Метод оценки вектора скорости движения источника на основе анализа изменений интерференционной структуры поля на апертуре антенны
Метод оценки вектора скорости движения источника на основе анализа изменений интерференционной структуры поля на апертуре антенны
1) Г.Н. Кузнецов 2) В.М. Кузькин 3) С.А. Переселков
Изложен метод оценки вектора скорости движения источника с использованием линейной и цилиндрической протяженной антенны. Метод основан на анализе динамики спектров широкополосных сигналов в зоне интерференционных максимумов. Показана устойчивость метода при изменении передаточной функции волнового канала.
Показать АннотациюОценка координат шумового источника в мелком море векторно-скалярной горизонтальной линейной антенной
Оценка координат шумового источника в мелком море векторно-скалярной горизонтальной линейной антенной
Г.Н. Кузнецов, А.А. Луньков
Выполняется моделирование алгоритма обнаружения и оценки глубины и дальности в пассивном режиме широкополосного источника шума с использованием согласованной фильтрации по методу Бартлетта. Сравниваются характеристики откликов векторно-скалярной и скалярной протяженных линейных антенн. Показано, что полученные оценки координат устойчивы к умеренным неточностям задания параметров волновода и небольшим динамическим возмущениям в водной среде. Установлено, что векторно-скалярная антенна обладает помехоустойчивостью на 5–10 дБ большей, чем скалярная антенна с той же апертурой.
Показать АннотациюРаспространение и дифракция волн на упругих тонкостенных оболочках в неоднородных волноводах
Распространение и дифракция волн на упругих тонкостенных оболочках в неоднородных волноводах
В.Ю. Приходько
Получено асимптотическое решение задач дифракции нормальных волн на упругих, вытянутых оболочках в неоднородных по глубине волноводах. Рассмотрена теория оболочек типа Лява. Рассеянное поле представлено в виде суммы нормальных волн с амплитудами, выраженными в виде квадратур от смещений оболочки. Для вектора смещений оболочки в волноводе получена замкнутая система сингулярных дифференциальных уравнений, учитывающая влияние внешней среды. Рассмотрена задача излучения звука оболочкой, возбуждаемой системой распределенных по поверхности оболочки, сил. Для вытянутых оболочек вращения найдены асимптотики диаграмм направленности излученных звуковых полей. Ключевые слова: нормальные волны, теория оболочек типа Лява, сингулярные дифференциальные уравнения, диаграмма направленности.
Показать АннотациюОценка поперечного радиуса когерентности звукового поля в мелком море при наличии фоновых внутренних волн
Оценка поперечного радиуса когерентности звукового поля в мелком море при наличии фоновых внутренних волн
А.А. Луньков, D. Rouseff
В рамках теории адиабатических мод рассмотрена задача аналитической оценки поперечного радиуса когерентности низкочастотного звукового поля в мелководном волноводе в присутствии фоновых внутренних волн. Для описания вертикальных смещений жидкости использован спектр типа Гарретта-Манка, адаптированный под условия мелкого моря. Поле внутренних волн предполагалось изотропным. Для идеализированной модели волновода получены явные теоретические зависимости радиуса когерентности от расстояния до источника, частоты звука, плотности энергии внутренних волн и других параметров. Продемонстрировано качественное и количественное соответствие между результатами теоретических оценок и данными прямого численного моделирования. Осуществлено сравнение полученных значений поперечного радиуса когерентности с известными данными натурных экспериментов.
Показать АннотациюЭффекты параметрического взаимодействия электромагнитных и акустических волн в морской воде
Эффекты параметрического взаимодействия электромагнитных и акустических волн в морской воде
Г. Я. Шайдуров, Д. С. Кудинов, Г. Н. Романова
В статье рассматриваются явления взаимодействия электромагнитных и акустических волн в сплошной проводящей среде, и на границе раздела вода-воздух применительно к задачам радиосвязи с подводными морскими объектами. Дается количественная оценка эффекта параметрической модуляции при совместном действии обоих типов волн, приводятся результаты лабораторных и натурных наблюдений. С точки зрения кинетической теории электролитов получены соотношения для оценки количественной связи между электропроводностью воды, концентрацией солей, температурой, акустическим давлением. Показано, что акустическое давление, вызванное облучением раствора ультразвуком, приводит к нелинейной зависимости его электропроводимости от плотности потока мощности акустического излучения. Дано обоснование, что параметрический эффект взаимодействия электромагнитного и акустического поля особенно ярко появляется в скин-слое электромагнитной волны в области подсвечивания поверхности воды ультразвуком, что может рассматриваться в качестве эффекта гетеродинирования радиосигнала.
Показать АннотациюФлуктуации интенсивности звука, обусловленные взаимодействием мод на движущихся нелинейных внутренних волнах в мелком море
Флуктуации интенсивности звука, обусловленные взаимодействием мод на движущихся нелинейных внутренних волнах в мелком море
В.А. Григорьев, Б.Г. Кацнельсон, J.F. Lynch
Проводится анализ флуктуаций интенсивности низкочастотных (300±30 Гц) сигналов, распространяющихся в мелком море в присутствии нелинейных внутренних волн (НВВ) в эксперименте Shallow Water 2006, Атлантический шельф США. Сигналы принимались на вертикальную антенну на расстоянии ~20 км от источника. Пакет НВВ в рассматриваемом времени двигался целиком внутри акустической трассы, составляющей с фронтом пакета угол в горизонтальной плоскости ~10°. Используя ранее разработанную модовую теорию флуктуаций, основанную на механизме взаимодействия мод, в работе получены теоретические спектры флуктуаций, главной особенностью которых является т.н. доминирующая частота флуктуаций, соответствующая колебаниям максимальной амплитуды и обусловленная максимальным взаимодействием мод. Сравнение результатов моделирования с экспериментом позволяет интерпретировать аналогичный максимум, наблюдаемый в экспериментальном спектре, как доминирующую частоту. Анализируется также вклад горизонтальной рефракции в данном эксперименте.
Показать АннотациюЭкспериментальная апробация методики оценки доплеровского смещения с помощью сложных сигналов с «хорошими» автокорреляционными свойствами
Экспериментальная апробация методики оценки доплеровского смещения с помощью сложных сигналов с «хорошими» автокорреляционными свойствами
А.В. Буренин, В.В. Безответных, Е.А. Войтенко, М.С. Лебедев, Д.С.Стробыкин, А.А. Тагильцев
В данной работе представлена методика оценки доплеровского смещения, которая базируется на применении сигнального пакета, состоящего из сложных сигналов c «хорошими» автокорреляционными свойствами и операции автокорреляции («свертки» принятого сигнала с самим собой) на приемнике. Приведены результаты экспериментальной апробации методики. Полученные натурные данные сравниваются с измерениями системы GPS и аналогичными гидроакустическими подходами для оценки доплеровского смещения.
Показать АннотациюОсобенности распространения звука в мелком море с мягким дном
Особенности распространения звука в мелком море с мягким дном
В.А. Григорьев, А.А. Луньков, В.Г. Петников
В рамках численных экспериментов исследованы особенности распространения низкочастотного (50–300 Гц) звука в мелком море на расстояниях от источника 0.3–5 км. Морское дно предполагалось жидкой однородной средой. Сравнивались ситуации, когда скорость звука в дне больше и меньше, чем в водном слое (жесткое и мягкое дно). Случай мягкого дна соответствует газонасыщенным грунтам, встречающимся в местах залежей природного газа. При расчетах использовалось модовое описание звукового поля, учитывались как распространяющиеся, так и вытекающие моды, включая квазимоды. Получены усредненные зависимости спадания интенсивности с расстоянием при различных частотах и скоростях звука в дне. Показано, что в общем случае имеются заметные отклонения от известного приближенного закона затухания, когда интенсивность звука пропорциональна r^–3/2, где r – расстояние от источника звука. Такие отклонения особенно заметны для мягкого дна. Аппроксимируя полученные зависимости спадания интенсивности в логарифмическом масштабе прямыми линиями, найдены коэффициенты \beta затухания звука в волноводе (тангенсы угла наклона указанных линий), как функции частоты и скорости звука в дне. Показано, что для мягкого дна величина \betaмонотонно растет при увеличении скорости звука в дне, а для жесткого дна – монотонно падает. Максимум \beta зависит от частоты звука и достигается при примерном равенстве скоростей звука в воде и дне.
Показать АннотациюВолноводное распространение нелинейных акустических сигналов в среде с газовыми пузырьками
Волноводное распространение нелинейных акустических сигналов в среде с газовыми пузырьками
В.А. Гусев
В работе исследована возможность формирования звукового канала за счет неоднородного распределения сильно сжимаемых включений – газовых пузырьков в однородной водоподобной среде. Предложен метод расчета акустического поля интенсивных волновых пучков вблизи оси звукового канала. Рассчитано поле интенсивного гауссовского пучка при несовпадении его оси с осью звукового канала. Развитые методы могут быть применены для расчета интенсивных полей как в природных средах, например, придонном газонасыщенном осадочном слое, так и в искусственно созданных средах – метаматериалах, позволяющих управлять трансформацией пространственно-временной структурой поля.
Показать АннотациюЧастотные смещения максимумов звукового поля, вызванные поверхностным волнением
Частотные смещения максимумов звукового поля, вызванные поверхностным волнением
В.М. Кузькин, М.В. Куцов, С.А. Пересёлков
Дано общее решение задачи о связи между временными спектрами частотных смещений и возмущением океанической среды. Показано, что спектр частотных смещений можно интерпретировать как спектр возмущения, прошедший через передаточную функцию волновода, которая в той или иной мере сужает спектр входного воздействия. На основании полученного результата рассмотрен случай поверхностного волнения. Проанализированы некоторые частные случаи передаточной функции волновода. Обсуждены условия эффективности диагностики поверхностного волнения.
Показать Аннотацию