О влиянии свойств дна при акустической дальнометрии на мелководном арктическом шельфе

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В рамках численных экспериментов исследовано влияние характеристик морского дна на точность определения расстояния между источником и приемником звука, находящимися в подводном положении. Использованы экспериментальные данные о параметрах дна и профиле скорости звука в водном слое в летнее и зимнее (гидрологическое) время года в мелководной части Карского моря. В последнем случае учитывалось влияние ледового покрова. Установлено, что основная погрешность при определении расстояния на интервале 1–10 км связана с многомодовым (многолучевым) характером распространения акустических волн в звуковом канале между водной поверхностью и дном. Продемонстрировано, что эта погрешность уменьшается до нескольких метров в летнее время года и при водоподобном дне, когда скорости звука в водном слое и в морском дне близки друг к другу. Отмечено, что горизонтальная рефракция акустических волн, обусловленная поперечными неоднородностями дна, также приводит к ошибкам при определении расстояния, хотя и в меньшей степени.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. Д. Сидоров

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sidorov@kapella.gpi.ru
Россия, ул. Вавилова 38, Москва, 119991

В. Г. Петников

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: petniko@kapella.gpi.ru
Россия, ул. Вавилова 38, Москва, 119991

Список литературы

  1. Инзарцев А.В., Каморный А.В., Львов О.Ю., Матвиенко Ю.В., Рылов Н.И. Применение автономного необитаемого подводного аппарата для научных исследований в Арктике // Подводные исследования и робототехника. 2007. № 2. С. 5–14.
  2. Римский-Корсаков Н.А., Пронин А.А., Казеннов А.Ю., Кикнадзе О.Е., Анисимов И.М., Лесин А.В., Муравья В.О. Результаты наблюдений ледового воздействия на объекты, затопленные в Карском море // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2023. № 10. С. 31–37.
  3. 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.
  4. Григорьев В.А., Петников В.Г., Росляков А.Г., Терёхина Я.Е. Распространение звука в мелком море с неоднородным газонасыщенным дном // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 3. С. 342–358.
  5. Назаренко Ю.В., Сидоров Д.Д., Петников В.Г., Писарев C.В., Луньков А.А. О точности оценок расстояния по времени распространения звуковых сигналов на арктическом шельфе // Акуст. журн. 2024. Т. 70. № 3. С. 101–109.
  6. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. М.: Наука, 2007.
  7. Porter M. The KRAKEN normal mode program / La Spezia, Italy. SACLANT Undersea Research Centre, 1991. https://oalib-acoustics.org/website_resources/AcousticsToolbox/manual/kraken.html
  8. Кравцов Ю.А., Кузькин В.М., Петников В.Г. О различимости лучей и мод в идеальном волноводе // Акуст. журн. 1988. Т. 34. № 4. С. 674–678.
  9. Bhatt E.C., Viquez O., Schmidt H. Under-ice acoustic navigation using real-time model-aided range estimation // J. Acoust. Soc. Am. 2022. V. 151. № 4. P. 2656–2671.
  10. Луньков А.А., Григорьев В.А., Петников В.Г. Акустические характеристики морского дна и их влияние на дальнее распространение звука на арктическом шельфе // Успехи физ. наук. 2024. Т. 194. № 2. С. 184–207.
  11. Godin O.A. Underwater sound propagation over a layered seabed with weak shear rigidity // J. Acoust. Soc. Am. 2025. V. 157. № 1. P. 314–327.
  12. Katsnelson B., Petnikov V., Lynch J. Fundamentals of Shallow Water Acoustics. Springer: New York, Dordrecht, Heildelberg, London, 2012.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Вертикальные профили скорости звука. (а) — Гидрологическое лето, (б) — гидрологическая зима

Скачать (993KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Автокорреляционная функция излучаемого сигнала (сплошная линия), модуль огибающей той же функции (пунктир).

Скачать (309KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сигналы с выхода корреляционного приемника (а), (в), (д) — при clon = 1800 м/с, (б), (г), (е) — при clon = 1440 м/с. Гидрологическое лето. Цифрами на рисунке указаны расстояния между источником и приемником звука.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. То же, что на рис. 3, но для условий гидрологической зимы

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Модовые спектры на частоте 2 кГц на разных расстояниях r от источника звука (гидрологическое лето): (а) — r = 1 км, (б) — r = 5 км, (в) – r = 10 км. Спектры нормированы на значение амплитуды моды m = 2 при расстоянии r = 1 км. Скорость в дне clon = 1440 м/с, ctr = 100 м/с.

Скачать (931KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Погрешности в оценках расстояния между источником и приемником звука в разное время года и при различных значениях clon (синии линии). Красными линиями показаны линейные интерполяции для каждой зависимости.

Скачать (1MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Кусочно-линейное изменение скорости звука продольных clon и поперечных ctr волн в дне. Треугольником отмечено положение источника. Крестиком — положение приемника.

Скачать (928KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Траектории лучей, отвечающих волноводным модам m = 1, 2, 3, 10. Пунктирной линией показана акустическая трасса

Скачать (1MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025