Павин А.М., Шилин К.Д. «Моделирование сигнала гидролокационных систем с веерообразной диаграммой направленности приемной антенны» Подводные исследования и робототехника, 35, № 2, с. 19-28 (2022)

Рассматриваются математический аппарат и алгоритмы моделирования акустического сигнала для широкого класса гидролокационных средств, обладающих приемопередающими антеннами с веерообразной диаграммой направленности (гидролокатор бокового и секторного обзора, многолучевой эхолот). Приводится математическая модель генерации рельефа дна естественного и искусственного происхождения с целью моделирования сигнала гидролокатора и получения реалистичных эхолокационных снимков. Описываются применяемые модели расчета сигнала на приемных антеннах гидролокатора. В качестве достоинств используемого подхода можно выделить относительно небольшую вычислительную сложность применяемых алгоритмов (в сравнении с решением волнового уравнения с граничными условиями), а также потенциальную возможность распараллеливания вычислительных ресурсов на нескольких потоках, процессах и компьютерах. С целью проверки адекватности функционирования предлагаемого подхода была проведена серия численных экспериментов по моделированию акустических эхограмм и сигналов двух приемных антенн гидролокатора бокового обзора. Приведенные результаты позволяют судить о применимости изложенного подхода для отладки алгоритмов обработки гидролокационных сигналов, разработки методов обнаружения объектов на эхолокационных изображениях и иных задач, связанных с необходимостью получения модельных гидроакустических снимков.

Сорокин М.А., Петров П.С., Каплуненко Д.Д., Голов А.А., Моргунов Ю.Н. «К вопросу о теоретических и экспериментальных оценках групповых скоростей модальных компонент импульсных акустических сигналов на протяженных трассах с использованием моделей циркуляции океана» Подводные исследования и робототехника, 35, № 2, с. 54-64 (2022)

Представлен теоретический анализ скорости распространения модальных компонент широкополосных фазоманипулированных импульсных акустических сигналов вдоль трасс протяженностью около 500 км. Для определения эффективной усредненной по трассе групповой скорости используются результаты моделирования циркуляции океана, по которым строится трехмерное поле скорости звука на рассматриваемой акватории. Результаты теоретического анализа сопоставляются с данными эксперимента. Анализируется роль горизонтальной рефракции акустических волн на неоднородностях рельефа дна и поля скорости звука в увеличении общего времени распространения от точки излучения до точки приема. Показано, что для рассматриваемых трасс влиянием этого эффекта можно пренебречь. Сопоставление импульсной характеристики волновода и теоретических оценок позволяет сделать вывод о возможности использования моделей циркуляции океана при прогнозировании времени прихода и скорости распространения модальных компонент широкополосных сигналов.

Фершалов М.Ю., Петров П.С., Макаров Д.В. «О фокусировке акустического поля вблизи наклонного дна в мелководном волноводе» Подводные исследования и робототехника, 35, № 2, с. 65-73 (2022)

Рассматривается задача о распространении звука вдоль берегового клина в мелком море. Внимание сосредоточено на эффекте акустического оползня, сопровождающегося усиленной фокусировкой звука вблизи дна, а также засветкой оси подводного звукового канала при выходе акустического пучка в глубокое море. В настоящей работе исследуется влияние профиля скорости звука на эффективность фокусировки вблизи дна. Для измерения степени фокусировки применяется функция Хусими, представляющая собой частный случай сглаженной функции Вигнера и позволяющая проецировать акустическое поле на фазовое пространство лучевых уравнений. Используя функцию Хусими, мы можем одновременно оценивать как фокусировку по глубине, так и сужение углового спектра акустического поля. Показано, что с увеличением глубины термоклина степень фокусировки снижается. Данное обстоятельство связано с сужением придонного звукового канала. С ростом длины звуковой волны эффективность фокусировки падает, что указывает на лучевую природу эффекта оползня. В качестве примера рассмотрена модель акустического волновода вблизи полуострова Гамова в Японском море.

Самченко А.Н., Пивоваров А.А., Швырев А.Н., Ярощук И.О. «Экспериментальные исследования сейсмоакустических процессов на границе "гидросфера–литосфера" в заливе Петра Великого Японского моря» Подводные исследования и робототехника, 35, № 2, с. 74-82 (2022)

Обсуждаются результаты прибрежных сейсмоакустических экспериментов, где изучались процессы трансформации гидроакустических сигналов в сейсмические при прохождении через границу гидросфера-литосфера. Эксперимент был проведен в августе 2020 г. и повторно в августе 2021 г. в заливе Петра Великого Японского моря. Работы проводились с использованием низкочастотного гидроакустического излучателя с центральной частотой 33 Гц. Прием акустических сигналов велся установленными на суше трехкомпонентными виброметрами и гидрофонами. На основе данных построенной геоакустической модели залива Петра Великого было проведено моделирование распространения различного типа сейсмоакустических сигналов (поверхностные, продольные и поперечные волны) от точки излучения до точек приема. Вычисление проводилось с помощью метода преломленных волн (МПВ), широко используемого в сейсморазведке. Отмечено, что поперечные волны позволяют получить более достоверную информацию о структурно-тектонических особенностях по отношению к данным традиционных сейсморазведочных работ, а данные о распространении поверхностных волн позволяют дополнить общую картину геологического строения акустической трассы.