hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2025.19(1)-8uzsbanhydrophysics-1520Research ArticleГИДРОАКУСТИКАHYDROACOUSTICSЛабораторный эксперимент по оценке бистатической силы цели осесимметричного вытянутого тела в гидроакустическом бассейнеLaboratory estimation of the bistatic target strength of an axisymmetric elongated body in an acoustic tankhttps://orcid.org/0000-0002-2377-5621РодионовА. А.RodionovА. А.

РОДИОНОВ Анатолий Александрович, член-корреспондент РАН, профессор, руководитель  научного направления «Фундаментальная и прикладная гидрофизика»

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

А. А. Rodionov

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow, 117997

rodionov.aa@spb.ocean.ruНикитинД. А.NikitinD. A.

НИКИТИН Дмитрий Алексеевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

D. A. Nikitin

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow, 117997

dan70io@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-1082-9528ШарафутдиноваТ. К.SharafutdinovaT. K.

ШАРАФУТДИНОВА Таисия Константиновна, кандидат технических наук, научный сотрудник

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

T. K. Sharafutdinova

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow, 117997

sharafutdinova.taya@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3638-3253ШпилевН. Н.ShpilevN. N.

ШПИЛЕВ Николай Николаевич, научный сотрудник

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

N. N. Shpilev

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow, 117997

nn.shpilev@gmail.comТумановВ. В.TumanovV. V.

ТУМАНОВ Виктор Владимирович, ведущий инженер

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

V. V. Tumanov

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow, 117997

tumvictor@yandex.ruПуленецМ. В.PulenetsM. V.

ПУЛЕНЕЦ Максим Витальевич, ведущий инженер

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

M. V. Pulenets

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow, 117997

pulemax@mail.ruИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian Federation20263003202619198114Copyright © Родионов А.А., Никитин Д.А., Шарафутдинова Т.К., Шпилев Н.Н., Туманов В.В., Пуленец М.В., 20262026Родионов А.А., Никитин Д.А., Шарафутдинова Т.К., Шпилев Н.Н., Туманов В.В., Пуленец М.В.Rodionov А.А., Nikitin D.A., Sharafutdinova T.K., Shpilev N.N., Tumanov V.V., Pulenets M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1520

Актуальность исследования обусловлена необходимостью экспериментального подтверждения закономерностей формирования бистатической силы цели осесимметричных объектов. В гидроакустическом бассейне Санкт-Петербургского филиала Института океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук проведен лабораторный эксперимент по исследованию вторичного гидроакустического поля осесимметричного вытянутого тела в бистатическом режиме.

Целью эксперимента являлась оценка силы цели осесимметричного вытянутого тела при различных углах поворота тела и при различных бистатических углах приемного измерительного гидрофона. Разработана методика проведения эксперимента и подготовлено необходимое оборудование для регистрации и обработки сигналов. Выполнено измерение амплитудных характеристик и длительности эхосигнала модели на частотах 50–70 кГц для бистатических углов от 10° до 70° и углов поворота тела от 0° до 180°. Проведен анализ зависимости бистатической силы цели от бистатического угла и угла поворота осесимметричного вытянутого тела. Установлены взаимосвязи между бистатическим углом, углом поворота осесимметричного вытянутого тела и характеристиками эхосигнала.

Полученные результаты позволяют уточнить модели формирования бистатической силы цели в ближнем поле и оценить влияние геометрических и пространственных факторов на характеристики рассеянного поля. Сделаны выводы о возможности применения экспериментальных зависимостей для оптимизации конфигурации приемных и излучающих элементов мультистатических систем подводного наблюдения. Результаты эксперимента обеспечивают комплексную оценку пространственно-временных характеристик эхосигнала осесимметричных объектов и могут быть использованы для совершенствования средств подводного наблюдения.

This study addresses the need for experimental validation of the formation mechanisms of bistatic target strength in axisymmetric objects. A laboratory experiment investigating the secondary hydroacoustic field of an axisymmetric elongated body in a bistatic configuration was conducted in the hydroacoustic tank of the St. Petersburg Branch of the Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences.

The aim of the experiment was to estimate the bistatic target strength of the axisymmetric elongated body at various body rotation angles and different bistatic angles of the receiving measurement hydrophone. A dedicated experimental methodology was developed, and the necessary equipment for signal acquisition and processing was prepared. The amplitude characteristics and duration of the model echo signal were measured at frequencies of 50–70 kHz for bistatic angles ranging from 10° to 70° and body rotation angles from 0° to 180°. The dependence of bistatic target strength on the bistatic angle and the rotation angle of the axisymmetric elongated body was analyzed. Relationships between the bistatic angle, the body rotation angle, and the characteristics of the echo signal were established.

The obtained results make it possible to refine near-field models of bistatic target strength formation and to assess the influence of geometric and spatial factors on the characteristics of the scattered acoustic field. The experimental relationships can be used to optimize the configuration of transmitting and receiving elements in multistatic underwater surveillance systems. The results provide a comprehensive assessment of the spatiotemporal characteristics of echo signals from axisymmetric objects and may be used to improve underwater surveillance technologies.

гидроакустический бассейносесимметричное вытянутое телобистатическая сила целиобработка сигналовhydroacoustic tankaxisymmetric elongated bodybistatic target strengthsignal processingРабота выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России для ИО РАН (тема № FMWE‑2024-0029).The research was carried out within the state assignment of Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation for IO RAS (theme No. FMWE‑2024-0029).ReferencesМашошин А.И., Смирнов И.П., Хилько А.И., Шафранюк А.В. Методический аппарат для расчета бистатической силы цели // Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики: труды XII Всероссийской конференции, Санкт-Петербург, 27–29 мая 2014 года. Санкт-Петербург: Нестор-История, 2014. С. 418–420. EDN XFGCNV.Mashoshin AI, Smirnov IP, Khil’ko AI, Shafranyuk AV. Methodology of bistatic target strength calculation. Advanced Technologies of Hydroacoustics and Hydrophysics: Proceedings of XII All-Russian Conference. St. Petersburg, 27–29 May 2014. St. Petersburg: Nestor-Istoriya; 2014. p. 418–421 (In Russ.).Илларионов А.А., Козловский С.В., Чернов В.П. Экспериментальная оценка бистатической силы цели сложных объектов при различных видах зондирующих сигналов // Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. № 9 (146). С. 160–165. EDN RCMFDF.Illarionov AA, Kozlovski SV, Chernov VP. Experimental evaluation of bistatic target strength of a complex object at different types of probing signals. Izvestiya SFedU. Engineering Sciences. 2013:9(146);160–165 (In Russ.).Салин М.Б., Соков Е.М., Суворов А.С. Расчет бистатической силы цели сложных многорезонансных оболочек методом конечных элементов // Акустический журнал. 2011. Т. 57, № 5. С. 709–716. EDN OCXJHT.Salin MB, Sokov EM, Suvorov AS. Calculation of the bistatic target strength of a complex multiresonant shell by the finite element method. Acoustical Physics. 2011:57(5);722–729.Liu C., Zhang M., Lin W. Calculation of Bistatic Scattering from Underwater Target with Physical Acoustic Method // Procedia Engineering. 2011. Vol. 15. P. 2561–2565. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.08.481Liu C, Zhang M, Lin W. Calculation of bistatic scattering from underwater target with physical acoustic method. Procedia Engineering. 2011:15;2561–2565. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.08.481Meng Z., Song Y., Yu F., Zhang C., Zhan Y. Highlight Model of Underwater Target Acoustic Scattering in the Bistatic System // Journal of Computers. 2024. Vol. 35, No. 2. P. 231–249. https://doi.org/10.53106/199115992024043502015Meng Z, Song Y, Yu F, Zhang C, Zhan Y. Highlight model of underwater target acoustic scattering in the bistatic system. Journal of Computers. 2024:35(2);231–249. https://doi.org/10.53106/199115992024043502015Высоковольтный усилитель ZET 420. Zetlab. URL: https://zetlab.com/shop/izmeritelnoe-oborudovanie/usilitelisignalov-i-soglasuyushhie-ustroystva/zet-420/ (дата обращения: 18.02.2025).High voltage amplifier ZET 420. Zetlab. URL: https://zetlab.com/shop/izmeritelnoe-oborudovanie/usiliteli-signalovi-soglasuyushhie-ustroystva/zet-420/ (accessed: 18.02.2025)Гидрофоны — типы 8103, 8104, 8105 и 8106. Сведения об изделии. URL: https://kiptm.ru/images/Production/bruel/Gidrofony-8103-8104-8105-8106-opisanie.pdf (дата обращения: 12.04.2025).Hydrophones — Types 8103, 8104, 8105, and 8106. Product Information. URL: https://kiptm.ru/images/Production/bruel/Gidrofony-8103-8104-8105-8106-opisanie.pdf (accessed: 12.04.2025).Серия усилителей-формирователей NEXUS — типы 2690, 2691, 2692 и 2693. URL: https://kiptm.ru/images/Production/bruel/amplifiers_and_signal_conditioners/2692-A-NEXUS-Usilitel.pdf (дата обращения: 12.04.2025).NEXUS Series of Amplifier-Shapers — Types 2690, 2691, 2692 and 2693. URL: https://kiptm.ru/images/Production/bruel/amplifiers_and_signal_conditioners/2692-A-NEXUS-Usilitel.pdf (accessed: 12.04.2025).L–CARD. Измерительное оборудование. Каталог продукции. М.: Л КАРД, 2010. 98 с.L–CARD. Measuring Equipment. Product Catalog. Moscow: L CARD; 2010. 98 p.Урик Р. Дж. Основы гидроакустики / Пер. с англ. Л.: Судостроение, 1978. 448 с.Robert J. Urick. Principles of Underwater Sound, Third edition. USA; 1983. 416 p.Родионов А.А., Никитин Д.А., Филин К.Б., Шпилев Н.Н., Паничева Е.Д. Гидроакустический бассейн Санкт-Петербургского филиала Института океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2024. Т. 17, № 4. С. 109–121. EDN CQXLVP. https://doi.org/10.59887/2073-6673.2024.17(4)-9Rodionov AA, Nikitin DA, Filin KB, Shpilev NN, Panicheva ED. Hydroacoustic water tank of St. Petersburg Branch of Shirshov Institute of Oceanology of Russian Academy of Sciences. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2024;17(4):109–121 (In Russ.). https://doi.org/10.59887/2073-6673.2024.17(4)-9

The authors declare that there are no conflicts of interest present.