ИССЛЕДОВАНИЕ ВРЕМЕН ПРИХОДА ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ИЗ МЕЛКОГО МОРЯ В ГЛУБОКИЙ ОКЕАН В ВОЛНОВОДАХ ЯПОНСКОГО МОРЯ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлено описание результатов натурного эксперимента, проводившегося в августе 2023 г. в Японском море по излучению и приему импульсных акустических сигналов для сценария “шельф–глубокое море”. Особенностью экспериментального волновода является деление на мелководную и глубоководную части, приблизительно равные по длине. Обсуждаются результаты математического моделирования распространения импульсных акустических сигналов из шельфовой зоны в глубокое море для данной трассы. Описана модовая структура поля в волноводе, получены теоретические оценки времен прихода модовых компонент акустического сигнала. Обнаружено и объяснено теоретически нетипичное для данного класса задач образование плотного пучка модовых компонент малых номеров. Данное явление связано как с конфигурацией волновода, разделенного в приблизительно равных долях на глубоководную и мелководную часть, так и с ориентацией акустической трассы под острым углом относительно градиента глубин, что создает условия для возникновения явления горизонтальной рефракции. Сопоставление экспериментальных импульсных характеристик волновода и оценок времен прихода дает основание полагать, что отличительной особенностью акустических трасс такого типа является расщепление основного пика импульсной характеристики волновода и появление вместо него двух (и более) локальных максимумов.

Об авторах

М. А Сорокин

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН; Федеральное государственное автономное учреждение высшего образования Дальневосточный федеральный университет

Email: sorokin.ma@poi.dvo.ru
Владивосток, Россия; Владивосток, Россия

А. А Голов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН

Владивосток, Россия

С. С Шкрамада

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН

Владивосток, Россия

А. Ч Гузовская

Федеральное государственное автономное учреждение высшего образования Дальневосточный федеральный университет

Владивосток, Россия

П. Д Ткаченко

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН; Федеральное государственное автономное учреждение высшего образования Дальневосточный федеральный университет

Владивосток, Россия; Владивосток, Россия

Д. В Сокиркина

Федеральное государственное автономное учреждение высшего образования Дальневосточный федеральный университет

Владивосток, Россия

Ю. Н Моргунов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН

Владивосток, Россия

П. С Петров

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН; Instituto de Matemа́tica Pura e Aplicada

Email: pavel.petrov@impa.br
Владивосток, Россия; Rio de Janeiro, Brazil

Список литературы

  1. Mikhalevsky P.N., Sperry B.J., Woolfe K.F., Dzieciuch M.A., Worcester P.F. Deep ocean long range underwater navigation // J. Acoust. Soc. Am. 2020. V. 147(4). P. 2365–2382
  2. Wu M., Barmin M.P., Andrew R.K., Weichman P.B., White A.W., Lavely E.M., Dzieciuch M.A., Mercer J.A., Worcester P.F., Ritzwoller M.H. Deep water acoustic range estimation based on an ocean general circulation model: Application to PhilSea10 data // J. Acoust. Soc. Am. 2019. V. 146(6). P. 4754–4773.
  3. Моргунов Ю.Н., Голов А.А., Каменев С.И., Матвиенко Ю.В. Средства и методы гидролого-акустического обеспечения высокоточного позиционирования подводных объектов на больших дальностях // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 6. С. 793–798.
  4. Munk W.H. Sound channel in an exponentially stratified ocean with applications to SOFAR // J. Acoust. Soc. Am. 1974. V. 55. P. 220–226.
  5. Моргунов Ю.Н., Голов А.А., Буренин А.В., Петров П.С. Исследования пространственно-временной структуры акустического поля, формируемого в глубоком море источником широкополосных импульсных сигналов, расположенным на шельфе Японского моря // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 5. С. 641–649.
  6. Jensen F.B., Kuperman W.A., Porter M.B., Schmidt H. Computational Ocean Acoustics. New-York: Springer, 2012. 794 p.
  7. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. М.: Наука, 2007. 370 с.
  8. Сорокин М.А., Петров П.С., Каплуненко Д.Д., Голов А.А., Моргунов Ю.Н. К вопросу о теоретических и экспериментальных оценках групповых скоростей модальных компонент импульсных акустических сигналов на протяженных трассах с использованием моделей циркуляции океана // Подводные исследования и робототехника. 2022. № 2(40). С. 54–64.
  9. Сорокин М.А., Петров П.С., Каплуненко Д.Д., Голов А.А., Моргунов Ю.Н. Прогноз эффективной скорости распространения акустических сигналов на основе модели циркуляции океана // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 5. С. 521–532.
  10. Моргунов Ю.Н., Буренин А.В., Голов А.А. Исследование времен прихода импульсных сигналов при распространении из мелкого моря в глубокий океан в волноводах Японского моря // Акуст. журн. 2025. Т. 71. № 5. С. 678–684.
  11. Collins M.D. A split-step Padé solution for the parabolic equation method // J. Acoust. Soc. Am. 1993. V. 93(4). P. 1736–1742.
  12. Петров П.С., Голов А.А.,. Безответных В.В., Буренин А.В., Козицкий С.Б., Сорокин М.А., Моргунов Ю.Н. Экспериментальное и теоретическое исследование времен прихода и эффективных скоростей при дальнем распространения импульсных акустических сигналов вдоль кромки шельфа в мелком море // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 1. С. 20–33.
  13. Tappert F.D., Spiesberger J.L., Wolfson M.A. The mud-slide effect // J. Acoust. Soc. Am. 2001. V. 110 (5_Supplement). P. 2718.
  14. Программный комплекс ac_modes. URL: https://github.com/kaustikos/ac_modes/ (дата обращения: 27.04.2025 г.)
  15. Katsnelson B., Petnikov V., Lynch J. Fundamentals of shallow water acoustics. Springer Science & Business Media, 2012. 540 p.
  16. Baer R.N. Propagation through a three-dimensional eddy including effects on an array // J. Acoust. Soc. Am. 1981. V. 69. P. 70–75.
  17. Макаров Д.В., Коньков Л.Е., Петров П.С. Влияние океанических синоптических вихрей на длительность модовых акустических импульсов // Изв. высших учебных заведений. Радиофизика. 2016. Т. 59. № 7. С. 638–654.
  18. Вировлянский А.Л., Казарова А.Ю., Любавин Л.Я. О возможности использования вертикальной антенны для оценки задержек звуковых импульсов на тысячекилометровых трассах // Акуст. журн. 2007. Т. 54. № 4. С. 565–574.
  19. Голов А.А., Лебедев М.С., Безответных В.В., Стробыкин Д.С., Сорокин М.А., Будянский М.В. Гидролого-акустическое исследование на сверхдальних дистанциях в Японском море // Подводные исследования и робототехника. 2023. № 2(44). С. 83–92.
  20. Тыщенко А.Г., Заикин О.С., Сорокин М.А., Петров П.С. Комплекс программ для расчета акустических полей в мелком море на основе метода широкоугольных модовых параболических уравнений // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 5. С. 533–541.
  21. Sorokin M.A., Petrov P.S., Budyanskiy M.V., Faiman P.A., Didov A.A., Golov A.A., Morgunov Yu.N. On the Effect of Horizontal Refraction Caused by an Anticyclonic Eddy in the Case of Long-Range Sound Propagation in the Sea of Japan // J. Marine Science and Engineering. 2023. V. 11. No 9. P. 1737.
  22. Sorokin M., Gudimenko A., Luchin V., Tyschenko A., Petrov P. The Parameterization of the Sound Speed Profile in the Sea of Japan and Its Perturbation Caused by a Synoptic Eddy // J. Marine Science and Engineering. 2024. V. 12. No 12. P. 2207.
  23. Макаров Д.В., Коньков Л.Е., Улейский М.Ю. Соответствие между лучевой и волновой картинами и подавление хаоса при дальнем распространении звука в океане // Акуст. журн. 2008. Т. 54. № 3. С. 439-450.
  24. Петухов Ю.В., Бородина Е.Л. Влияние слаборасходящегося акустического пучка на формирование пространственно-временной структуры импульсных сигналов в подводном звуковом канале // Акуст. журн. 2024. Т. 70. № 2. С. 225–231.
  25. Сидоров Д.Д., Петников В.Г., Луньков А.А. Широкополосное звуковое поле в мелководном волноводе с неоднородным дном // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 5. С. 608–619.
  26. Lunkov A., Sidorov D., Petnikov V. Horizontal refraction of acoustic waves in shallow-water waveguides due to an inhomogeneous bottom structure // J. Marine Science and Engineering. 2021. V. 9. № 11. P. 1269.
  27. Lunkov A.A., Shermeneva M.A. Application of warping transform for the analysis of the acoustic mode coupling due to a local inhomogeneity in shallow water // Physics of Wave Phenomena. 2023. V. 31. № 6. P. 396–405.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).