Максимов Г.А., Корольков З.А., Коновалов В.Н., Ларичев В.А., Лесонен Д.Н., Смирнов В.А. «Интегрированная навигационная система для морской 3D сейсморазведки с использованием буксируемых сейсмокос» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 5 (2024)

При разведке, обустройстве и эксплуатации шельфовых месторождений широко применяются сейсмоакустические исследования, в настоящее время не имеющие альтернативы по точности результатов и производительности работ данными методами. Последние десятилетия развития в этом направлении привели к созданию (зарубежных) высокоэффективных систем, основанных на использовании буксируемых сейсмокос, пневмопушек, параванов и концевых буев, акустических систем позиционирования, навесных модулей управления по глубине и латерали, систем спутниковой навигации и радиосвязи. Все эти системы должны работать в единой связке под управлением интегрированной навигационной системы, чтобы обеспечить эффективное применение комплекса морской 3D сейсморазведки на основе буксируемых сейсмокос. Представлена информация о разрабатываемой в АО “АКИН” интегрированной навигационной системы “Инавсис”, а также о комплексе акустического оборудования, применяемого для позиционирования и управления системой наблюдения в виде параллельно буксируемых сейсмокос, которая используется в морских 3D сейсмических работах на шельфе.

Переселков С.А., Кузькин В.М., Матвиенко Ю.В., Ткаченко С.А., Косенко И.М. «Голографический метод обработки высокочастотных гидроакустических сигналов в мелком море (теория и эксперимент)» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 5-6 (2024)

Разработан метод голографической обработки сигналов для одного векторно-скалярного приёмника в высокочастотном диапазоне в мелком море. Цель данной статьи – представить результаты теоретического анализа, численного моделирования и экспериментальной проверки голографической обработки сигналов с использованием векторно-скалярного приемника для источника шума. Разработанный метод основан на формировании 2D-интерферограмм и 2D-голограмм источника шума в мелководном волноводе. В работе рассмотрены 2D-интерферограммы и 2D-голограммы для различных каналов векторно-скалярного приемника: звукового давления P и колебательной скорости V_x и V_y. Показано, что 2D-интерферограмма для сигналов векторно-скалярного приемника представляет собой совокупность квазипараллельных интерференционных полос, соответствующих интерференционным минимумам и максимумам звукового поля. При движении источника шума интерференционные полосы наклоняются в зависимости от направления движения источника. В результате 2D-голограмма содержит фокальные пятна, расположенные на прямой линии, а угловое распределение голограммы имеет ярко выраженное экстремальное значение. В статье показано, что голографическая обработка сигналов векторно-скалярного приемника позволяет обнаруживать источник, оценивать пеленг источника и отфильтровывать полезный сигнал от шума акватории, увеличивая выходное отношение сигнал/шум. Результаты обнаружения источника, оценки направления источника и фильтрации шума представлены в рамках обработки экспериментальных данных и численного моделирования. В работе представлены результаты высокочастотного эксперимента по обнаружению и определению пеленга малогабаритного шумового подводного источника звука – автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА). Эксперимент проводился в мелководной акватории. Прием шумоизлучения источника осуществлялся тремя одиночными векторно-скалярными приемниками, расположенными на дне. С применением голографической обработки выполнены обнаружение и определение пеленга движущегося подводного источника.

Григорьев В.А. «Флуктуации звука, вызванные движением солитонов внутренних волн в эксперименте ASIAEX» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 6 (2024)

Рассматривается один из эпизодов эксперимента ASIAEX 2001 (Южно-Китайское море), в котором на стационарной акустической трассе длиной 32 км в течение 6 часов двигался солитон внутренних волн и наблюдались связанные с этим флуктуации интенсивности низкочастотного (224 Гц) звука. По мере движения солитона вдоль трассы монотонно менялись глубина моря (от 350 до 120 м), скорость солитона (от 2 до 1 м/с) и его амплитуда (от 120 до 55 м), но доминирующая частота флуктуаций оставалась приблизительно постоянной и равной 1.5 ц/ч. В работе анализируются причины данного явления. Для этого солитон рассматривается в рамках двухслойной модели водной среды, а распространение звука – в рамках модовой и лучевой теорий. Согласно лучевой теории, доминирующая частота флуктуаций определяется отношением скорости солитона к циклу луча, ответственному за доминирующие флуктуации. В модовой теории получено аналогичное выражение, где роль цикла луча играет комбинация пространственных периодов биения нескольких пар мод. Показано, что при изменении глубины моря скорость солитона и цикл луча изменяются практически пропорционально, в результате чего доминирующая частота флуктуаций остается постоянной. Описанное явление может иметь универсальный характер и не ограничиваться акваторией ASIAEX. Постоянство доминирующей частоты позволяет определить переменную скорость солитона как функцию времени или расстояния, что успешно продемонстрировано в работе и может быть использовано для акустического мониторинга солитонов

Луньков А.А., Григорьев В.А., Сидоров Д.Д., Шерменева М.А. «Модовая структура широкополосного звукового поля в неоднородных мелководных волноводах» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 6-7 (2024)

Рассмотрена модовая структура низкочастотного звукового поля в широкой полосе частот в волноводах с сосредоточенными и распределенными неоднородностями. Под сосредоточенными понимаются неоднородности, вызывающие взаимодействие мод, под распределенными – адиабатические изменения. В приближении однократного рассеяния получено аналитическое выражение, описывающие частотную зависимость амплитуды первой волноводной моды в таких волноводах. Оно представляет собой суперпозицию плавной функции, обусловленной частотной зависимостью коэффициента затухания моды и адиабатическими возмущениями, и набора осциллирующих функций частоты. Каждая осциллирующая функция отвечает взаимодействию конкретной пары мод (первой моды со второй, третьей и т.д.) на одной сосредоточенной неоднородности. Важно, что период осцилляций в частотной области оказывается обратно пропорциональным расстоянию от источника звука до неоднородности. Проведено прямое численное моделирование широкополосных звуковых полей в волноводах с различными возмущениями: локально поднятие дна, солитон внутренних волн, ледовый киль, водоподобный участок дна, искусственный объект, которое продемонстрировало осциллирующий характер модовых амплитуд после прохождения неоднородной области. Предложен метод оценки положения сосредоточенных неоднородностей на акустической трассе по периоду осцилляций, основанный на кепстральной обработке амплитуды первой моды с предварительной деформацией частотной оси. Проведен анализ помехоустойчивости предлагаемого метода и возможности его реализации с помощью одиночных приемников и развитых вертикальных антенн.

Сидоров Д.Д., Боджона С.Д., Луньков А.А., Петников В.Г. «Формирование акустических полей локальными и распределенными источниками шума в мелком море с неоднородным дном» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 7 (2024)

В рамках численных экспериментов изучены характеристики акустических полей, создаваемых как распределенными, так и локальными приповерхностными шумовыми источниками в мелководных акваториях с трехмерно неоднородной структурой дна, включающей водоподобные области. Предполагалось, что источники первого типа связаны с шумами ветрового волнения, источник второго типа – с шумом судна. Условия распространения звука соответствовали одному из районов Карского моря со средней глубиной около 30 м. Методом широкоугольного параболического уравнения проведены модельные статистические оценки следующих характеристик шума ветрового волнения и их пространственной изменчивости: вертикальное распределение интенсивности, модовый состав, направленность в вертикальной и горизонтальной плоскости. Для шума судна получены зависимости от расстояния и азимутального угла в различных точках акватории. Показано, что шумовое поле судна является гораздо более чувствительным к неоднородностям дна, чем шум ветрового волнения, что наиболее ярко проявляется в области водоподобных осадков. Обнаружено, что на низких частотах (ниже 100 Гц) уровень шума судна, фиксируемый на некотором расстоянии, линейно зависит от протяженности водоподобной области. Предложена методика локализации и оценки протяженности водоподобных участков дна по шуму движущегося судна, записываемого на стационарную вертикальную антенну.

Петров П.С., Захаренко А.Д., Гудименко А.И., Заворохин Г.Л., Мацковский А.А. «Модовая структура в волноводе Пекериса–Эйри и его обобщениях» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 7 (2024)

Рассматривается распространение звука в мелком море, верхний слой дна в котором представляет собой среду Эйри, т.е. характеризуется линейно возрастающим с глубиной квадратом показателя преломления. Обсуждается зависимость коэффициента отражения от такого дна от угла скольжения луча для различных частот. Исследована модовая структура в таком волноводе, предложен эффективный метод интегрирования дисперсионных уравнений, а также рассмотрена возможность применения данного метода при решении задач геоакустической инверсии. Также обсуждается формирование головной волны интерференционного типа в таком волноводе, также известной как головная волна Булдырева.

Щуров В.А. «Структура простого вихря акустической интенсивности» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 8 (2024)

Фазовый сдвиг, вызванный дислокацией фазового фронта, составляет величину ±2πn, где n – целое число. При n=1 вихрь, возникающий в когерентном акустическом поле, называем простым. Исследуется структура простого вихря движущегося источника на частоте 88 Гц в мелком море. Экспериментально показано, вихрь возникает при росте интенсивности когерентного поля и является механизмом передачи акустической энергии между двумя областями когерентного поля, причем плотность потенциальной энергии на выходе вихря выше, чем плотность на его входе. Внутри вихря результирующий волновой фронт обращается вокруг центра. В области между центром и седлом движение энергии направлено на источник. Замкнутых линий тока энергии внутри вихря нет. Топологическая устойчивость вихря основана на вращательном моменте импульса, возникающим в результате вращения вектора колебательной скорости частиц среды.

Веденев А.И., Кочетов О.Ю., Луньков А.А., Шуруп А.С., Дмитриев К.В., Преснов Д.А. «Измерения воздушного, гидро и сейсмоакустического шума при движении судна на воздушной подушке по реке Урал в летних и зимних условиях» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 8 (2024)

Представлены результаты измерения характеристик воздушного, подводного и сейсмического шума судна на воздушной подушке (СВП) “Каспиан Фалькон” в русле реки Урал. Измерения проводились в период гнездования птиц и хода рыб на нерест весной, в летний период и период зимовки рыб в рыбозимовальных ямах подо льдом. Измерения проводились в экологически чувствительной зоне с обширной орнито- и ихтиофауной в дельте р. Урал. Отличительной особенностью исследований подводного шума было использование приемника колебательной скорости (ПКС) градиентного типа разработки ИОРАН, а также сейсмометров для записи вибраций и сейсмического шума. Необходимость оценки колебательной скорости и вибраций определяется тем, что слух значительной части рыб воспринимает звук не по давлению, а по колебанию частиц среды. Измерения показали, что в весенне-летний период уровни подводного шума СВП заметно ниже, а воздушного существенно выше уровней шума судов с традиционными движителями. В ледовых условиях зарегистрированы вибрации на льду и дне, а также заметный уровень гидроакустического шума из-за растрескивания льда под СВП. Для смягчения воздействия шума СВП на ихтиофауну рекомендован обход рыбозимовальных ям путем частичного смещения трассы СВП на берег вблизи мест зимовки рыб. Также даны рекомендации по оптимальной скорости движения СВП в окрестности мест гнездования птиц.

Горовой С.В. «Сравнительный анализ характеристик сигналов, зарегистрированных с использованием векторного приемника и гидрофонов давления на мелководье» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 8-9 (2024)

Описаны результаты сравнительного анализа характеристик низкочастотных гидроакустических шумовых сигналов, одновременно зарегистрированных в прибрежной морской акватории с использованием размещенных вблизи дна ненаправленных приемников и комбинированного приемника, в состав которого входят трехкомпонентный приемник градиента давления инерционного (соколеблющегося) типа и гидрофон давления. Глубина места в районе исследований составляет 6 м, донный грунт – ил, песок. Приведены результаты оценивания динамики изменения со временем взаимных корреляционных функций, огибающих и гистограмм мгновенных значений зарегистрированных сигналов, в том числе при проходе моторной лодки.

Ларичев В.А., Максимов Г.А., Вселенский А.А., Лесонен Д.Н. «Велосиметр для системы акустического позиционирования буксируемых сейсмокос» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 9 (2024)

В морской сейсморазведке 3D на шельфе с использованием параллельно буксируемых сейсмокос (сейсмоакустических антенн) необходимым элементом является система акустического позиционирования этих сейсмокос. Она состоит из навесных акустических транспондеров, установленных вдоль сейсмокос, а также из транспондеров, установленных на судне, на начальных и концевых буях, которые, в свою очередь, позиционируются с помощью антенн ГНСС. Акустические измерения совокупности дистанций между узлами сети транспондеров, с привязкой отдельных узлов сети к их пространственному положению позволяют восстановить текущее пространственное положение всех датчиков буксируемых сейсмокос, и тем самым сформировать систему наблюдений. Однако для определения дистанций между транспондерами по задержкам приходов акустических сигналов должна быть известна с необходимой точностью скорость звука в среде распространения, которая в реальных морских условиях обладает существенной изменчивостью. В этой связи в комплект системы акустического позиционирования буксируемых сейсмокос должны быть включены измерители скорости звука (велосиметры), специально разработанные для таких условий применения. Представлена информация о характеристиках велосиметра, разработанного в АО “АКИН” для системы акустического позиционирования буксируемых сейсмокос, и результатах его тестирования.

Смирнов В.А., Максимов Г.А., Григорьев А.Г., Корольков З.А., Коновалов В.Н., Ларичев В.А., Лесонен Д.Н. «Гидроакустическая система навигации судов в акватории порта» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 9 (2024)

В АО “АКИН” разработана система гидроакустического позиционирования судов в акватории порта, которая является дублирующей в дополнение к системам спутниковой, радио- и видео-навигации. Система позиционирования состоит из маяков-ответчиков, устанавливаемых на дне акватории, двух судовых антенн, а также судового блока с системой сбора, обработки данных и позиционирования. Работа системы протестирована в акватории порта г. Новороссийск в ходе опытной эксплуатации оборудования в период с июня по декабрь 2023 г. Показано, что полученная точность позиционирования с остаточной невязкой порядка 1 м является достаточной для дублирующей системы гидроакустического позиционирования судов при заходе в порт. Данные позиционирования судна (положение, курс, скорость, эллипс ошибок и пр.) передаются в судовую навигационную систему.

Соловьев В.А. «Автономный многочастотный измеритель обратного акустического рассеяния для исследования звукорассеивающих слоев в морской среде» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 10 (2024)

Описывается архитектура нового прибора Aquasound для регистрации обратного акустического рассеяния в водных слоях до глубины 300 м на высоких частотах от 300 кГц до 4 МГц. Приводятся результаты его испытаний, сравниваются данные по обратному акустического рассеянию с термохалинной структурой. Исследование звукорассеивающих слоев методом регистрации высокочастотного обратного акустического рассеяния позволяет исследовать поведение мелких морских организмов, концентрацию твердых взвесей, мелкомасштабную изменчивость морской среды. Aquasound является универсальным прибором с возможностью программирования размера измерительной ячейки и частоты импульсов в широких пределах. Прибор позволяет излучать ультразвуковые импульсы различных частот в воду и записывать амплитуду отраженного сигнала. Функциональная схема Aquasound содержит микроконтроллерный блок управления с АЦП, генератор сигналов, передатчик, коммутатор и блоки согласования сопротивлений преобразователей, пьезоэлектрические преобразователи (трансдюсеры), приемник, детектор. Испытания прибора были проведены в октябре 2022 и 2023 годов в Южном отделении ИО РАН г. Геленджик. Регистрация сигнала производилась Aquasound на частотах 410 кГц и 2 МГц и c помощью прибора Nortek Aquadopp на частоте 2 МГц. По результатам зондирований до глубины 200 м установлено, что Aquasound получал резкое увеличение амплитуды сигнала на двух частотах на глубине соответствующей изопикне 15.6. На этой изопикне регистрируется слой увеличенной концентрации зоопланктона в дневное время. Сигнал с частотой 2МГц, полученный Aquasound, коррелирует с сигналом Nortek Aquadopp.

Львов К.П., Цыбин В.С. «Сравнение формул расчета глубины по давлению и широте» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 10 (2024)

Рассмотрены формулы Международного состояния морской воды TEOS-10 (2009 г.), UNESCO (1983 г.), (1981 г.), Leroy (1968, 1998, 2007 гг.). Выводы. Результаты сравнения для мелководья с учетом точности датчиков давления, свидетельствуют, что практически расчеты по разным формулам дают равные результаты.

Клячин Б.И. «Направленность придонного шума океана» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 11 (2024)

Низкочастотный шум океана собирается с большой акватории. Его свойства зависят от большого числа особенностей этой акватории. Тем не менее, приповерхностный шум, более всего зависит от особенностей поверхности океана, шум в подводном звуковом канале – от параметров канала. Придонный шум более всего зависит от дна. При этом если первые два (приповерхностный и шум канала) удостоились многолетним и многочисленным исследованиям, – придонный шум почти не обсуждался в научной литературе. Приводятся расчеты направленности придонного шума в большом частотном диапазоне для двух районов глубокого океана. Обсуждаемые направленности сильно зависят от частоты и имеют три характерные особенности. При высоких частотах максимумы направленности вертикальны. При низких частотах максимумы горизонтальны. На средних частотах – максимумы близки направлениям угла полного внутреннего отражения от дна (такое отражение может быть в случае дна без затухания. Но в данной работе рассматривается дно с затуханием.). Подобные качественные особенности придонных шумов наблюдаются и в мелком море. (Естественно, при переходе от глубокого моря к мелкому, частоты, при которых имеются максимумы изменятся.) В наших расчетах – скорость звука в дне больше, чем в океане. Но приводятся и оценки для случая, когда скорость звука в дне меньше, чем в океане.

Вировлянский А.Л., Казарова А.Ю. «Оценка коэффициента отражения звука от дна по изменениям пространственно угловой структуры поля в волноводе с дистанцией» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 11 (2024)

Обсуждается метод оценки коэффициента отражения звука от дна подводного волновода по данным измерений поля источника, движущегося в горизонтальном направлении, с помощью неподвижной вертикальной антенны. Для анализа пространственно-угловой структуры регистрируемого антенной поля применяется заимствованный из квантовой теории метод когерентных состояний. Разложение по когерентным состояниям устанавливает связь между лучевым и волновым представлениями поля в волноводе. Оно задает распределение комплексной амплитуды поля тонального источника в плоскости глубина–угол и поля импульсного источника в пространстве глубина–угол–время. Использование данного разложения позволяет построить фильтр для выделения компоненты поля, представляющей вклад заданного узкого пучка лучей. Отношение амплитуд такой компоненты поля до и после отражения от дна дает искомую оценку коэффициента отражения. Эффективность этого подхода протестирована на данных численного моделирования. Приведены результаты его применения для обработки данных озерного эксперимента.

Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. «Когерентность и эффективность пространственной обработки низкочастотных акустических сигналов в мелком море с флуктуирующими параметрами» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 11-12 (2024)

Исследуется совместное влияние случайных внутренних волн и развитого ветрового волнения на когерентность и эффективность пространственной обработки узкополосных акустических сигналов в мелком море. Предложена теоретическая модель для корреляционной матрицы многомодового сигнала на апертуре горизонтальной антенной решетки (АР), использующая различие пространственно-временных масштабов флуктуаций акустического поля, обусловленных ветровыми и внутренними волнами. Приведены результаты численного моделирования для волновода летнего типа, закрытого к поверхности. Коэффициент усиления антенны анализируется для трех методов пространственной обработки: метода ФАР, метода оптимальной линейной обработки и метода оптимальной квадратичной обработки. Основное внимание уделяется зависимости коэффициента усиления АР от интенсивности ветрового волнения и расстояния R между источником и антенной. Показано, что несмотря на гидрологию летнего типа, ветровое волнение может оказывать существенное влияние на коэффициент усиления горизонтальной антенны в широком диапазоне расстояний R∼10–100 км. Полученные для горизонтального масштаба корреляции акустического поля результаты соответствуют универсальному значению 30λ, предложенному Carey при обобщении экспериментальных данных в мелком море.

Назаренко Ю.В., Сидоров Д.Д., Петников В.Г., Писарев С.В., Луньков А.А. «Об оценках точности определения расстояния при подводной акустической навигации в Карском море» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 12-13 (2024)

На основе гидрологических данных океанологической базы “World Ocean Database” получены оценки точности определения расстояния между подводными источником и приемником звука на расстояниях до 5 км в мелководной части Карского моря. Предполагалось, что основной причиной погрешностей в измерениях дистанции является отсутствие точных данных о пространственно-временном распределении вертикального профиля скорости звука. Анализировались ситуации, характерные для начала и конца осени, когда в первом случае наблюдается ярко выраженный термоклин и открытая поверхность воды, а во втором случае температура воды практически не изменяется по глубине и морская поверхность покрыта льдом. Установлено, что в обоих случаях существуют заметные флуктуации скорости звука в приповерхностном перемешанном слое, однако физические причины подобных вариаций разные. Моделирование распространения акустических волн показало, что различия во времени распространения звуковых сигналов δt для указанных выше случаев невелики. Однако имеет место уменьшение величины δt (почти на порядок) при расположении источника и приемника вблизи дна. При таком расположении точность оценки расстояния максимальна.

Малеханов А.И., Смирнов А.В. «Сравнительный анализ методов пространственной обработки акустических сигналов в мелком море в условиях априорной неопределенности канала распространения. 1. Сценарий приема когерентных сигналов» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 13 (2024)

Обсуждаются результаты численного моделирования эффективности ряда методов пространственной обработки сигналов, принимаемых вертикальной антенной решеткой в канале мелкого моря, в предположении, что параметры канала известны не точно, но с некоторым уровнем неопределенности. Цель работы – получение количественных оценок потерь эффективности в таких условиях, которые ожидаемо оказываются существенно различными для разных методов обработки. Моделирование выполнено в рамках модового формализма описания сигналов отдельных источников в сезонных каналах, типичных для Баренцева моря, в предположении, что сигналы являются полностью когерентными (детерминированными), что отвечает диапазону низких частот и не слишком большим дистанциям (∼10 км).

Малеханов А.И., Смирнов А.В. «Сравнительный анализ методов пространственной обработки акустических сигналов в мелком море в условиях априорной неопределенности канала распространения. 2. Сценарий приема частично когерентных сигналов» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 13 (2024)

Проводится сравнительный анализ устойчивости методов пространственной обработки частично-когерентных многомодовых сигналов удаленных источников к априори неточному знанию параметров подводного звукового канала. Численное моделирование выполнено для случая вертикального положения антенной решетки в сезонных (летнем и зимнем) каналах Баренцева моря в предположении, что полезный сигнал является частично-когерентным в результате ослабления взаимных корреляций модовых амплитуд и принимается на фоне интенсивного морского шума ветрового происхождения. Рассматривается ряд известных методов пространственной обработки, в различной степени учитывающих специфику данного сценария приема сигналов, включая метод оптимальной обработки частично-когерентных сигналов. Показано, что, в отличие от сценария приема полностью когерентных многомодовых сигналов, потери усиления (антенного выигрыша) в результате рассогласования численной модели с реальным каналом имеют меньшие величины, что ослабляет требования к точности априорной информации относительно параметров канала.

Малеханов А.И., Лисин А.А., Хилько А.И. «Влияние случайных вариаций параметров неоднородного океанического волновода на гидроакустическое поле, возбуждаемое вертикальной решеткой узкополосных излучателей» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 14 (2024)

Разработка акустических систем подводного наблюдения требует учета влияющих на эффективность их работы факторов: геофизические параметры среды распространения звука, статистика изменений гидросферы и атмосферы. Параметры среды варьируются от времени года, течений, ветровых явлений и иных факторов, влияющих на температуру и соленость слоев водной толщи. Учет указанных факторов позволяет выбрать оптимальные параметры системы. Основным критерием качества системы наблюдения служит обычно обеспечиваемое в ней отношение “полезный сигнал/шум”, повышение которого является главной задачей оптимизации. Учет факторов в реальном времени не всегда возможен, поэтому влияние отклонений параметров среды от условий, для которых подобраны оптимальные параметры системы, представляет интерес. В работе рассмотрено влияние изменения условий распространения акустического сигнала как случайные вариации профиля скорости звука относительно эталонного в рамках заданного рукава минимально и максимально возможных скоростей звука. Влияние оценивалось по отклонению положения точки фокусировки антенной решетки узкополосных излучателей с фиксированными параметрами оптимизации, примененными к случайным вариациям профиля скорости звука.

Шкрамада С.С., Моргунов Ю.Н., Буренин А.В. «Исследование структуры акустического поля на основе гидроакустического эксперемента в Японском море» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 14 (2024)

В августе 2023 года был проведен тестовый гидроакустический эксперимент для обоснования применимости способа позиционирования подводных объектов при их функционировании на глубинах, существенно превышающих глубину оси подводного звукового канала (ПЗК). Приводятся результаты экспериментальных исследований и численного анализа распространения акустической энергии на шельфе и переходе ее в глубоководные (до 1000 м) слои Японского моря для летне-осенних гидрологических условий. Эксперимент по приему широкополосных импульсных сигналов с центральной частотой 400 Гц проводился на удалении 141 км от источника навигационных сигналов (ИНС), свешенного с борта судна при глубине 42 м у побережья вблизи мыса Лихачева (залив Петра Великого). Для приема сигнальной информации была использована система с распределенными по глубине гидрофонами, с возможностью длительной регистрации сигналов на фиксированных глубинах или в процессе погружения. Результаты эксперимента позволили исследовать импульсные характеристики акустического волновода, рассчитать эффективную скорость распространения навигационных сигналов, принимаемых на различных глубинах, а также сделать выводы о возможности решения задач позиционирования автономных подводных аппаратов (АПА) на глубинах до 1000 метров и при удалении от ИНС до 141 км. Выполнено математическое моделирование распространения акустических сигналов в модельном волноводе, воспроизводящем условия эксперимента.

Переселков С.А., Кузькин В.М., Ткаченко С.А., Косенко И.М. «Применение голографической обработки для разрешения сигналов в нерегулярном океаническом волноводе» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 15 (2024)

Рассмотрена возможность применения метода голографической обработки для разрешения шумовых сигналов различной интенсивности на фоне изотропной помехи в океаническом волноводе. Предложенный метод основан на двукратном преобразовании Фурье интерферограммы, формируемой движущимся источником шума. Представлены результаты численного эксперимента по разрешению нескольких шумовых сигналов на фоне изотропной помехи. Вычислительный эксперимент выполнен с использованием голографического метода локализации источника и одиночного приемника. Выполнен сравнительный анализ точности определения координат источника, включая пеленг, радиальную скорость, удаленность и глубину. Разрешающая способность рассматривается как возможность отдельного обнаружения и идентификации каждого источника. В качестве критерия разрешающей способности принимается точность, с которой определяются координаты каждого источника на фоне других источников и помехи. В работе описана голографическая обработка шумовых сигналов нескольких источников в условиях пространственно-временной нестабильности океанической среды. Представлен алгоритм, позволяющий восстанавливать неискаженные сигналы на фоне неоднородностей среды. Обсуждена ширина фокусировки спектральной плотности сигналов на голограмме. Сформулирован критерий разрешающей способности, который позволяет разделять сигналы с помощью одиночного приемника и линейной антенны. Приведены результаты численного моделирования разрешения нескольких сигналов на фоне интенсивных внутренних волн, вызывающих взаимодействие мод и горизонтальную рефракцию звуковых полей источников.

Щербатюк А.Ф., Переселков С.А., Кузькин В.М., Ладыкин Н.В., Ткаченко С.А. «Метод групповой навигации необитаемых подводных аппаратов с лидером» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 15 (2024)

В настоящее время для выполнения задач, связанных с подводными миссиями, большое значение придается использованию групп автономных необитаемых подводных аппаратов. Ценность информации, получаемой такой группой, значительно зависит от точности их навигационной привязки. Традиционные подходы к навигации единичного автономного необитаемого подводного аппарата не обеспечивают оперативную навигацию для группы таких аппаратов. В работе описан один из приоритетных способов навигационного обеспечения группы специализированных подводных аппаратов. Он основан на использовании в группе одного автономного необитаемого подводного аппарата-лидера с высокоточными средствами навигации для определения местоположения, угловой ориентации, скорости и глубины. Группа автономных необитаемых подводных аппаратов выполняет общую миссию в мелководной акватории. Деятельность всех аппаратов синхронизирована и предполагает информационное взаимодействие между ними. Определение координат каждого аппарата основывается на измерении дальностей между ними и аппаратом-лидером. Рассмотрен алгоритм оценки местоположения отдельных аппаратов. Приведены результаты численного моделирования, подтверждающие работоспособность и требуемую точность рассмотренного алгоритма.

Папкова Ю.И., Папкова А.С., Шукало Д.М. «Об аналитическом представлении рефракционного члена скорости звука в Черном море» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 16 (2024)

Акустические свойства морской среды во многом определятся неоднородным рефракционным членом профиля скорости звука. Для численного моделирования звуковых полей в морской среде (лучевой метод, метод конечных элементов, метод конечных разностей и др.) достаточно знать данную величину в некоторой системе узловых точек, в то время как для модового анализа существенным является ее аналитическое описание. Аппроксимация профиля скорости звука функциями, с помощью которых строится аналитическое решение уравнения Гельмгольца, является одной из необходимых процедур при решении прямых и обратных задачах распространения звука в морской среде. Как известно, точные значения скорости звука можно получить по измеренным данным входных параметров, в качестве которых в уравнениях скорости звука для морской воды в основном используется температура in situ, глубина измерений и соленость. В представленной работе получен и проанализирован массив данных входных параметров в акватории г. Севастополя с 2015 по 2022 гг. По измеренным значениям параметров рассчитываются соответствующие им значения скорости звука с помощью известных формул. Полученный массив данных для скорости звука анализируется и аппроксимируется отрезками кривых, допускающих аналитическое решение вертикального волнового уравнения в гипергеометрических функциях. Таким образом, найдены формулы для профилей скорости звука в акватории г. Севастополя в зависимости от сезонной изменчивости, позволяющие получить аналитические решения уравнения Гельмгольца.