Завольский Н.А., Раевский М.А. «Горизонтальная анизотропия динамических шумов в глубоком и мелком море» Акустический журнал, 65, № 2, с. 197-202 (2019)

Проведено теоретическое исследование горизонтальной анизотропии динамических шумов океана. Показано, что анизотропное распределение поля океанического шума обусловлено эффектом его рассеяния на ветровом волнении. Обсуждается зависимость степени анизотропии шума от номера моды и скорости ветра.

Аникин А.Ю., Доброхотов С.Ю. «Зависимость структуры отраженных от берега длинных волн от формы начального двумерного возмущения» Вычислительные технологии, 24, № 1, с. 42-54 (2019)

Изучаются асимптотические решения двумерного волнового уравнения с переменной скоростью и вырождением на границе области (берега). Рассматривается задача Коши с локализованными начальными данными, отвечающая поршневой модели цунами. Приведена асимптотическая формула для решения, работающая в малой окрестности берега. Исследуется вопрос о симметрии набегающей и отраженной волн. Этот же вопрос изучается для волнового уравнения с правой частью, отвечающей распределенному по времени источнику.

Чаплыгин А.В., Дианский Н.А., Гусев А.В. «Метод балансировки нагрузки вычислений с использованием кривых Гильберта применительно к параллельному алгоритму решения уравнений мелкой воды» Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 20, № 1, с. 75-87 (2019)

Представлен метод балансировки нагрузки вычислений с использованием кривых Гильберта применительно к параллельному алгоритму решения уравнений мелкой воды. Рассматриваемая система уравнений мелкой воды возникает в сигма-модели общей циркуляции океана INMOM (Institute of Numerical Mathematics Ocean Model) при разрешении гравитационных волн и является одним из основных блоков модели. Из-за наличия в океанах островов и берегов балансировка нагрузки вычислений на процессоры является особенно актуальной задачей. В качестве одного из таких методов был выбран метод балансировки нагрузки вычислений с использованием кривых Гильберта. Продемонстрирована большая эффективность этого метода по сравнению с равномерным разбиением без балансировки нагрузки и показано, что этот метод служит хорошей альтернативой библиотеке разбиений METIS. Оптимальность реализованного разбиения для мелкой воды точно соответствует оптимальности и для трехмерной сигма-модели INMOM в силу одинакового количества вертикальных уровней во всей расчетной области.

Элбакидзе А.В., Каевицер В.И., Смольянинов И.В., Пивнев П.П., Тарасов С.П., Воронин В.А. «Автономные комплексы для исследования дна и донных отложений мелководных водоемов» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 6, с. 6-18 (2018)

Приведено описание экспериментальных многофункциональных комплексов обследования дна и донных грунтов мелководных районов водоемов, установленных на моделях автономных катеров. Автономные комплексы разработаны во Фрязинском филиале Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук (в ФИРЭ им. Котельникова РАН) и Институте нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета (ИНЭП ЮФУ). Комплекс экологического мониторинга разрабатываемый в ФИРЭ им. Котельникова РАН размещается на платформе маломерного катамарана JABO 5C и состоит из гидролокатора бокового обзора и профилографа собственной разработки. Комплекс разрабатываемый на кафедре электрогидроакустической и медицинской техники ИНЭП ЮФУ базируется на разработанном совместно с Таганрогским колледжем морского приборостроения (ТКМП) необитаемом катере и состоит из гидролокатора бокового обзора и параметрического профилографа, разработанных совместно ИНЭП ЮФУ и ООО «НЕЛАКС». Представлена структурная схема комплекса экологического мониторинга, приведены фрагменты «акустической карты» дна, эхограммы полученные с помощью ГБО, профилографа и параметрического профилографа. Приведены основные технические характеристики гидроакустических приборов входящих в автономные комплексы. Представлены экспериментально измеренные на уникальной научной установке «Имитационно-натурный гидроакустический комплекс» ЮФУ диаграммы направленности параметрической антенны параметрического профилографа. Приведена траектория движения (галсы) судна при получении гидролокационных данных. Приведены экспериментальные результаты работы комплексов по обследованию дна мелководных районов водоемов, подтверждающие перспективность их использования для различных задач.

Пивнев П.П. «Особенности применения широкополосных гидроакустических систем для мониторинга мелководных районов» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 6, с. 42-51 (2018)

Одним из направлений океанических исследований является повышение эффективности средств освоения океана. Современные методы гидроакустики, могут быть более эффективными при построении аппаратуры на принципах использования сложных широкополосных сигналов. В статье приведен анализ принципов построения широкополосных гидроакустических систем мониторинга и поиска объектов в толще воды и дна. Перечислены основные виды широкополосных сигналов. Заострено внимание на излучающих широкополосных антеннах. В работе сделан акцент на рассмотрении двух ключевых групп гидроакустических локаторов: параметрических широкополосных гидролокаторах и широкополосных гидролокаторах бокового обзора (ШП ГБО). Представлены преимущества параметрических широкополосных гидролокаторов и перечислены наиболее перспективные параметрические широкополосные системы, такие как: малогабаритные параметрические профилографы, параметрические сейсмопрофилографы, параметрические гидролокаторы бокового обзора (многолучевые параметрические профилографы), параметрические гидролокаторы траверзного обзора. Приведены некоторые основные энергетические характеристики параметрических антенн. Представлен один из способов увеличения скорости обзора пространства – способ частотного окрашивания среды. Обсуждаются особенности мониторинга мелководных районов с учетом дисперсии широкополосных сигналов. Рассмотрен случай построения широкополосных гидроакустических антенн гидролокаторов бокового обзора, состоящих из разночастотных преобразователей, механически связанных по полю. Приведены диаграммы направленности макета антенны широкополосного гидролокатора бокового обзора на частотах 77; 100; 127 и 155 кГц. Представлены особенности построения карт глубин с применением интерферометрических гидролокаторов бокового обзора. Приведены перспективы создания единой системы (базы данных) экологического наблюдения, в которую будут вноситься данные от широкополосных обзорно-поисковых систем для дальнейшей обработки и анализа.

Федотов А.А. «Об адиабатических нормальных волнах в прибрежном клине» Записки научных семинаров ПОМИ. Математические вопросы теории распространения волн, 471, с. 261-285 (2018)

Исследуется двумерная задача, являющаяся моделью для распространения звука в узком прибрежном морском клине. Явно построено решение уравнения Гельмгольца асимптотически близкое к нормальной волне, распространяющейся вдоль “водного” клина к “берегу”. Решение удовлетворяет уравнению Гельмгольца в квадранте, одна из сторон которого – “поверхность воды”, а вторая – перпендикулярный ей луч прямой, начинающийся в вершине клина и уходящий в “дно”. Выполнены граничные условия на границах клина и на бесконечности в “дне”.

Кабанихин С.И., Криворотько О.И. «Алгоритм восстановления источника возмущений в системе нелинейных уравнений мелкой воды» Журнал вычислительной математики и математической физики, 58, № 89, с. 138-147 (2018)

Предложен численный алгоритм решения задачи определения источника возмущений для системы нелинейных уравнений мелкой воды по динамике отклонения водной поверхности, измеренной в конечном числе точек, и/или по форме части поверхности в фиксированный момент времени. Исследуемая совмещенная обратная задача сводится к задаче минимизации целевого функционала, характеризующего квадратичное отклонение моделируемых данных от измеренных. Получен явный вид градиента целевого функционала. Прямая и сопряженные задачи в рамках уравнений мелкой воды решаются методом конечных объемов. Проведен анализ и сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными.

Волков М.В., Григорьев В.А., Луньков А.А., Петников В.Г. «О возможности применения вертикальных приемных антенн для звукоподводной связи на арктическом шельфе» Акустический журнал, 65, № 3, с. 332-342 (2019)

В рамках численного моделирования проанализированы возможности использования вертикальных приемных антенн, перегораживающих весь волновод, для звукоподводной связи на мелководном арктическом шельфе. Для передачи данных выбрана двоичная фазовая манипуляция с несущей частотой 750 Гц. Показано, что применение алгоритма селекции акустических сигналов, отвечающих первой волноводной моде, или алгоритма, основанного на обращении волнового фронта, позволяет избавиться от межсимвольной интерференции. При пространственной обработке сигнала и глубине волновода 30 м безошибочная передача информации оказывается возможной при отношении сигнал/шум на ≈15 дБ меньшем, чем в случае использования одиночного приемника. Продемонстрировано, что указанные преимущества применения вертикальных антенн имеют место в разных ситуациях на арктическом шельфе: при акустически мягком или акустически жестком дне, в присутствии поверхностного волнения или при наличии ледового покрова.

Рутенко А.Н., Манульчев Д.С., Козицкий С.Б. «Исследование распространения акустических сигналов из моря на сушу» Акустический журнал, 65, № 3, с. 343-352 (2019)

Экспериментально и теоретически исследуются особенности распространения на сушу низкочастотных тональных и импульсных акустических сигналов, генерируемых в море. Показана точность определения характеристик сигналов и, в частности, потерь при распространении с помощью относительно простых измерительных средств (гидрофон, помещенный в небольшую емкость с водой). Продемонстрированы результаты расчетных оценок параметров звуковых полей на морском берегу, формируемых источником, работающим в водном слое. Вычисления выполнены с помощью расчетной программы, основанной на использовании параболического уравнения в горизонтальной плоскости и вертикальных волноводных мод.

Kuznetsov G.N. «Применение модели "эквивалентной плоской волны" для уменьшения погрешности оценки пеленга в мелком море» Гидроакустика, № 36, с. 37-49 (2018)

Выполнено аналитическое, численное и экспериментальное исследование пространственных градиентов фазы и эффективных фазовых скоростей (ЭФС) в зонах интерференционных максимумов. Показано, что использование модели эквивалентной плоской волны и ЭФС вместо скорости звука в воде уменьшает погрешности оценки пеленга. Установлено, что значения ЭФС, рассчитанные различными методами и аппроксимирующие зависимости от частоты, хорошо согласуются между собой и с экспериментальными данными.

Гончаренко Б.И., Веденев А.И., Муханов П.Ю., Шуруп А.С. «Экспериментальное исследование особенностей убывания акустического поля в мелком пресном водоеме при наличии свободной границы» Известия РАН. Серия физическая, 83, № 1, с. 96-99 (2019)

Приводятся результаты экспериментального исследования пространственного затухания звука в мелком водоеме, полученные с помощью приповерхностного источника и комбинированного приемного модуля, состоящего из приемника звукового давления и трехкомпонентного приемника колебательной скорости (векторного приемника).