Волощенко Е.В., Тарасов С.П. «Измерение характеристик морского волнения на основе применения эффектов нелинейной акустики» Акустика среды обитания. Сборник трудов Шестой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2021). Москва, 21 мая 2021 г., с. 70-74 (2021)

Возможность использования нелинейных эффектов, в частности, режима параметрического излучения в гидроакустике, дает преимущества при проектировании и разработке систем активной локации, в которых реализован метод получения информации, основанный на отражении и рассеянии ультразвуковых (УЗ) волн на границах между различными средами. В докладе проводится анализ использования в режиме параметрического излучения антенного устройства, обеспечивающего УЗ облучение со стороны дна, для дистанционного получения данных о характеристиках взволнованной границы раздела «вода–воздух» в раз-личных точках мелководной акватории, что обусловлено его конструкцией и физическими особенностями протекания нелинейных взаимодействий волн после их рассеяния взволнованной границей раздела «вода-воздух». Представлены расчеты пространственных характеристик макета рассмотренного устройства, которые подтверждают возможность получения заявляемого результата.

Сидоров Д.Д., Луньков А.А., Петников В.Г., Макарова Д.А. «Трёхмерная структура звукового поля на морском шельфе с неоднородным дном» Акустика среды обитания. Сборник трудов Шестой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2021). Москва, 21 мая 2021 г., с. 247-252 (2021)

Построена трехмерная модель распространения низкочастотных акустических волн для одного из мелководных районов Карского моря, учитывающая неоднородное распределение скорости звука в дне. Вычисление звукового поля осуществлялось методом модовых параболических уравнений. Были получены зависимости потерь при распространении звука как для каждой нормальной волны, так и для акустического поля в целом. Обнаружена существенная пространственная анизотропия этих потерь, которую необходимо учитывать при прогнозировании уровня подводных антропогенных шумов. Продемонстрирована рефракция звуковых волн в горизонтальной плоскости в областях, где скорость звука в дне близка к скорости звука в воде.

Чулков Д.С., Канев Н.Г. «Ресурсы энергии морских волн в прибрежной зоне Геленджика» Акустика среды обитания. Сборник трудов Шестой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2021). Москва, 21 мая 2021 г., с. 272-279 (2021)

Выполнена оценка эффективности извлечения энергии морских волн резонансным способом для прибрежной зоны Геленджика. Произведен расчет потенциальной мощности электростанции на основе данных мониторинга волнения поверхности, полученных с помощью буя Spoondrifter Spotter. Проанализированы данные о мощности поверхности моря вблизи Геленджика в зависимости от характеристик волнения.

Ляпидевский В.Ю., Храпченков Ф.Ф., Чесноков А.А., Ярощук И.О. «Моделирование нестационарных гидрофизических процессов на шельфе Японского моря» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 57-68 (2022)

Нелинейные уравнения многослойной мелкой воды в приближении Буссинеска применены для моделирования нестационарных гидрофизических процессов в шельфовой зоне приливного моря. Выполнен расчет вертикального распределения температуры и горизонтальной компоненты скорости вдоль прямолинейной трассы на основе данных о вариации температуры на заданных горизонтах, полученных на одной из донных станций. Результаты численного моделирования верифицированы с использованием данных других контрольных станций, расположенных вдоль рассматриваемой трассы. Показано, что многослойная модель качественно воспроизводит структуру наблюдаемого волнового пакета, а уравнения двухслойного течения описывают динамику центральной части термоклина даже в том случае, когда стратификация существенно отличается от двухслойной. Сравнение результатов расчета с натурными данными позволяет сделать вывод о том, что гипотеза о квазидвумерном характере течения на шельфе, лежащая в основе применяемого подхода, соответствует реальности.

Боран-Кешишьян А.Л., Лисютин В.А., Маленко Ж.В., Ярошенко А.А. «Изучение связи между дисперсионными искажениями импульсных сигналов и акустическими свойствами дна мелкого моря» Морские интеллектуальные технологии, 3, № 1, с. 118-126 (2021)

Для установления связи между дисперсионными искажениями сигналов и акустическими характеристиками дна мелкого моря применяется метод свертки сигнала с импульсной характеристикой волновода. Методом нормальных волн вычисляется акустическое поле в широкой полосе частот. Затем осуществляется обратное преобразование Фурье акустического поля и восстанавливается импульсная характеристика волновода. Реплика сигнала далее вычисляется как свертка импульсной характеристики и сигнала. Преимущества такого подхода следующие. Свертка циклична – нет ограничений на длительность сигнала. Может быть использована не только вычисленная, но и экспериментально определенная импульсная характеристика. По усмотрению исследователя поля отдельных мод можно исключать, добавлять шум в частотной либо временной области, имитировать движение источника, воздействие ветрового волнения. Ограничение – условия однородности волновода вдоль трассы. Рассматривается ряд примеров, в которых изучается возможность определения акустических свойств дна, изучаются дисперсионные искажения сигналов, возникающие в волноводе со слоем скачка скорости звука на профиле скорости звука. Изучается изменение дисперсионных искажений в зависимости от частоты сигнала, глубины приемника, расстояния между излучателем и приемником

Глебова Г.М., Жбанков Г.А., Кузнецов Г.Н. «Экспериментальная оценка направленности излучения движущегося надводного судна в мелком море» Акустический журнал, 68, № 1, с. 57-67 (2022)

Исследуется возможность построения в дальней зоне акустической модели шумоизлучения надводного судна с использованием равномерно распределенных вдоль корпуса излучателей монопольного типа. На основе экспериментальных данных, полученных в мелком море, рассчитаны характеристики эквивалентных монопольных источников излучения, формирующих суммарное звуковое поле, аналогичное звуковому полю от движущегося надводного судна. Рассчитаны мощности каждого монополя и взаимно-корреляционные связи между ними. Для выбранных дискретных составляющих и линейной модели протяженного источника построены характеристики направленности, приведенные к свободному пространству. При экспериментах и расчетах применялись технические средства и алгоритмы, обеспечивающие высокоточное позиционирование судна относительно приемных элементов антенны. Эквивалентная модель передаточной функции волновода в районе выполнения работ была предварительно получена путем акустической калибровки волновода с применением специально разработанной аппаратуры, методики проведения экспериментов и алгоритмов обработки. Это позволило при расчете эквивалентного звукового поля и характеристик направленности использовать адекватные модели грунтов и передаточной функции волновода. Показано хорошее согласие расчетных и экспериментальных данных – как характеристик направленности, так и распределения поля вдоль проходных характеристик. Даны практические рекомендации для разработки методик измерения шумовых полей надводных судов. Ключевые слова: мелкое море, приведенные к свободному пространству характеристики источников, направленность излучения и эквивалентная акустическая модель шумового поля движущегося судна, передаточные функции волновода, взаимное позиционирование DOI: 10.31857/S0320791922010038

Иванова И.Н., Будников А.А., Малахова Т.В., Гришанина Н.А., Демин И.Д. «Мониторинг пузырькового потока мелководного сипа при помощи пассивного акустического метода с учетом влияния вида подстилающей поверхности» Известия РАН. Серия физическая, 86, № 2, с. 252-256 (2022)

Рассмотрено влияние различных типов донного грунта на акустический сигнал, производимый пузырьками воздуха, проходящими через грунт в воду. С учетом погрешности, вносимой грунтом, выполнен расчет газового потока по данным акустической записи сигнала, производимого действующими пузырьковыми выделениями метана в бухте Ласпи. Показано непостоянство интенсивности потоков метана.

Щуров В.А., Щеглов С.Г., Ляшков А.С., Ткаченко Е.С. «Фундаментальные явления в океане, обусловленные векторной природой акустической интенсивности» Подводные исследования и робототехника, 34, № 2, с. 47-55 (2021)

На основе концепции векторно-фазового метода проведены теоретические и экспериментальные акустические исследования глубокого океана и мелкого моря. Впервые обнаружены и исследованы такие фундаментальные явления, как компенсация встречных потоков энергии, вихри вектора плотности потока акустической энергии, анизотропия подводного акустического шума в области низких и средних частот, разработаны алгоритмы обработки на основе четвертого статистического момента, определена помехоустойчивость комбинированных приемных систем относительно квадратичного детектора, созданы приемные комбинированные системы, не имеющие мировых аналогов. В работе представлен обзор явлений, связанных с векторной природой плотности потока энергии (вектора интенсивности).

Казак М.С., Петров П.С., Кошель К.В. «Исследование обратного рассеяния акустических мод на неоднородностях рельефа дна с использованием метода инвариантного погружения» Подводные исследования и робототехника, 34, № 2, с. 76-80 (2021)

При моделировании распространения звука в мелком море с проницаемым дном, как правило, пренебрегают эффектом обратного рассеяния акустических волн. В частности, метод параболического уравнения имеет в своей основе именно приближение однонаправленного распространения. Тем не менее в литературе практически отсутствуют оценки амплитуды обратного рассеяния. В данной работе такие оценки получены с использованием модового представления поля в адиабатическом приближении. Данное приближение позволяет отделить обратное рассеяние от взаимодействия мод – другого важного эффекта, наблюдаемого при рассеянии акустических волн на неоднородностях батиметрии. Для случая падения нормальной волны на локализованную неоднородность дна исследована зависимость амплитуды волны, рассеянной в обратном направлении, от размеров неоднородности и номера моды. Для расчета коэффициента отражения используется численное решение уравнения Риккати, которое получается при переходе от краевой задачи для уравнения Гельмгольца для модовой амплитуды к соответствующим уравнениям погружения. Обсуждаются возможности дальнейшего использования модовых уравнений погружения при решении задач распространения звука в океане.

Манульчев Д.С., Рутенко А.Н. «Исследование распространения импульсного сигнала в бухте Витязь Японского моря на основе экспериментальных и модельных данных» Подводные исследования и робототехника, 34, № 3, с. 90-95 (2021)

Представлены результаты натурных исследований распространения низкочастотного акустического импульсного сигнала в бухте Витязь (залив Посьета, Японское море). Измерения проведены с помощью автономной акустической донной станции, цифровых радиогидроакустических буев и импульсного пневмоизлучателя, свешиваемого с борта катера. Показано, что в бухте Витязь на акустической трассе длиной 2.2 км со средней глубиной 34 м формируется сигнал в виде двух импульсов с соизмеримыми амплитудами и задержкой 0.2 с. Первый импульс формируется за счет водных мод, природа происхождения второго импульса, по-видимому, связана с наличием в бухте осадочного грунта, накапливаемого над коренными породами за счет течений и впадающих в бухту ручьев. Данное предположение подтверждается численным моделированием путем введения в модельный волновод песочно-илистой подложки как канала распространения энергии импульсного сигнала. Для акустической трассы той же протяженностью и с тем же профилем дна, но ориентированной со стороны моря эффекта “двойного импульса” не наблюдается. В этом случае вслед за водным импульсом регистрируются затяжные хвосты как следствие отражения импульса от скалистых берегов и островов Таранцева.

Макаров Д.В., Холмогоров А.О., Шакиров Р.Б. «Влияние покмарков на распространение низкочастотного звука в мелком море» Подводные исследования и робототехника, 34, № 4, с. 60-69 (2021)

Рассмотрена задача о распространении звука в мелководном акустическом волноводе, трасса которого пересекает покмарк – образование в форме кратера, характеризующееся активным выходом природного газа. Свойственная покмаркам высокая газонасыщенность проявляется в акустических свойствах среды как резкое снижение скорости звука в дне. Исследуется влияние покмарков на свойства распространения низкочастотного звука. Показано, что покмарк способен значительно усиливать затухание звука. Представлен метод сканирования волновода по данным измерения акустического пропагатора. Результаты сканирования указывают на возможность существования отдельных акустических пучков, не попадающих в зону покмарка. Указанные обстоятельства открывают перспективы для дистанционного обнаружения покмарков.