Распространение низкочастотных импульсных сигналов в океане
Распространение низкочастотных импульсных сигналов в океане
В. Н. Голубев, И. П. Смирнов
Приводятся результаты экспериментальных исследований по распространению низкочастотных импульсных сигналов в глубоководных и мелководных районах Мирового океана. Основное внимание уделено особенностям распространения низкочастотного сигнала в условиях волновода открытого ко дну, в котором принятый сигнал представляет собой последовательность отражений от дна и поверхности океана. В приближении геометрической акустики произведён расчёт пространственно-временной структуры импульсных сигналов и интенсивности отражений различной кратности, формирующих эту структуру. При выбранной модели среды получено удовлетворительное совпадение эксперимента с расчётом, обосновывающее применимость геометрической акустики в инфразвуковом диапазоне частот Ключевые слова: импульсный сигнал, пространственно-временная структура, интенсивность, приближение геометрической акустики.
Показать АннотациюАкустические поля в слоистой газонасыщенной среде
Акустические поля в слоистой газонасыщенной среде
Б. И. Гончаренко, В. А. Гусев
Исследованы особенности распространения акустических волн и ограниченных пучков в слоисто-неоднородной среде, содержащей газовые пузырьки. Такая система моделирует, в частности, акустические процессы в пресноводных водоемах с донным грунтом, содержащем газонасыщенные осадочные породы. Показано, что скорость звука в газонасыщенном грунте определяется количеством содержащегося в нем газа. При увеличении газа примерно до 1% от общего объема грунта скорость звука падает до 100 м/с, т.е. в 15 раз по сравнению со скоростью звука в воде. Рассчитаны коэффициенты отражения и прохождения акустической волны от слоистой газонасыщенной среды и их зависимости от частоты и угла падения волны. Проведено сравнение с результатами экспериментальных исследований. Показано, что частотная зависимость модуля коэффициента отражения звука, полученная на одной из акваторий Клязьминского водохранилища, имеет осциллирующий характер, причем частота осцилляций зависит от толщины газонасыщенного слоя и не зависит от угла падения. Показана возможность восстановления параметров структуры слоистого грунта по этой частотной зависимости. Исследованы нелинейные акустические эффекты, связанные с сильной структурной нелинейностью жидкости с пузырьками. Рассмотрены различные случаи расположения излучателя по отношению к границе донного грунта и выведены эволюционные уравнения для случаев горизонтального и наклонного распространения интенсивной волны. Рассчитаны волновые профили и поперечная форма пучков.
Показать АннотациюНекоторые результаты исследования временнόй изменчивости характеристик гидроакустических шумов в заливе Петра Великого Японского моря
Некоторые результаты исследования временнόй изменчивости характеристик гидроакустических шумов в заливе Петра Великого Японского моря
С. В. Горовой
Описаны результаты исследования временнόй изменчивости параметров моделей авторегрессии (АР) и авторегрессии — скользящего среднего (АРСС) фрагментов записей гидроакустического шума, зарегистрированного с помощью одиночного ненаправленного гидрофона в заливе Петра Великого Японского моря вблизи акватории порта Владивосток, для которых оценки одномерной и двумерной плотности распределения мгновенных значений не противоречат гауссовскому закону. Приведены графики и результаты сравнения зависимостей от времени оценок параметров моделей АР(5) и АРСС(3,2) для гидроакустического шума и модельного белого шума в полосе частот 200—1000 Гц. Выборочные дисперсии оценок параметров АР(5) и АРСС(3,2) моделей гидроакустического шума превышают дисперсии оценок этих параметров модельного белого шума на два порядка и более. В отличие от модельного белого шума, через нерегулярные промежутки времени порядка 30 с наблюдаются области «локальной квазистационарности» гидроакустического шума длительностью порядка 3—5 с, в которых выборочные дисперсии параметров АР модели уменьшаются на порядок и более. Полученные результаты можно считать типичными для данной акватории при отсутствии на удалениях до 2-х миль движущихся или стоящих на якоре судов и использовать для построения территориально и временно–адаптированных алгоритмов обнаружения сигналов.
Показать АннотациюЗатухание звука в мелком море с дном в виде газонасыщенного осадочного слоя, лежащего на вечной мерзлоте
Затухание звука в мелком море с дном в виде газонасыщенного осадочного слоя, лежащего на вечной мерзлоте
В. А. Григорьев$^1$, В. Г. Петников$^2$, А. В. Шатравин$^3$
В рамках численного моделирования проанализированы возможности модового описания звукового поля в мелком море с дном арктического типа: газонасыщенный осадочный жидкий слой, лежащий на упругом полупространстве (вечной мерзлоте). Установлено, что наилучшее описание поля в водном слое на коротких расстояниях от источника звука (порядка 1÷10 глубин волновода) достигается при использовании дискретного спектра нормальных мод и квазимод, вычисленного с помощью разрезов Пекериса. Расчеты потерь при распространении в волноводе для толщины осадочного слоя сравнимом или большим, чем длина звуковой волны в осадках, показали, что морское дно ведет себя как однородное жидкое полупространство. Если толщина осадочного слоя менее четверти длины волны, то слоем можно пренебречь. Потери резко возрастают при приближении скорости звука в осадках к скорости звука в воде. Предложена методика оценки скорости звука в осадочном слое, основанная на анализе затухания звуковых полей высших мод.
Показать АннотациюИсследование особенностей спектрально-корреляционных характеристик низкочастотных шумов мелкого моря для целей пассивной томографии
Исследование особенностей спектрально-корреляционных характеристик низкочастотных шумов мелкого моря для целей пассивной томографии
А. В. Гринюк$^1$, В. Н. Кравченко$^1$, П. Ю. Муханов$^2$, И. Р. Сабиров$^2$, С. Н. Сергеев$^2$, А. С. Шуруп$^2$
В работе рассматриваются результаты корреляционной обработки низкочастотных шумов, зарегистрированных в Баренцевом море разнесенными в пространстве донными гидрофонами. Сопоставление экспериментальных данных с результатами численного моделирования показывает, что на формирование спектрально-корреляционных характеристик низкочастотных шумов заметное влияние может оказывать межмодовая интерференция, а не только наличие точки стационарной фазы вблизи минимума дисперсионных зависимостей групповых скоростей мод, как это предполагалось ранее. Демонстрируется, что выделение частотной области, где шумовое поле сформировано только низшей модой, позволяет увеличить выходное отношение сигнал/помеха при корреляционной обработке, что может быть использовано при построении схем пассивной томографии.
Показать АннотациюО локальном эффекте взаимодействия мод низкочастотного звукового поля в случайно-неоднородном двумерном мелком море
О локальном эффекте взаимодействия мод низкочастотного звукового поля в случайно-неоднородном двумерном мелком море
О. Э. Гулин, И. О. Ярощук
Рассмотрена статистическая задача о распространении низкочастотного звука в волноводе мелкого моря с двумерными случайными неоднородностями. Исследуется закон спадания средней интенсивности поля с расстоянием в условиях флуктуирующего термоклина и при наличии поглощающего жидкого дна. В рамках метода поперечных сечений показано, что взаимодействие мод с расстоянием при не слишком сильных флуктуациях волновых чисел мод носит локальный характер, поэтому его учет является лишь некоторой добавкой к адиабатическому решению для интенсивности, в целом не меняющей средний закон потерь при распространении. Проведено сопоставление с результатами диффузионного приближения.
Показать АннотациюО влиянии ветрового волнения на коэффициент усиления горизонтальной антенной решетки в мелком море
О влиянии ветрового волнения на коэффициент усиления горизонтальной антенной решетки в мелком море
Н. А. Завольский, А. И. Малеханов, М. А. Раевский, А. В. Смирнов
Анализируется влияние ветрового волнения на коэффициент усиления протяженной горизонтальной антенной решетки в мелком море при использовании различных, в том числе, оптимальных методов пространственной обработки сигнала. Численное моделирование выполнено для гидрологических условий, характерных для Баренцева моря в зимний период, и модели Пирсона-Московица для спектра ветровых волн. Демонстрируется возможность значительного влияния развитого волнения на усиление АР в зависимости от ее волновых размеров, дистанции распространения сигнала и скорости ветра.
Показать АннотациюСильные горизонтальные неоднородности шумовых полей в океане
Сильные горизонтальные неоднородности шумовых полей в океане
Б. И. Клячин
Горизонтальные неоднородности океанической среды приводят к горизонтальным неоднородностям шумового поля. Рассмотрены неоднородности, вызванные холодными вихрями и океаническими разломами. При этом источники шума на поверхности океана считаются горизонтально однородными. Тем самым, рассматриваются эффекты, связанные с особенностями распространения шума в сложной океанической среде. Для расчета шумовых полей последовательно используется теория переноса излучения. Считается, что шум преобладает в водных лучах и почти отсутствует в отраженных от дна донных лучах
Показать АннотациюМетоды виброзащиты векторных приемников
Методы виброзащиты векторных приемников
В. И. Коренбаум
Проблема виброзащиты векторных приемников вытекает из повышенной вибрационной чувствительности этого класса гидроакустических датчиков. Для виброзащиты векторных приемников потенциально пригодны: виброизоляция, виброкомпенсация, интенсиметрическое виброподавление. В зависимости от значений собственной частоты подвеса, конструктивных особенностей векторных приемников инерционного и силового типов рассмотрены возможности и ограничения этих методов. Разработаны оригинальные технические решения.
Показать АннотациюПротокол динамической маршрутизации для сети автономных донных гидроакустических станций
Протокол динамической маршрутизации для сети автономных донных гидроакустических станций
О. Ю. Кочетов$^1$, В. Г. Петников$^2$, А. В. Шатравин$^1$
Рассмотрены особенности применения протоколов динамической маршрутизации для построения самоорганизующейся сети автономных донных гидроакустических станций с использованием звукоподводной связи. Дан обзор известных протоколов динамической маршрутизации для мобильных радиосетей, показаны преимущества и недостатки проактивного и реактивного подходов. Описаны модификации реактивного протокола динамической маршрутизации AODV, учитывающие особенности использования звукоподводной связи. Этот протокол рекомендован для звукоподводной связи на Арктическом шельфе.
Показать Аннотацию