и глубокого моря на разномасштабных протяженных трассах в Японском море. На основе обработки экспериментальных данных акустической трассы длиной около 1000 км, полученных в 2022 г., приведены примеры восстановления средних значений температуры воды по данным скорости звука на акустической трассе, проведена оценка чувствительности метода, а также проанализированы достигнутые в эксперименте значения отношения сигнал/шум. Ключевые слова: акустическая термометрия, низкочастотный гидроакустический излучатель, акустическая мощность, подводный звуковой канал, функция корреляции, М-последовательность, последовательности Баркера DOI: 10.31857/S0320791925010085

Бондарева Е.Ю., Чоп Д.А., Безматерных Д.О., Данников А.В., Онищенко К.С. «Применение параметрического гидролокатора для профилирования дна на шельфе и обследования подводных сооружений» Нелинейная акустика-50. Научно-практическая конференция "Нелинейная акустика-50", Таганрог, 17 декабря 2015 г. Сборник трудов, с. 37-45 (2015). 254 с.

Целью работы является исследование частей инженерных сооружений, находящихся под водой, и заиленных объектов. Достижение данной цели возможно благодаря использованию многозадачных гидроакустических систем и комплексов. Одним из наиболее эффективных средств решения данных задач является параметрический гидролокатор. В статье рассмотрена структурная схема данного устройства, а также данные экспериментальных работ по обследованию и контролю подводных частей опор мостов. В заключении приведен анализ экспериментальных данных и возможностей параметрического гидролокатора.

Чоп Д.А., Мищукова М.Е., Обыденная В.А., Бондарева Ж.Д. «Использование параметрических антенн в системах подводного наблюдения для оснащения необитаемых аппаратов» Нелинейная акустика-50. Научно-практическая конференция "Нелинейная акустика-50", Таганрог, 17 декабря 2015 г. Сборник трудов, с. 170-178 (2015). 254 с.

Приводится описание характеристик параметрических антенн, разрабатываемых в Южном федеральном университете на кафедре Электрогидроакустики и медицинской техники и предназначенных для наблюдения подводной обстановки с использованием необитаемых аппаратов. Приводится пример одновременного использования совокупности разрабатываемых параметрических антенн в многофункциональной гидроакустической системе, предназначенной для картографических, промерных, навигационных и поисковых целей.

Тарасов С.П., Пивнев П.П., Воронин В.А., Мищукова М.Е. «Использование параметрических антенн в системах подводной связи для оснащения необитаемых аппаратов» Нелинейная акустика-50. Научно-практическая конференция "Нелинейная акустика-50", Таганрог, 17 декабря 2015 г. Сборник трудов, с. 182-190 (2015). 254 с.

Целью данной работы является решение задач в области экологического, геологоразведческого и инженерного мониторинга объектов, находящихся под водой за счет использования автономных необитаемых подводных аппаратов и систем. В общем контексте рассмотрены характеристики широкополосных параметрических гидроакустических антенн, принцип действия которых основан на использовании эффекта нелинейного взаимодействия акустических волн. Приводятся результаты экспериментальных исследований амплитудно-частотных характеристик широкополосных параметрических антенн.

Тарасов С.П., Пивнев П.П., Воронин В.А. «Низкочастотный параметрический гидролокатор-профилограф для исследования тонкой геологической структуры морского и речного дна» Нелинейная акустика-50. Научно-практическая конференция "Нелинейная акустика-50", Таганрог, 17 декабря 2015 г. Сборник трудов, с. 206-212 (2015). 254 с.

Целью данной работы является проектирование низкочастотного параметрического гидролокатора-профилографа для исследования тонкой геологической структуры морского и речного дна. Представлены результаты расчетов геометрических размеров и основных характеристик антенны и отдельных преобразователей. В заключении приведен анализ результатов экспериментальных исследований модулей антенны.

Волощенко Е.В. «Повышение эффективности гидроакустических средств обнаружения на прибрежной акватории за счет применения нелинейной акустики» Научное приборостроение, 34, № 2, с. 67-76 (2024)

Предложено обеспечивать безопасность прибрежных сооружений за счет проведения многопозиционного мониторинга водного объема акватории охранной зоны с помощью гидроакустических средств, при проектировании антенн которых используют эффекты нелинейной акустики, в частности самовоздействие и взаимодействие ультразвуковых (УЗ) волн накачки. Проведен анализ применения гидроакустических систем активной локации с приемоизлучающими антенными устройствами оригинальной конструкции, которые размещают на дне мелководной акватории и используют для обнаружения надводных и подводных объектов, а также удаленного получения информации о гидроусловиях в различных точках акватории. Представлены расчетные результаты оценки энергетической дальности действия гидроакустической системы активной локации в режиме параметрического излучения и анализ пространственных характеристик макета рассмотренного антенного устройства, которые подтверждают возможность получения заявляемого результата.

Волощенко Е.В. «Перспективы применения для измерения характеристик морского волнения гидроакустических систем с использованием режима параметрического излучения» Научное приборостроение, 34, № 3, с. 37-53 (2024)

Проведен анализ ультразвуковых (УЗ) способов для измерения параметров морского волнения и технических характеристик реализующих их устройств. Основное внимание уделено перспективе использования "бестелесной" параметрической излучающей антенны (ПИА) в новом качестве – как инструмента для косвенной оценки степени неровности поверхности моря при проведении измерений гидроусловий на прибрежной акватории. Выбраны схема и методика измерений, аппаратура измерительной установки, что позволило провести калибровку используемой ПИА в диапазоне генерируемых волн разностной частоты, а также осуществить модельные эксперименты по изучению закономерностей рассеяния УЗ-поля при облучении нескольких акустически мягких пластин-отражателей, имеющих различные параметры синусоидального профиля неровностей. На основе анализа полученных результатов предложен способ измерения параметров взволнованной морской поверхности, например, для режима широкополосного бистатического облучения (излучатель и приемник разнесены в пространстве) УЗ-сигналами со стороны дна. Ключевые слова: параметрическая излучающая антенна, рассеяние УЗ-волн на взволнованной границе раздела вода–воздух

Костеев Д.А., Бритенков А.К., Земнюков Н.Е., Львов А.В., Салин М.Б. «Применение приборов для ретрансляции сигналов при гидроакустических измерениях» Научное приборостроение, 34, № 3, с. 54-63 (2024)

Использование ретрансляторов при проведении гидроакустических экспериментов позволяет повысить точность измерения таких параметров, как скорость движения объекта, его сила рассеяния, потери на распространение. В работе рассмотрено применение ретранслятора со смещением частоты при излучении гидроакустических сигналов в непрерывном режиме. Опробована методика определения скорости движущегося объекта при помощи ретранслятора на основе компактного низкочастотного гидроакустического преобразователя продольно-изгибного типа со сложной формой излучающей оболочки. Показано, что предложенная методика обеспечивает модуляцию сигнала подсветки в реальном времени, а также имитацию сигналов, отражаемых крупными движущимися объектами. Результаты проведенного эксперимента соответствуют предварительным расчетам и подтверждают в рамках предложенной методики возможность использования сигналов большой длительности (в том числе и непрерывных) для акустической диагностики аномалий в морской среде.

Красюков Е.А., Петросьянц В.В., Демьянов Т.Г «Разработка и исследование гидроакустических антенн с электрогидравлическим ударом» Научное приборостроение, 34, № 3, с. 98-105 (2024)

Разработана экспериментальная установка генератора мощных гидроакустических сигналов на основе эффекта электрогидродинамического удара. Экспериментальная установка рассчитана на создание разрядов в жидкости с импульсной мощностью более 10 МВт и частотой следования разрядных импульсов до 30 Гц. Предложены две конструкции гидроакустических антенн с ударным возбуждением в форме двух параллельных пластин и цилиндра. Проведено моделирование процессов распространения ударных волн в этих антеннах. Обоснован выбор цилиндрической конструкции гидроакустической антенны с ударным возбуждением. На основе экспериментальных данных построена диаграмма направленности цилиндрической антенны и предложена ее математическая модель. Найдена зависимость мощности излучения антенны с ударным возбуждением от расстояния. Разработана методика расчета таких антенн. Показана возможность использования гидроакустических антенн с электрогидравлическим ударом в системах дальней подводной связи.

Волощенко Е.В. «Измерение параметров движения взволнованной границы раздела с использованием эффектов нелинейной акустики для прибрежного сегмента общей системы морского мониторинга» Научное приборостроение, 34, № 4, с. 77-89 (2024)

Проведен анализ возможностей и потребностей дистанционного мониторинга шельфа в прибрежном сегменте Глобальной системы наблюдения за океаном (ГСНО) с применением систем и методов измерений рассеяния ультразвуковых (гидроакустика) и электромагнитных (радиолокация) волн морской поверхностью. Основное внимание уделено проектированию технических основ ультразвукового способа мониторинга водоемов, в котором реализованы режимы облучения УЗ-сигналами со стороны дна обследуемой акватории с использованием различных эффектов нелинейной акустики. В рамках возможностей решения обратной задачи рассеяния – определения параметров морской поверхности по характеристикам рассеянных ею сигналов – основное внимание уделено применимости избирательного ("резонансного") механизма обратного рассеяния, соответствующего условию Брэгга–Вульфа. На основе анализа имеющихся результатов предложено расширить возможности способа измерения параметров взволнованной морской поверхности, перспективного к использованию в прибрежном сегменте общей системы морского мониторинга. Ключевые слова: параметрическая излучающая антенна, гидроакустический мониторинг

Пахомов С.А., Филенко М.С., Шостак С.В. «Обработка гидроакустической информации для обеспечения навигационной безопасности необитаемого подводного аппарата» Моря России: от теории к практике океанологических исследований = Seas of Russia: Перспективы использования инновационных технологий и разработок продукции военного и двойного назначения в интересах ВМФ. Владивосток, 23–25 мая 2024 года. Материалы VI Тихоокеанской научно-практической конференции, с. 105-113 (2024)

Рассмотрено построение навигационного гидролокатора автономного необитаемого подводного аппарата на основе линейной антенной решетки дискретным методом, с определением разрешающей способности по пеленгу. Проведено моделирование раздельного приема сигналов на антенной решетке.

Пятакович В.А., Василенко А.М., Алексеев О.А., Кайтан Д.В. «Специальные аналого-цифровые синтезаторы гидроакустических полей морских технических объекто» Моря России: от теории к практике океанологических исследований = Seas of Russia: Перспективы использования инновационных технологий и разработок продукции военного и двойного назначения в интересах ВМФ. Владивосток, 23–25 мая 2024 года. Материалы VI Тихоокеанской научно-практической конференции, с. 114-122 (2024)

Современные достижения в области подводной робототехники позволяют создать высокоэффективные, скрытно действующие технические системы, предназначенные для ведения разведки и боевых действий на океанских и морских театрах. Такие системы получили название – боевые автономные необитаемые подводные аппараты (БАНПА) и представляют собой новое направление в развитии подводных сил и средств. При создании ложной гидроакустической обстановки специальные БАНПА на техническом уровне имитируют классификационные признаки и поведенческие характеристики морских технических объектов (МТО). Анализ спектров шумоизлучения МТО и основных классификационных признаков, по которым противник способен отличить имитатор МТО от реального (боевого экземпляра) показывает, что существует принципиальная возможность синтезировать первичное гидроакустическое поле на уровне шумового портрета конкретного проекта МТО по аналитическим выражениям, описывающим основные составляющие ее шумоизлучения.

Тугбаева А.С., Ицков А.Г., Милич В.Н., Широков В.А. «Метод распознавания подводных объектов по отраженным гидроакустическим сигналам» Химическая физика и мезоскопия, 27, № 1, с. 62-74 (2025)

Для решения задач, связанных с обнаружением, координированием и распознаванием подводных объектов, используются методы гидроакустики, как основной способ получения информации о подводной среде. В статье представлены результаты исследования алгоритмов идентификации подводных объектов на основе анализа отраженных от них гидроакустических сигналов. В основе анализа отраженных от подводных объектов сигналов предлагается использовать методы периодограммного анализа, которые позволяют выявить в сигнале основные частотные и временные составляющие, позволяющие различать эти отражения. Рассмотрены алгоритмы, основанные на вычислительной схеме Бюй-Балло и преобразовании Фурье. На основании анализа периодограмм определяются признаки для дальнейшей идентификации подводных объектов по отраженным от них гидроакустическим сигналам с использованием алгоритмов голосования и алгоритмов разделения объектов в евклидовом пространстве признаков. Приведены результаты идентификации тестовых подводных объектов при проведении экспериментов в опытовом бассейне. Ключевые слова: гидроакустика, подводные объекты, эхосигнал, периодограммный анализ, алгоритмы идентификации.

Пивнев П.П., Солдатов Г.В., Лукьянченко А.А., Чоп Д.А., Безматерных Д.О., Обыденная В.А. «Применение параметрического профилографа при проведении подводных археологических изысканий» Нелинейная акустика-50. Научно-практическая конференция "Нелинейная акустика-50", Таганрог, 17 декабря 2015 г. Сборник трудов, с. 198-206 (2015). 254 с.

Профилограф предназначен для поиска и обнаружения придонных и заиленных объектов, стратификации донных отложений, определения типа грунта и может применяться при производстве археологических изысканий, геологических и других видов работ на шельфе как самостоятельно, так и в составе многофункциональных гидроакустических комплексов. В работе приведены результаты гидроакустического мониторинга, снятые с использованием параметрического профилографа в районе мыса Панагия Таманского полуострова на акватории Черного моря.

Кузькин В.М., Переселков С.А., Грачев В.И., Рыбянец П.В., Ткаченко С.А. «Предельная дальность обнаружения подводного шумового источника с применением голографической обработки» Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии, 16, № 1, с. 129-136 (2024)

Описано формирование голограммы шумового сигнала подводного источника на фоне распределенной помехи. Получено выражение для ширины полосы углового распределения спектральной плотности шумового сигнала на голограмме. Оценена минимальная длительность шумового сигнала, определяющая предельную дальность обнаружения шумового источника звука. Представлен алгоритм определения параметров голографической обработки, реализующей предельную дальность обнаружения. Голографическая обработка шумовых сигналов рассмотрена с применением одиночного векторно-скалярного приемника и линейных антенн.

Щербатюк А.Ф., Матвиенко Ю.В., Кузькин В.М., Переселков С.А., Грачев В.И. «Об одном подходе к групповой навигации необитаемых подводных аппаратов» Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии, 16, № 2, с. 267-274 (2024)

Изложен один из методов навигационного обеспечения группы автономных необитаемых подводных аппаратов, выполняющих общую миссию в мелководной акватории, в состав которой входит подводный аппарат лидер с высокоточными средствами навигации. Работа всех аппаратов синхронизирована и предполагает информационное взаимодействие между ними. Определение координат каждого аппарата строится на основе измерения дальностей между ними и аппаратом лидером. Рассмотрен алгоритм оценивания местоположения отдельных аппаратов. Приведены результаты численного моделирования, подтверждающие работоспособность и требуемую точность рассмотренного алгоритма.

Кузькин В.М., Пересёлков С.А., Матвиенко Ю.В., Ткаченко С.А., Просовецкий Д.Ю. «Обнаружение шумового сигнала в океаническом волноводе горизонтальной антенной» Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии, 14, № 1, с. 65-72 (2022)

Описана интерферометрическая обработка гидроакустической информации с применением горизонтальной линейной антенны. На основе критерия Неймана–Пирсона рассмотрено обнаружение сигнала шумового источника. Получены выражения для вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги в зависимости от отношения сигнал/помеха и числа элементов антенны. Выполнены численные расчеты. Приведены кривые обнаружения шумового сигнала. Оценена эффективность обнаружения сигнала с использованием антенны по отношению к одиночному приемнику.