Инфразвуковые интерференционные поля направленных источников в мелком море

Выполнено численное исследование интерференционной структуры низкочастотных гидроакустических полей в мелком море, возбуждаемых сосредоточенными направленными источниками сигналов. Исследование выполнено в предположении, что амплитудно-фазовые распределения в вертикальной и горизонтальной плоскости, формируемые в волноводе протяженными объемными реальными источниками, могут быть образованы системой локальных источников в виде суперпозиции сосредоточенных в одной точке монополя и различным образом ориентированных трех диполей и пяти квадруполей. Расчеты выполнены для анализа гидроакустических полей в ближней и дальней зоне, для различных частот, глубин расположения источников и приемников. Установлено, что структура полей на расстояниях менее и более 1–2 глубин волновода существенно различается. Показано, что снижение интенсивности полей, образованных монополем, горизонтальными диполями и горизонтально ориентированными квадруполями происходит заметно медленнее при увеличении расстояния, чем снижение сигналов от вертикальных диполей или вертикально ориентированных квадруполей. Показано также, что сигналы от источников или принятые приемниками, расположенными на малых глубинах или в придонной области, убывают существенно быстрее, чем интенсивности полей в случае расположения приемников и излучателей вблизи эквивалентной середины волновода. Рекомендуется выполнять измерения характеристик полей от малошумных источников векторно-скалярными приемниками или антеннами в зонах интерференционных максимумов сигналов и в серединной части волновода. Рекомендуется при прогнозе приведенных значений шумности и обработке экспериментальных данных учитывать передаточные функции волновода, полученные в результате акустической калибровки моделей грунта в районе работ. 

1. Урик Р. Дж. Основы гидроакустики / Пер. с англ. Л.: Судостроение, 1978. 445 с.

2. Бpеховских Л. М., Лысанов Ю. П. Теоретические основы акустики океана. М.: Наука, 2007. 369 с.

3. Кацнельсон Б. Г., Петников В. Г. Акустика мелкого моря. М.: Наука, 1997. 181 с.

4. Jensen F. B., Kuperman W. A., Porter M. B., Schmidt H. Computational ocean acoustics. American Institute of Physics: AIP Press, 1994.

5. Грачев Г. А., Кузнецов Г. Н. О средней скорости изменения фазы акустического поля вдоль плоского волновода // Акуст. журн. 1985. Т. 31, № 2. С. 266–268.

6. Кузнецов Г. Н., Лебедев О. В. О возможности применения модели эквивалентной плоской волны для повышения точности пеленгования низкочастотных сигналов в мелком море // Акуст. журн. 2012. Т. 58, № 3. С. 1–11.

7. Быковцев Г. И., Кузнецов Г. Н., Степанов А. Н. Акустическое поле направленного источника в океанических волноводах // ДАН СССР. 1985. Т. 280, № 1. С. 57–59.

8. Кузнецов Г. Н., Степанов А. Н. Поле эквивалентного мультипольного составного излучателя в волноводе // Акуст. журн. 2007. Т. 53, № 3. С. 377–385.

9. Никифоров С. Л., Попов В. А., Попов О. Е., Селезнев И. А. Концепция создания единой базы геоакустических данных морского дна и технологии геоакустического моделирования // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2010. № 3(9). С. 49–61.

10. Волженский М. Н., Родионов А. А., Семенов Е. В., Филатов Н. Н., Зимин А. В., Булатов М. Б. Опыт верификации оперативной модели для мониторинга гидрофизических полей Белого моря в 2004—2008 гг. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2009. T. 3, № 5. С. 33–41.

11. Пархоменко В. Н., Пархоменко В. В. Снижение шумности отечественных атомных подводных лодок в период с 1965 по 1995 год // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5, № 2. С. 52–58.

12. Родионов А. А., Семенов Е. В., Зимин А. В. Развитие системы мониторинга и прогноза гидрофизических полей морской сред в интересах обеспечения скрытности и защиты кораблей ВМФ // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5, № 2. С. 89–109.

13. Калью В. А., Таровик В. И., Чижов В. Ю. Уменьшение подводной шумности коммерческих судов — актуальная задача судовой акустики // Сб. тр. XXIV сес. РАО. Саратов, 2011. Т. 2. С. 218–222.

14. Грачев Г. А. Особенности затухания сигналов в мелком море // Акуст. журн. 1983. Т. 29, № 2. С. 275–277.

15. Гиндлер И. В., Петников В. Г. Затухание звука в многолучевом волноводе при различных горизонтах излучения и приема // Акуст. журн. 1987. Т. 33, № 2. С. 355–356.

16. Белов А. И., Кузнецов Г. Н. Экспериментальное исследование законов спада и интерференционной структуры скалярных и векторных полей в мелком море // XIII школа-семинар акад. Л. М. Бреховских «Акустика океана». XXIII сес. РАО. М.: ГЕОС, 2011. С. 13–16.

17. Грачев Г. А., Кузнецов Г. Н. Ослабление интерференционных максимумов акустического поля в мелком море // Акуст. журн. 1985. Т. 31, № 5. С. 675–678.

18. Baggeroer A. B., Kuperman W. A. Matched field processing in ocean acoustics // Acoustic signal processing for ocean exploration / Ed. J.M.F. Moura, I.M.G. Lourtie. Dordrecht; Boston; London: Kluwer Academic Publishers, 1992. P. 79–114.

19. Glebova G. M., Kuznetsov G. N. Estimating parameters of signal sources and characteristics of noise field by using spatially separated vector-scalar modules // The Formation of Acoustical Fields in Oceanic Waveguides, Reconstruction of Inhomogeneities in Shallow Water. Nizhny Novgorod: Inst. Appl. Phys., 1998. V. 1. Р. 109–118.