Злобина Н.В., Касаткин С.Б. «Исследование вихревых структур в звуковом поле модельного волновода и в береговом клине» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XVII Всероссийской конференции (ГА-2024), Санкт-Петербург, 5–7 июня 2024 года, с. 54-56 (2024)

Рассмотрены результаты исследования акустических вихревых полей. В рамках обобщенного решения граничной задачи Пекериса выполнено модельное описание интерференционных процессов в поле нормальных волн, приводящее к возникновению вихревых структур. Представлены результаты моделирования угловой составляющей ротора вектора интенсивности. Выполнено исследование вихревых структур в мелком море в инфразвуковом диапазоне частот. Модельное описание знакопеременных вихревых структур хорошо соответствует экспериментальным данным.

Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. «Влияние развитого ветрового волнения на эффективность вертикальной антенны в мелком море» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XVII Всероссийской конференции (ГА-2024), Санкт-Петербург, 5–7 июня 2024 года, с. 60-63 (2024)

Исследуется влияние ветрового волнения на коэффициент усиления вертикальной антенны в мелководных волноводах. Предложен алгоритм расчета корреляционной матрицы сигнала на апертуре вертикальной антенной решетки, учитывающий интерференционную структуру поля в звуковом канале. Коэффициент усиления антенны анализируется для трех методов пространственной обработки: метода ФАР (фазированной антенной решетки), метода оптимальной линейной обработки и метода оптимальной квадратичной обработки. Приведены результаты численного моделирования для гидрологических условий Баренцева моря в зимний период.

Кузнецов Г.Н., Степанов А.Н. «Линии равных фаз и фазовый инвариант в частотно-пространственной области звукового поля в мелком море» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XVII Всероссийской конференции (ГА-2024), Санкт-Петербург, 5–7 июня 2024 года, с. 90-93 (2024)

Обсуждается существование линий равных фаз в частотно-пространственной области в направлении от источника к приемнику. Получено дифференциальное уравнение для их расчета в волноводе и показано, что такие линии связаны с фазовым инвариантом (ФИ), аналогичным известному волноводному инварианту Чупрова (ИЧ), но имеющему иной физический смысл и характеристики: они рассчитываются на фазовой плоскости, а не на поле интенсивности. Эти линии постоянной фазы устойчивы, слабо зависят от условий распространения и позволяют путем накопления (суммирования) синфазных сигналов вдоль линии равных фаз выполнять помехоустойчивую обработку слабых сигналов для их обнаружения и оценки параметров.

Малеханов А.И., Смирнов А.В. «К вопросу о практической эффективности методов пространственной обработки сигналов, основанных на модели среды распространения звука в каналах мелкого моря» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XVII Всероссийской конференции (ГА-2024), Санкт-Петербург, 5–7 июня 2024 года, с. 257-259 (2024)

Представлены результаты сравнительного анализа нескольких «согласованных со средой» методов пространственной обработки полезного сигнала на фоне интенсивной помехи и морских шумов, включая метод оптимальной обработки, в реалистичных условиях рассогласования модели среды по параметрам гидрологии и подстилающего дна (на примере вертикальной антенны в канале Баренцева моря). Демонстрируется существенное различие эффективности методов как в условиях точного согласования, так и при ошибках в оценке параметров канала.

Малеханов А.И., Смирнов А.В. «Методы пространственной обработки частично-когерентных многомодовых сигналов в канале мелкого моря с помощью вертикальной антенной решетки: эвристические оценки эффективности» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XVII Всероссийской конференции (ГА-2024), Санкт-Петербург, 5–7 июня 2024 года, с. 260-262 (2024)

Представлены результаты численного моделирования ряда методов пространственной обработки частично-когерентного многомодового сигнала на фоне интенсивных модовых шумов в канале мелкого моря при вертикальном размещении антенной решетки. Основное внимание уделено вопросу о выборе методов, близких к оптимальному методу по величине выходного отношения сигнал/шум, но более простых в своей реализации, в зависимости от модового состава сигнала и положения антенны по глубине канала. Показано, что одним из таких квазиоптимальных методов обработки является метод некогерентной модовой фильтрации при условии адаптивной оценки помехоустойчивых мод сигнала.

Григорьев В.А., Луньков А.А., Шерменева М.А. «Дистанционное зондирование сосредоточенных неоднородностей в мелководных волноводах с использованием широкополосных сигналов и модовой фильтрации» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XVII Всероссийской конференции (ГА-2024), Санкт-Петербург, 5–7 июня 2024 года, с. 319-321 (2024)

Аналитически и в рамках численного моделирования рассматривается задача зондирования сосредоточенной неоднородности на акустической трассе между широкополосным низкочастотным излучателем и вертикальной цепочкой гидрофонов в мелком море. Показано, что наличие неоднородности приводит к характерным осцилляциям в спектре сигналов отдельных волноводных мод. Причём период осцилляций однозначно связан с расстоянием до неоднородности, что может быть использовано для её локализации.

Горовой С.В. «Экспериментальное исследование гидроакустических шумов в диапазоне 2–400 кГц в мелководной прибрежной акватории» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XVII Всероссийской конференции (ГА-2024), Санкт-Петербург, 5–7 июня 2024 года, с. 329-331 (2024)

Описаны результаты исследования спектральных характеристик гидроакустических шумов в прибрежной акватории в заливе Петра Великого Японского моря, вблизи порта Владивосток в диапазоне частот 2–400 кГц. Приведены спектрограммы и усредненные спектральные уровни звукового давления гидроакустического шума: когда температура воды составляла +4° и поверхность моря была свободна от льда (ноябрь), а также когда температура воды составляла +1°, а поверхность моря была покрыта сплошным слоем льда толщиной 0,5 м (январь).

Кузькин В.М., Переселков С.А., Ткаченко С.А., Рыбянец П.В. «Модовая голография в нерегулярном мелководном волноводе» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XVII Всероссийской конференции (ГА-2024), Санкт-Петербург, 5–7 июня 2024 года, с. 332-334 (2024)

Представлены результаты численного моделирования голографического метода выделения мод в нерегулярном гидроакустическом волноводе на океаническом шельфе. Предполагается, что нерегулярный характер среды распространения обусловлен присутствием внутренних волн и нерегулярной нижней границей, в частности неровностями рельефа дна. Рассмотрены различные случаи присутствия внутренних волн и нерегулярностей дна, обуславливающих как горизонтальную рефракцию, так и взаимодействие мод. Показано, что нерегулярный характер среды распространения не приводит к потере идентичности модовых характеристик сигнала: моды выделяются и их параметры восстанавливаются.

Мельников И.Е., Пелиновский Е.Н. «Линейные волны на мелкой воде над неровным дном, замедляющиеся у берега» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 94-104 (2024)

Обсуждаются точные решения системы уравнений линейной теории мелкой воды, представляющие собой бегущие волны со специфическим свойствами на временных интервалах распространения, которое бесконечно при приближении к берегу и конечно при уходе на глубокую воду. Решения получены с помощью сведения одномерных уравнений мелкой воды к уравнению Эйлера–Пуассона–Дарбу с отрицательным целым коэффициентом перед младшей производной. Проведен анализ динамики волнового поля. Показано, что форма волны, подходящей к берегу, будет дифференцироваться определенное число раз, что проиллюстрировано на ряде примеров. При движении волны от берега ее профиль интегрируется. Полученные решения в рамках линейной теории справедливы только на конечном интервале изменения глубины.

Щуров В.А., Ткаченко Е.С., Ляшков А.С., Щеглов С.Г. «Описание физических эффектов акустического поля в волноводе мелкого моря» Подводные исследования и робототехника, № 3, с. 4-12 (2024)

Исследуется поле комплексного вектора акустической интенсивности движущегося тонального низкочастотного источника в регулярном волноводе мелкого моря. Рассмотрены явления: дислокации фазового фронта, особые точки, вихрь акустической интенсивности и механизм его устойчивости, момент импульса вихря, ротор вихря. Установлена величина соотношения сигнал-помеха, при которой в когерентном поле возможно появление дислокации фазового фронта и вихря в дальнем поле источника сигнала.

Гулин О.Э., Ярощук И.О. «Ошибки адиабатического приближения при описании потерь распространения низкочастотного звука в мелководном волноводе арктического типа с шероховатой границей» Подводные исследования и робототехника, 38, № 1, с. 51-62 (2025)

Для интенсивности низкочастотного звукового сигнала, распространяющегося в волноводе мелкого моря с шероховатой донной границей, на основе локально модового подхода выполнено сравнение результатов описания в рамках адиабатической теории и метода однонаправленного распространения (ОР). Исследование проведено для условий распространения звука, соответствующих шельфовым зонам российских арктических морей, а также Японского моря в зимний период. Сравнение выполнено для шероховатой донной границы с разными масштабами случайных нерегулярностей и разными отражательными способностями. Представлена количественная оценка того, какие ошибки влияния батиметрии, нерегулярной вдоль трассы распространения, на интенсивность звука следует ожидать в рамках адиабатического приближения. В частности, показано, что ошибки адиабатического описания растут с уменьшением характерного масштаба флуктуаций шероховатостей. Как следствие при относительно небольших масштабах нерегулярностей адиабатическое приближение приводит к той или иной степени искажения картины интенсивности распространяющегося в волноводе сигнала. Кроме того, в случае многомодовых волноводов с выраженной интерференцией мод наблюдаются значительные расхождения между результатами адиабатического описания и метода ОР на локальных участках дистанции, где формируются минимумы осцилляций интенсивности.

Злобина Н.В., Касаткин С.Б. «Вторичный спектральный анализ и его применение в гидроакустике в инфразвуковом диапазоне частот» Подводные исследования и робототехника, 38, № 1, с. 75-83 (2025)

При решении граничных задач для открытых систем типа слоистых волноводов, нагруженных на полупространство, физически и математически корректной оказывается несамосопряжённая модельная постановка, учитывающая энергообмен между волноводом и полупространством. В этой модельной постановке решение граничной задачи, обладающее свойством полноты, описывается собственными функциями двух сопряжённых операторов, какими являются расходящиеся волны и сходящиеся волны отдачи, с возможной их взаимной трансформацией на горизонтах полного внутреннего отражения. Новые свойства обобщённого решения, построенного в несамосопряжённой модельной постановке, проявляются в наибольшей степени в инфразвуковом диапазоне частот при использовании скалярно-векторного описания звукового поля. В этом диапазоне частот мелкомасштабная вихревая составляющая вектора интенсивности становится доминирующей в суммарном звуковом поле, модулируя потенциальную составляющую вектора интенсивности, выделяемую методами первичного спектрального анализа. В настоящей работе анализируется возможность выделения модуляционной составляющей методами вторичного спектрального анализа для повышения помехоустойчивости приёмных систем на основе комбинированных приёмников.

Самойлова А., Егорова А. «Влияние анизотропии проницаемости и свойств дна на тепловую конвекцию в донных отложениях» Вестник Пермского университета. Серия: Физика, № 4, с. 55-63 (2024)

Изучается влияние анизотропии проницаемости пористой среды и изменения проницаемости дна на конвективную неустойчивость в морских донных отложениях. Донные отложения моделируются как горизонтальная двухслойная система, состоящая из верхнего слоя пористой среды, насыщенной водой (наличие примесей не учитывается), и нижнего непроницаемого полубесконечного массива. Рассматриваются два типа граничного условия для фильтрационного потока на верхней границе (дне водного тела): открытая и непроницаемая граница. Линейный анализ устойчивости проводится в рамках сопряженной задачи о конвекции в горизонтальном слое пористой среды с жидкостью и теплопередаче в непроницаемом массиве снизу. Получены аналитические выражения для функции тока и температуры конвективной неустойчивости в зависимости от значений параметра анизотропии проницаемости пористой среды. Мерой анизотропии проницаемости принято отношение коэффициентов проницаемости в вертикальном и горизонтальном направлениях. Показано, что с увеличением анизотропии симметрия конвективного течения относительно центра слоя пористой среды нарушается: центр конвективного вала смещается к нижней границе слоя в среде с большей анизотропией. Поле температуры глубже проникает во второй слой непроницаемой среды с ростом анизотропии проницаемости. Получены выражения, определяющие кривые нейтральной устойчивости для различных значений параметра анизотропии и при разных граничных условиях сверху. Определены критические значения числа Рэлея–Дарси и волнового числа. Порог возникновения конвекции повышается в системе с непроницаемой верхней границей по сравнению с открытой верхней границей. Увеличение анизотропии существенно понижает порог конвективной неустойчивости, а также уменьшает критическое волновое число. В пределе сильной анизотропии проницаемости, когда в горизонтальном направлении жидкость просачивается через пористую среду практически без сопротивления, конвекция становится длинноволновой, порог ее – ниже на порядок в сравнении с изотропной средой.