Фершалов М.Ю., Петров П.С., Манульчев Д.С., Захаренко А.Д. «Обобщение метода геоакустической инверсии по записи импульсного сигнала одиночным гидрофоном с учетом неоднородностей батиметрии» Подводные исследования и робототехника, 34, № 1, с. 51-57 (2021)

Интересны работы по восстановлению параметров волновода (скорость звука, плотность и т.д.) по данным, записанным одиночным гидрофоном. Традиционные методы геоакустической инверсии хорошо известны и достаточно подробно рассмотрены во многих работах. Они довольно точны, но для их применения нужны акустические данные, записанные массивами гидрофонов (антеннами). Недавно был представлен метод геоакустической инверсии для относительно мелководных равноглубинных волноводов. Он позволяет определить не только параметры волновода, но и расстояние до источника, используя акустические данные, записанные с помощью одиночного гидрофона. Этот метод основан на использовании так называемого развертывающего преобразования или оператора деформаций, которое позволяет выпрямить дисперсионные кривые и значительно упростить разделение мод. Разделенные дисперсионные кривые позволяют определить времена прихода мод (модальные групповые скорости), которые используются для восстановления параметров волновода. Представлен алгоритм для проведения геоакустической инверсии как для модельных, так и для реальных волноводов. В настоящей работе метод геоакустической инверсии с использованием записи импульсного акустического сигнала одиночным гидрофоном был обобщен на случай нерегулярного волновода. Данное обобщение позволяет учесть при выполнении инверсии плавные неоднородности батиметрии на рассматриваемой акустической трассе. Ключевые слова: акустика океана; геоакустическая инверсия; волноводная дисперсия; развертывающее преобразование; акустические моды.

Касаткин С.Б. «К оценке пространственно-частотной структуры звукового поля в мелком море в инфразвуковом диапазоне частот» Подводные исследования и робототехника, 34, № 1, с. 70-78 (2021)

Анализируются результаты экспериментальных исследований звукового поля, зарегистрированного комбинированными приёмниками, образующими вертикально ориентированную двухэлементную антенну. Звуковое поле формировалось дискретными составляющими вально-лопастного звукоряда шумового сигнала НИС «Юрий Молоков» в инфразвуковом диапазоне частот 2–20 Гц, а также буксируемым низкочастотным излучателем полигармонического сигнала в диапазоне частот 30–60 Гц. Глубина моря и рабочий диапазон частот 2–20 Гц исключали возможность возбуждения нормальных волн дискретного спектра в модельном волноводе Пекериса в этом диапазоне частот. По результатам спектрального анализа шумового сигнала получена оценка потенциальной помехоустойчивости комбинированного приёмника при использовании полного набора информативных параметров, характеризующих энергетическую структуру звукового поля. По результатам анализа вертикальной структуры звукового поля был сделан вывод о том, что звуковое поле на предельно низких частотах инфразвукового диапазона сформировано регулярной волной Рэлея– Шолте, локализованной на границы раздела вода – морское дно. С увеличением частоты возрастает роль первой неоднородной (медленной) волны, возбуждаемой комплексным угловым спектром источника. В ближней зоне источника возрастает роль обобщённой волны Шолте, локализованной на горизонте источника, а звуковое поле формируется парой волн Шолте, регулярной и обобщённой, и первой неоднородной волной. Ключевые слова: комбинированный приёмник, шумовое поле, помехоустойчивость, обобщённые неоднородные волны, гибридные волны.

Макаров Д.В., Аллилуев А.Д. «Об экспериментальном определении пропагатора акустического поля» Подводные исследования и робототехника, 34, № 1, с. 80-83 (2021)

Рассмотрена задача о распространении звука в океане. Свойства любой волноводной трассы могут быть практически полностью описаны с помощью пропагатора акустического поля. Пропагатор представляет собой оператор, устанавливающий взаимно однозначную связь между вертикальными профилями акустического поля, соответствующими разным значениям горизонтальной координаты. Знание пропагатора позволяет точно предсказать картину звукового поля для любого источника. При использовании некоторого ортогонального базиса пропагатор может быть представлен в виде матрицы. В настоящей работе рассмотрен случай двухслойного волновода, когда верхний слой водный, а нижний – осадочный. Такая постановка задачи соответствует условиям мелкого моря. Представлен метод для измерения матричных элементов одночастотного пропагатора в условиях натурного эксперимента. Метод основан на использовании двух вертикальных антенн, одной излучающей и одной принимающей, перекрывающих водный слой. Последовательно возбуждая сигналы каждым из монополей излучающей антенны, мы можем напрямую измерить матричные элементы пропагатора. Математическую основу метода составляет аппарат функций дискретного представления переменных, устанавливающий связь между точечными значениями акустического поля и его непрерывным профилем. Показано, что в случае горизонтально-однородного волновода спектральный анализ измеренного пропагатора позволяет найти нормальные моды волновода. Ключевые слова: подводная акустика, обработка экспериментальных данных, дискретное представление переменных, вертикальная антенна, волновод, пропагатор акустического поля.