Исследования нелинейных и параметрических процессов в акустике океана тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Некоторые вопросы теории гидроакустических взаимодействий в океане. Нелинейные и параметрические процессы в акустике.

Введение.

1.1. Взаимодействие звук-звук. Нелинейная акустика.

1.1.1. Основные уравнения нелинейных и параметрических процессов в акустике.

1.1.2. Уравнения нелинейной акустики.

1.1.3. Плоские нелинейные волны в средах с дисперсией и затуханием. Спектральная форма решений.

1.1.4. Распространение нелинейных звуковых волн в жидкости при кавитации.

1.1.5. Случайные акустические поля в нелинейных средах. Акустическая турбулентность.

1.2. Взаимодействие высокочастотных и низкочастотных звуковых волн. Параметрический приемник звука.

1.2.1. Вопросы теории параметрических явлений в акустике океана.

1.2.2. Взаимодействие «звук-звук» и локационная схема параметрического приемника.

1.2.3. Скорость распространения медленной фазы.

1.2.4. Обратная задача.

1.2.5. О влиянии длины базы на характеристики приемной параметрической антенны.

1.2.6. Схемы обработки сигналов приемной параметрической антенны. Когерентный параметрический приемник.

1.2.7. Экспериментальные исследования локационного параметрического приемника.

1.3. Гидроакустические взаимодействия в океане.

1.3.1. Рассеяние нелинейных звуковых волн в случайно-неоднородных средах.

1.3.2. О поглощении и рассеянии звука в турбулентной среде.

1.3.3. Взаимодействие звуковых и внутренних волн.

ГЛАВА 2. Объемное рассеяние звука гидрофизическими неоднородностями морской среды.

2.1. Теоретические исследования объемного рассеяния звука в случайно-неоднородных средах. Основные уравнения.

2.1.1. Рассеяние звука температурными неоднородностями в океане.

2.1.2. Основные характеристики обратного объемного рассеяния звука в океане.

2.1.3. Гидроакустические характеристики неоднородной среды океана.

2.2. Экспериментальные исследования неоднородностей гидрофизических полей в океане.

2.2.1. Аппаратура и методики для исследования характеристик гидрофизических полей.

2.2.2. Экспериментальные исследования вертикальной структуры гидрофизических полей в Тихом и Атлантическом океанах.

2.2.3. Экспериментальные исследования вертикальной структуры гидрофизических полей в Индийском океане.

2.3. Экспериментальные исследования объемного рассеяния звука в натурных условиях.

2.3.1. Аппаратура и методики для исследования объемного рассеяния звука в океане.

2.3.2. Экспериментальные исследования обратного объемного рассеяния звука в Тихом океане.

2.3.3. Экспериментальные исследования обратного объемного рассеяния звука в Индийском океане.

2.3.4. Натурные исследования временной и пространственной изменчивости объемного рассеяния звука в Норвежском и Баренцевом морях.

2.4. Лабораторные исследования обратного объемного рассеяния звука на турбулентной струе.

ГЛАВА 3. Применение параметрических приборов в океанологических исследованиях.

Введение.

3.1. Акустическая излучающая параметрическая антенна и технические характеристики гидролокаторов ПГЛ-5, ПГЛ-6М и «PARASO-UND».

3.2. Экспериментальные исследования акустических характеристик океана с применением параметрических гидролокаторов во 2, 6 и 11-ом рейсах НИС «Академик Мстислав Келдыш».

3.2.1. Объемное рассеяние звука гидрофизическими неоднородностями и ЗРС.

3.2.2. Рассеяние звука дном океана.

3.3. Акустические океанологические исследования в 3-м рейсе НИС «Академик Иоффе».

3.3.1. Исследования частотных и угловых зависимостей коэффициента отражения от дна и придонных слоев.

3.3.2. Исследование частотных зависимостей обратного объемного рассеяния звука от ЗРС.

3.3.3. Сейсмоакустическое профилирование с помощью параметрического гидролокатора «PARASOUND».

ГЛАВА 4. Три акустических метода для дистанционного измерения вертикального распределения скорости звука в океане.

4.1. Метод дистанционного определения вертикального профиля скорости звука с помощью специального рассеивателя звука.

4.2. Корреляционный метод.

4.3. Метод оценки точности измерения ВРСЗ с помощью простого зонда с гидроакустическим каналом связи.

Наука о Мировом океане практически безгранична и сложна, как и сама морская среда. Она охватывает широкий спектр математических дисциплин, все естественные направления, ряд областей техники, проблемы морских ресурсов, а также вопросы, связанные с их эксплуатацией.

История человечества неразрывно связана с изучением и освоением океанических просторов. Значительную роль в процессе изучения и освоения океана выполняет акустика, а точнее гидроакустика. В настоящее время трудно представить изучение океана без использования современных акустических методов. Многие гидроакустические приборы стали стандартными приборами в океанологической практике: многолучевые эхолоты, дистанционные доплеровские измерители течений, узколучевые низкочастотные параметрические эхолоты, цифровая подводная связь и др. Когда более 50 лет назад П.П.Ширшовым был организован Институт океанологии Академии наук, значение гидроакустических методов для океанологических исследований еще не было осознано, и океанологи использовали традиционные методы, а акустические исследования ограничивались стандартными эхолотами для измерения глубин дна.

При помощи акустических методов можно дистанционно измерять характеристики динамических процессов в океане на больших акваториях и в течении длительных промежутков времени. Методы акустического зондирования важны не только для океанологических исследований, но и широко используются для решения прикладных проблем. Законы распространения акустических волн в океане весьма сложны и многообразны и поэтому расшифровка данных акустического зондирования сопряжена со значительными трудностями. Более того, в среде океана происходят различные движения сложного характера, вызываемые ветрами, солнечным излучением, гравитационными процессами, приводящие к образованию большого разнообразия волн механической природы - звуковые, поверхностные, внутренние, инерционные волны, волны Россби и др. Диапазон масштабов таких движений простирается от планетарных, присущих системам течений и приливно-отливным процессам, до субмиллиметровых, свойственных мелкомасштабной турбулентности и коротким звуковым волнам. К промежуточному масштабу относятся внутренние волны и упругие (звуковые) волны широкого спектра.

Решение актуальных задач исследования Мирового океана и освоения его богатств требует непрерывного совершенствования гидроакустических средств, поиска новых идей и методов их создания. Перспективным направлением в развитии океанологических исследований явилось применение недавно разработанных на базе нелинейной теории параметрических приборов, принцип действия которых основан на нелинейном взаимодействии акустических волн. В результате чего стало возможным при малых размерах излучателей получить в среде распределенную изучающую антенну достаточно большого размера. В качестве антенны при этом выступает сама среда, заполненная первичным акустическим излучением.

В 60х годах прошлого столетия нелинейная акустика представляла собой сплошную загадку. В МГУ им. Ломоносова и Акустическом институте АН СССР шла бурная полемика по нелинейной теории, и даже сам процесс взаимодействия волн конечной амплитуды иногда ставился под сомнение.

Несмотря на то, что усиленный интерес к различным нелинейным явлениям в акустике появился только в конце 60х и 70х годах XX века ряд работ, лежащих в её основе (нелинейной акустики), был выполнен значительно раньше Пуассоном, Стоксом, Эйри, Ирншоу, Риманом и академиком Н.Н.Андреевым. Эксперименты, постановка которых в значительной мере стимулировалась развитием теории, начали проводиться лишь после 1975 года в ТРТИ им. В.Д.Калмыкова под руководством проф.

В.И.Тимошенко.

Традиционные акустические методы обладают рядом существенных ограничений, возникающих из-за многолепесткового характера диаграммы направленности акустических антенн, ограниченной возможности перестройки частоты, широкой диаграммы направленности основного лепестка, высоких рабочих частот и др.

В значительной мере свободны от этих ограничений параметрические излучатели и приемники звука, основанные на явлении нелинейного взаимодействия звуковых волн в среде.

Диаграмма направленности параметрического излучателя формируется всем объемом среды, в котором происходит взаимодействие акустических волн и практически определяется направленностью преобразователя волны накачки. При сравнительно небольших размерах антенной системы формируется узконаправленное излучение на низких частотах при отсутствии боковых лепестков. Параметрические излучатели могут работать в широком диапазоне частот.

Но отмеченные выше преимущества параметрического излучателя серьезно обесцениваются его основным недостатком - малой эффективностью и сравнительно невысоким уровнем излучения.

Несмотря на эти, весьма противоречивые свойства акустической излучающей параметрической антенны к ней привлечено значительное внимание специалистов. В настоящее время интенсивно разрабатываются, выпускаются промышленностью и начинают широко применяться как у нас в стране, так и за рубежом эффективно работающие подводные нелинейные параметрические системы разнообразного назначения.

В Лаборатории рассеяния и отражения звука ИО РАН им. П.П.Ширшова и на кафедре ЭГАиМТ ТРТУ несколько лет велись совместные работы по разработке и применению в океанологических исследованиях параметрических излучающих и приемных антенн. Уже первые испытания во 2-ом рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» показали возможность и целесообразность использования параметрических гидролокаторов для океанологических исследований. В этой экспедиции с помощью параметрического гидролокатора получены записи рельефа дна на глубинах до 3,5 км с лучшим разрешением, чем давали традиционные судовые эхолоты, измерены коэффициенты отражения от дна в различных районах и коэффициенты объемного рассеяния ЗРС, зарегистрирован процесс их суточной миграции, измерена частотная зависимость силы слоя и др. Использование преимуществ параметрических антенн позволило рекомендовать их как существенное дополнение к имеющимся приборам для изучения океана.

Проведенные исследования, результаты которых были опубликованы в работах [73-75], выявили и ряд недостатков параметрического гидролокатора и режима его эксплуатации в океанологических исследованиях.

Для проведения исследований в масштабах океана необходимо было увеличить мощность излучающего тракта, расширить частотный диапазон в сторону более низких частот, увеличить чувствительность приемного тракта во всем диапазоне частот. Использование узконаправленных систем требует стабилизации акустической антенны.

Эти недостатки были учтены и частично устранены в последующих экспедициях в 6-ом и 11-ом рейсах НИС «Академик Мстислав Келдыш», причем особое внимание было уделено вопросам регистрации и обработки рассеянных сигналов с использованием магнитных регистраторов и ЭВМ, а также применению для излучения сложных сигналов (амплитудно-частотно-манипулированных, линейно-частотно-модулированных и др. в диапазоне частот от 5 до 50 кГц).

Обзор основных результатов по рассеянию звука в океане, полученных в этих экспедициях благодаря преимуществам параметрического излучателя, приведен в разд.3.2.1, которому предшествуют краткие сведения об акустической излучающей параметрической антенне и технические характеристики использованных гидролокаторов.

В разделе 1.3.1. приводятся теоретические исследования вопросов распространения звуковых волн конечной амплитуды в случайно-неоднородных средах, актуальных для задач практического использования параметрических антенн в реальных турбулентных средах.

Классическая акустика океана не рассматривает нелинейные взаимодействия звуковых волн с различными модами движений в сложной и многосвязной системе океана, поскольку для описания последних несущественна сжимаемость жидкости, без которой невозможны сами звуковые волны.

Нелинейные взаимодействия различного ряда волн в океане являются первопричиной некоторых процессов, рассмотрение которых невозможно в рамках линейной теории. Так, поверхностные волны, взаимодействуя друг с другом, порождают инфразвуковые волны в океане и атмосфере. Взаимодействия поверхностных и внутренних волн эффективно изменяют спектральный состав тех и других. Нелинейные взаимодействия интенсивных звуковых волн положили начало созданию в конце XX века нового класса акустических приборов - параметрических излучателей и приемников с уникальными характеристиками, свободными от ряда недостатков линейных приборов.

Высокочастотная звуковая волна при распространении в океане в принципе взаимодействует со всеми полями, существующими в среде. В результате такого взаимодействия высокочастотная звуковая волна оказывается промодулированной и, таким образом, становится источником информации о динамическом состоянии среды. И, следовательно, такой параметрический приемник может регистрировать сигналы не только звуковой природы. Это делает возможным использование высокочастотных акустических волн для изучения динамического состояния среды и, в частности, для измерения некоторых характеристик динамических процессов и гидрофизических полей в океане.

Наиболее изученными в настоящее время являются процессы нелинейного искажения интенсивных звуковых волн [76-78,102-104] их взаимодействия друг с другом, а также вопросы распространения звука в случайно-неоднородных средах [3-5]. Рассмотрение связи между динамическими процессами в океане и акустическими полями оказывается менее исследованной областью гидродинамики океана.

Акустика океана имеет два аспекта. Первый из них — изучение того, как изменчивость динамического состояния океана влияет на распространение звуковых волн. В океане помимо регулярных возмущений наблюдаются случайные флуктуации различных параметров, обусловленные существованием в толще океана турбулентности, внутренних волн, флуктуаций температуры, солености и плотности, приводящие к локальным изменением скорости звука и искажениям акустического поля. Другой аспект связан с использованием акустических волн для исследования структуры океана, т.е. по характерным изменениям акустического поля вызванных локальными динамическими процессами в океане, можно судить о некоторых характеристиках этих процессов, о чем уже отмечалось выше. Это, так называемая, обратная задача.

Целью диссертационной работы является решение научной и прикладной проблемы создания методов и средств измерения стратификации морской среды и изучения тонкой структуры гидрофизических полей на основе исследований акустических взаимодействий в океане.

В работе рассматриваются следующие процессы: распространение и рассеяние нелинейных звуковых волн; взаимодействие звуковых волн и параметрические явления в акустике океана; поглощение и рассеяние звука в турбулентной среде; взаимодействие звуковых и внутренних волн; теоретические и экспериментальные исследования рассеяния звука гидрофизическими неоднородностями морской среды; применение параметрических приборов для океанологических исследований; акустические методы для дистанционного измерения гидрофизических характеристик морской среды.

На защиту выносятся следующие теоретически и экспериментально исследованные научные результаты и положения:

1. Нелинейное волновое уравнение для сред с дисперсией и затуханием, его параболическое приближение, а также нелинейное волновое уравнение для неоднородных сред.

2. Спектральный метод получения приближенных решений нелинейных уравнений, на основе которого:

• получены аналитические выражения для корреляционной функции, энергетического и универсального (для высокочастотной области) спектров случайного поля скорости, образованного источником стационарного шума в нелинейной идеальной среде;

• рассмотрена задача распространения нелинейной звуковой волны в жидкости с кавитацией, при этом обнаружено явление образования солитонов в среде с дисперсией.

3. Результаты теоретических исследований вопросов распространения нелинейных звуковых волн в случайно-неоднородных средах, актуальных для задач практического использования параметрических излучающих антенн в реальных турбулентных средах.

4. Модель явления вынужденного рассеяния звуковых волн на возмущениях завихренности, обусловленное обратным воздействием интенсивного звука на вихревое поле скорости, а также модель связанных внутренних и звуковых волн и локальное дисперсионное уравнение.

5. Модели параметрических явлений, в основе которых лежит взаимодействие высокочастотной звуковой волны и низкочастотных волн или полей в жидкости в адиабатическом приближении с введением понятия скорости «медленной» фазы; схемы параметрических приемников (в частности локационного), методы обработки и оптимального детектирования фазо-модулированных сигналов таких приемников, как, например, демодулятор с когерентным гетеродином и системой фазовой автоподстройки частоты.

6. Результаты теоретических и экспериментальных исследований объемного рассеяния звука гидрофизическими неоднородностями морской среды, которые позволили установить, что в случае флуктуаций сжимаемости и плотности, обусловленных только температурными неоднородностями, выражение для эффективного дифференциального сечения рассеяния единицы объема случайной среды, широко используемое в океанологии, применимо лишь для газообразных сред, а также позволили найти соответствующее выражение для сечения рассеяния звука в жидких средах.

7. Методика синхронных измерений пространственно-временных характеристик рассеянных звуковых полей и структурных параметров рассеивающей среды.

8. Принципы построения высокочувствительного зондирующего комплекса для оперативного исследования вертикальной структуры и спектральных характеристик полей температуры и скорости звука.

9. Результаты исследований мелкомасштабной структуры полей скорости звука и температуры, а также их взаимных статистических характеристик проведенных в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах с помощью разработанного зондирующего комплекса.

10. Результаты комплексных экспериментальных исследований и натурных испытаний параметрических гидролокаторов в океанологических экспедициях по изучению рассеяния звука гидрофизическими неоднородностями, звукорассеивающими слоями и дном океана в различных районах Мирового океана.

11. Корреляционный метод для дистанционного измерения вертикального распределения скорости звука в океане.

По результатам исследований опубликована 41 научная работа, в том числе одна монография, 40 статей и тезисов докладов. Основные результаты исследований, вошедшие в диссертацию были представлены на Международных и Всесоюзных конгрессах по акустике, нелинейной акустике и океанологии, на научной школе-семинаре акад. Л.М.Бреховских «Акустика океана» и многих других конференциях и семинарах в 1971-2002 гг.

Кроме того, автор принимал участие в выполнении ряда научно-исследовательских работ по теме диссертации, в результате которых в ВИНИТИ зарегистрировано 12 научно-технических отчетов, а также участвовал в организации и проведении 8 научно-исследовательских экспедиций на судах Института океанологии им. П.П.Ширшова в 19811991гг., по материалам которых составлено 8 отчетов.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемых литературных источников.

Основные результаты диссертационной работы следующие:

1. Выполнены теоретические исследования взаимодействия акустических волн с гидрофизическими полями в океане; получены и проанализированы основные уравнения для нелинейных и параметрических волновых процессов в акустике однородных и неоднородных сред с дисперсией и затуханием; получено нелинейное волновое уравнение для сред с дисперсией и затуханием, его параболическое приближение, а также нелинейное волновое уравнение для неоднородных сред.

2. Разработан спектральный метод получения приближенных решений нелинейных уравнений, на основе которого:

• получены аналитические выражения для корреляционной функции, энергетического и универсального (для высокочастотной области) спектров случайного поля скорости, образованного источником стационарного шума в нелинейной идеальной среде;

• рассмотрена задача распространения нелинейной звуковой волны в жидкости с кавитацией, при этом обнаружено явление образования солитонов в среде с дисперсией.

3. Выполнены исследования параметрических явлений, в основе которых лежит взаимодействие высокочастотной звуковой волны и низкочастотных волн или полей в жидкости в адиабатическом приближении с введением понятия скорости «медленной» фазы; рассмотрены некоторые схемы параметрических приемников (в частности локационного), также современные методы обработки и оптимального детектирования фазо-модулированных сигналов таких приемников, как, например, демодулятор с когерентным гетеродином и системой фазовой автоподстройки частоты.

4. Проведены теоретические исследования распространения звуковых волн конечной амплитуды в случайно-неоднородных средах, актуальных для задач практического использования параметрических антенн в реальных турбулентных средах; показано, что в случае крупномасштабных неоднородностей влияние рассеяния волн на когерентную часть волнового поля учитывается введением эффективной вязкости с добавлением турбулентной вихревой вязкости; коэффициент ослабления среднего поля пропорционален квадрату частоты в случае крупномасштабных неоднородностей и для мелкомасштабных неоднородностей получается рэлеевская зависимость - пропорциональность четвертой степени частоты; этот вывод существенен для работы параметрической антенны в реальных турбулентных средах, т.к. соотношение длин и волн и масштабов неоднородностей для волны накачки и волны разностной частоты различны.

5. При высоких уровнях звукового излучения возникают принципиально новые эффекты, которых не было в линейной акустике: рассмотрено явление вынужденного рассеяния звука на возмущениях завихренности, обусловленное воздействием интенсивной звуковой волны на вихревое поле скорости; получена сравнительная оценка интенсивностей спонтанного и вынужденного рассеяния звука на возмущениях завихренности; рассмотрены процессы неупругого рассеяния звуковых волн турбулентным вихревым полем скорости при малых числах Рейнольдса; для случая стационарной и однородной турбулентности получено дисперсионное уравнение для когерентной части звукового поля, вычислен декремент поглощения звука в изотропной турбулентной среде с гауссовым спектром пульсаций; показано, что такой процесс поглощения звука не зависит от частоты в области низкочастотных звуковых колебаний.

6. Рассмотрена задача совместного описания звуковых и внутренних волн, в которой учитывались эффекты обмена энергией между низкочастотными звуковыми и внутренними волнами, при этом возможны явления аномального затухания или раскачки звуковых волн и другие пространственно-временные процессы; оценки показали, что для частот ниже сотен и десятков Гц для районов с хорошо развитыми градиентами плотности такие процессы реальны; получена совместная система уравнений для давления и вертикальной компоненты скорости, описывающая динамику звуковых и внутренних волн; в предельных случаях несжимаемой жидкости или отсутствия внешнего поля система переходит в известное волновое уравнение; получено и проанализировано локальное дисперсионное уравнение; для больших значений волнового числа имеются две независимые ветви: звуковая и внутренних волн; для больших значений длин волн (Я > c/2N) эти моды уже не разделяются (N— частота Вяйсяля-Брегга).

7. Проведен анализ, и обобщение отечественных и зарубежных материалов по проблеме объемного рассеяния звука структурными неоднородностями водной толщи океанов; обоснованы направления теоретических и экспериментальных исследований.

8. Выполнены теоретические исследования объемного рассеяния звука, обусловленного тонкой и микроструктурами в океане;

• рассмотрена задача рассеяния звука в слабонеоднородной турбулентной среде и проанализированы результаты в связи с известными работами Рэлея, Чернова, Татарского и Монина; показано, что в общем виде рассеянное звуковое поле в неоднородной среде содержит изотропное рассеяние, определяемое монопольными источниками флуктуаций сжимаемости, рассеяние от дипольных источников флуктуаций плотности и рассеяние, определяемое квадрупольными источниками турбулентного поля течений;

• установлено, что, в случае флуктуаций сжимаемости и плотности обусловленных только температурными неоднородностями, широко используемое в океанологии выражение для эффективного дифференциального сечения рассеяния звука единицы объема случайной среды, полученное в работах Татарского, применимо лишь для газообразных сред и найдено соответствующее выражение для сечения рассеяния звука в жидких средах;

• получено выражение для амплитуды обратного рассеяния, позволяющее значительно шире учитывать реальные свойства неоднородностей морской среды (флуктуации плотности и сжимаемости включений);

• выполнены оценки уровней обратного рассеяния звука для изотропной и плоскослоистой среды и проанализированы их частотные зависимости;

• проанализировано влияние флуктуации плотности и взаимной корреляции мелкомасштабных флуктуаций солености и температуры на интенсивность рассеяния звука в обратном направлении; показано, что учет флуктуаций плотности необходим в случае значительных неоднородностей солености, т.к. их вклад одинаков в этом случае с флуктуациями скорости звука; установлено, что мелкомасштабные флуктуации температуры и солености могут считаться некоррелированными;

• отмечено, что недостаточность экспериментальных данных о внутреннем строении тонкой ступенчатой термохалинной структуры вызывает необходимость комплексных исследований для глубокого изучения роли мелкомасштабной термохалинной структуры океана в образовании рассеянных звуковых полей, а также роли в этом процессе растворенных солей, газовых включений в верхнем слое океана;

9. Выполнены комплексные экспериментальные исследования объемного рассеяния звука и одновременные измерения структурных гидроакустических параметров рассеивающей среды в натурных условиях.

• разработан и создан высокочувствительный зондирующий комплекс для оперативного исследования вертикальной структуры и спектральных характеристик полей температуры и скорости звука; в состав комплекса входят погружаемый зонд с гидрофизическими датчиками и бортовой блок обработки и регистрации данных; конструкция погружаемого зонда позволяет проводить измерения вертикальной структуры полей температуры и скорости звука с пространственным разрешением 3 см; оперативность отображения результатов измерений достигается за счет использования в обрабатывающем комплексе лабораторной ЭВМ, к которой в качестве периферийных устройств подключаются работающие в реальном времени цифровые анализаторы спектра; разработана оригинальная схема обработки данных полей скорости звука, позволившая получить чувствительность канала измерения скорости звука - 400 мкв/см/сек; • с помощью разработанного комплекса проведены исследования мелкомасштабной (единицы сантиметров - единицы метров) структуры поля скорости звука в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах в районах с существенно различной гидрологией; установлена зависимость вертикальных распределений статистических характеристик поля скорости звука ф) от конкретного района работ; при этом одномерные пространственные спектры в общем случае отличаются от колмогоровских и удовлетворительно аппроксимируются законом ~ k~v, (где v - показатель степени) даже в одном и том же районе работ зависит от глубины и обычно лежит в пределах 1 < v < 3; установлено, что в отдельных случаях кривые Sc(kz) в диапазоне волновых чисел кг > 1 цикл/м имеют статистически обеспеченные максимумы, что свидетельствует о существовании выделенных энергонесущих масштабов; полученные экспериментальные данные существенно уточняют общепринятое представление о структуре поля скорости звука в океане, согласно которому вертикальную изменчивость спектральной интенсивности в конкретном районе Мирового океана связывают лишь с изменением структурной характеристики при постоянстве степенного закона аппроксимации;

• полученные взаимные статистические характеристики полей температуры и скорости звука свидетельствуют о том, что в пределах главного термоклина в формировании мелкомасштабной (к2 >1 цикл/м) структуры поля скорости звука существенный вклад могут вносить флуктуации солености.

10. Проведенные в тропических частях Тихого и Индийского океанов комплексные исследования объемного рассеяния звука на частотах 12, 20 к 30 кГц показали, что в диапазоне глубин 50-300 м в светлое время суток на формирование рассеянного в обратном направлении акустического сигнала существенное влияние оказывают механизмы, связанные с рассеянием звука на мелкомасштабных неоднородностях гидрофизических полей океана; наблюдаемая в экспериментах сложная взаимосвязь акустических и гидрофизических характеристик в общем случае удовлетворительно укладывается в рамки спектральной теории рассеяния звука на анизотропных неоднородностях гидрофизических полей океана; основной вклад в рассеянный сигнал при этом вносят, по-видимому, отдельные блики, формирующиеся от тонких градиентных прослоек с резкими изменениями гидрофизических параметров; установлено, что в этом случае закон распределения несущей рассеянных в обратном направлении акустических сигналов существенно отличается от нормального;

• анализ флуктуационных характеристик рассеянных в обратном направлении сигналов показал, что в общем случае на всех рабочих частотах закон распределения несущей существенно отличается от нормального, а экспериментальные значения коэффициента вариации огибающей рассеянных сигналов отличаются от рэлеевского;

• частотная зависимость коэффициента обратного объемного рассеяния удовлетворительно подчиняется закону mv ~ /"2 практически во всем диапазоне исследованных глубин, что согласуется с теоретической моделью рассеяния на плоскослоистых неоднородностях;

11. Проведены комплексные экспериментальные исследования пространственно-временной изменчивости характеристик сигналов обратного объемного рассеяния и одновременные измерения структурных гидрофизических параметров рассеивающей среды в районах Азорского и Северного полярного (Норвежское и Баренцево моря) фронтов. В районах с существенно различной гидрологией измерены абсолютные значения коэффициента объемного рассеяния звука и исследована связь изменчивости характеристик эхосигналов с термохалинной структурой и динамикой водных масс.

• в результате проведенных исследований установлено наличие связи между мезомасштабной и синоптической изменчивостью поля объемного рассеяния звука и термохалинной структуры в районе Северного полярного фронта (акватории Норвежского и Баренцева морей). В наиболее общем случае эта связь проявляется в том, что квазиоднородные по своим рассеивающим свойствам области лежат, как правило, в пределах определенных динамических структур, либо совпадают по своему пространственному положению с зонами простирания той или иной водной массы;

• отмечено, что на настоящий момент общепринятой является концепция пространственной однородности поля объемного рассеяния в пределах больших акваторий, характерные горизонтальные масштабы которых составляют сотни километров; установлена недостаточность экспериментальных данных о структуре поля Sv во фронтальных зонах океана, выявлена слабая изученность пространственно-временной изменчивости акустических характеристик и рассеивающих свойств в районах океанических фронтов. Обоснованы основные направления экспериментальных исследований.

12. Проведено обобщение (представленное в виде таблицы), позволяющее оценить изменчивость силы объемного рассеяния в зависимости от частот в диапазоне 4-75 кГц, глубин и времени суток для различных районов Тихого, Индийского и Атлантического океанов и Средиземного, Норвежского и Баренцева морей.

• установлена общая закономерность для всех районов Мирового океана: поле объемного рассеяния звука повсеместно имеет сложную многообразную структуру, отличающуюся неоднородностью по глубине (0-100 м), частотам (4-75 кГц) и времени суток; имеет перемежающийся характер, абсолютные значения силы объемного рассеяния лежали в диапазоне - 95-Т-50 дБ, в отдельных районах установлена связь рассеяния как с термохалинной структурой океана, так и с ЗРС; четкой границы между такими явлениями установить не удается.

13. Рассмотренные в диссертации тенденции в современных исследованиях объемного рассеяния звука в океане отражают необходимость проведения комплексных исследований, включающих:

• синхронные с акустическими измерения структуры гидрофизических полей и их пространственно-временной изменчивости в пределах больших акваторий;

• изучение связи изменчивости характеристик эхосигналов с термохалинной структурой и динамикой водных масс;

• использование спутниковой информации для изучения пространственной структуры водных масс ее фронтов и др. на больших акваториях;

• одновременные с акустическими исследования состава биомассы на дифференцированных горизонтах, выполняемых с помощью отлова;

• локальные широкополосные исследования ЗРС, позволяющие получать частотные зависимости объемного рассеяния звука на заданных горизонтах;

• исследования связей между физическими и биологическими процессами и др.

Такие комплексные измерения позволяют делать количественные оценки относительных вкладов различных механизмов рассеяния в суммарный эффект и идентифицировать рассеивающие объекты различной природы.

Известен, по-видимому, единственный факт проведения таких уникальных исследований, проводимых в 80-90 гг. в Институте океанологии им. П.П.Ширшова на научно-исследовательских судах «Академик Сергей Вавилов», «Академик Иоффе» и «Академик Мстислав Келдыш».

14. Впервые в практике океанологических исследований изучение акустических характеристик рассеяния звука ЗРС, неоднородностями термоклина и дна океана выполнены с помочью параметрического гидролокатора; проведенные исследования в нескольких рейсах НИС «Академик Мстислав Келдыш» и «Академик Иоффе» показали, что оперативная перестройка частоты в широком диапазоне при постоянстве диаграммы направленности антенны параметрического гидролокатора позволяют снимать локальные частотные характеристики рассеяния и отражения звука в океане; получены частотные эхограммы рассеяния, которые являются весьма эффективным средством исследования и анализа сигналов в океанологии, рыболокации и других областях; применение параметрического гидролокатора в исследованиях океана открывает возможности для получения новых научных результатов;

15. Выполнены точные лабораторные модельные исследования обратного объемного рассеяния акустических волн на турбулентной струе, в результате которых обнаружена качественная и удовлетворительная количественная связь интенсивности рассеянных в обратном направлении сигналов со спектральными характеристиками температурных неоднородностей среды; разработана спектральная методика измерения усредненных частотных характеристик рассеянных сигналов, позволяющая значительно повысить чувствительность приемной аппаратуры; проведенные работы показали перспективность использования модельных экспериментов для исследования рассеяния звука в океане и привели к уточнению представлений о механизмах рассеяния, что позволит более адекватно интерпретировать экспериментальные результаты и более правильно учитывать эффекты, которые могут оказаться существенными при изучении распространения звука на большие расстояния в условиях открытого океана.

16. Предложены три метода дистанционного определения вертикального профиля скорости звука в океане:

• корреляционный, позволяющий определить времена прихода акустических сигналов из области пересечения веерной диаграммы направленности антенны при излучении и приеме сигналов;

• метод с использованием специального рассеивателя звука резонансного и нерезонансного типа;

• метод с простым зондом с гидроакустическим каналом связи, при пассивном режиме работы судовой аппаратуры.

Проанализированы достоинства и недостатки этих методов, их точность, а также характеристики аппаратуры необходимой для их осуществления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Акустика океана / Под ред. Л.М.Бреховских, М., Наука, 1974.

2. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана.

3. Л., Гидрометеоиздат, 1982.

4. Чернов Л.А. Волны в случайно-неоднородных средах. М., Наука, 1975.

5. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.,1. Наука, 1967.

6. Рытое С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическуюрадиофизику, ч. 2, Случайные поля. М., Наука, 1978.

7. Андреева КБ. Физические основы распространения звука в океане. Л.,1. Гидрометеоиздат, 1975.

8. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородныхсредах. М., Мир, 1981.

9. Proni J.R., Apel J.R. On the use of high-frequency acoustic for the study ofinternal waves and microstructure. J. Geophys. Res., 1975, v.80, N9, p.1147.

10. Kaye G.T., Anderson V.C. Scattering from oceanic microstrueture: Detectionwith a large aperture array. JASA, 1979, v.66, N3, p.843.

11. Коренев В.Г., Ломейко А.И., Любицкий А.А., Розенберг А.Д. Объемноерассеяние звука на частоте 25 кГц при наличии слоя скачка температуры. Акуст. ж., 1979, т.25, в.4, с.555.

12. Гурбатов С.Н., Щемелев Е.Г. Обратное рассеяние акустических волн наанизотропных флуктуациях скорости распространения звука.

13. Акуст. ж., 1982, т.28, в.З, с.347.

14. Соломатин А.С., Шевцов В.П., Юсупов В.И. Аппаратурный комплекс дляисследования гидрофизических полей методом дистанционного акустического зондирования. Океанология, 1985, т.25, в.4, с.697.

15. Соломатин А.С., Шевцов В.П., Юсупов В.И. Рассеяние звука на тонкойструктуре гидрофизических полей в океане. Акуст. ж., 1985, т.31, в.6, с.768.

16. Kaufman С. Scattering of Sound by underwater turbulence. JASA, 1971,v.49, N3(2), p.930.

17. Goodman L., Kemp K. Scattering from volume variability. J. Geophys. Res.,1981, v.86, NC5, p.4083.

18. Pelech I., Zipfel P.G., Holford R.L. A wake-scattering experiment in thermallystratified water. JASA, 1983, v.73, N2, p.528.

19. Little C.G. Acoustic methods for the remote probing of the lower atmosphere.- Proc., IEEE, 1969, v.57, N4, p.571.

20. Greeblant P. Sources of acoustic back scattering at 87,5 kHz. JASA, 1981,v.70, N1, p.134.

21. Kaye G.T. Correlation between acoustic scatterers and temperature gradient.

22. J. of Mariner Res., 1979, v.3, N2.

23. Гурбатов C.H., Щемелев Е.Г. Об использовании фазовой обработкиреверберационного сигнала при акустическом зондировании океана. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1983, т. 19, 10, с.1082.

24. Житковский Ю.Ю. Звукорассеивающие слои в океане. Океанология,1980, т.20, 5, с.792.

25. Клей К, Медвин Г. Акустическая океанография. М., Мир, 1980.

26. Подводная акустика /Под ред. Бреховских JI.M. М., Мир, 1965.

27. Монин А.С. Турбулентность и микроструктура в океане. Усп. физ. наук,1973, т. 109, в.2, с.ЗЗЗ.

28. Монин А. С. Основные особенности морской турбулентности. —

29. Океанология, 1970, т. 10, 2, с.240.

30. Монин А.С., Озмидов Р.В. Океаническая турбулентность. JL,1. Гидрометеоиздат, 1981.

31. Гарнич Н.Г., Миропольский Ю.З., Прохоров В.И., Федоров КН.

32. Некоторые результаты статистического анализа тонкой термохалинной структуры океана. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1973, т.9, 2, с. 155.

33. Федоров КН. Тонкая термохалинная структура вод океана. JL,1. Гидрометеоиздат, 1976.

34. Gregg М.С., Сох C.S. The vertical microstructure of temperature and salinity.- Deep-Sea Res., 1972, v.l9,p.355.

35. Любицкий A.A., Розенберг А.Д. О возможности определения глубинызалегания термоклина по рассеянному звуковому сигналу. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1976, т. 12, 11, с. 1224.

36. Шевцов В.П., Соломатин А.С., Юсупов В.И. Исследование тонкойструктуры гидрофизических полей методом акустического зондирования. II Всес. съезд океанологов. Тез. докладов, в.4, ч.1, Севастополь, 1982, с.23.

37. Воронин А.А., Коган В.Я., Петрова Е.В. Об экспериментальномисследовании тонкой структуры полей акустических неоднородностей в океане. II Всес. съезд океанологов. Тез. докладов, в.4, ч.1, Севастополь, 1982, с.25.

38. Гостев B.C., Швачко Р.Ф. Обратное рассеяние звука неоднородностямипоказателя преломления океанской толщи. X Всес. акустическая конф. Докл. Секц. Д., М., 1983. с.82.

39. Бабий В.И. Мелкомасштабная структура поля скорости звука в океане. JL,1. Гидрометеоиздат, 1983.

40. Гостев B.C., Швачко Р.Ф. Акустические характеристикитонкоструктурных образований в океане. В кн.: Проблемы акустики океана. М., Наука, 1984, с. 153.

41. Муякшин С.К, Селивановский Д.А., Соколов А.Ю. Акустические методыдиагностики внутренних волн и газовых пузырьков в море. — В кн.: Проблемы акустики океана. М., Наука, 1984, с.164.

42. Андреева И.Б., Самоволькин В.Г. Рассеяние акустических волн морскимиорганизмами. В кн.: Проблемы акустики океана. М., Наука, 1984, с.176.

43. Швачко Р.Ф. Флуктуации звука на неоднородностях толщи океана. Вкн.: Акустика океана. Современное состояние. М., Наука, 1982, с.132.

44. Монин А.С. Некоторые особенности рассеяния звука в турбулентнойатмосфере. — Акуст. ж., 1961, т.7, 4, с.457.

45. Кузнецов В.П. Отчет отряда рассеяния звука на неоднородностях среды ипараметрических преобразователей. Отчет 2-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш», 1981, ИО АН СССР, т.1, ч.1, с.79.

46. Кузнецов В.П. Отчет отряда рассеяния звука на гидрофизическихнеоднородностях. Отчет 6-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш», 1983, ИО АН СССР, т.1, 4.1, с.51.

47. Кузнецов В.П. Отчет отряда рассеяния звука на гидрофизическихнеоднородностях. Отчет 11-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш», 1986, ИО АН СССР, т.1, ч.1, с.58.

48. Дмитревский Н.Н., Кузнецов В.П. и др. Исследование рассеяния ираспространения звука в океане. Отчет по теме «Метель-АН», 1 этап, ИО АН СССР, гр. №3505164, 1985, с.48.

49. Житковский Ю.Ю., Кузнецов В.П. и др. Экспериментальныеисследования рассеяния звука в океане. — Отчет по теме «Метель-АН», 2 этап, ИО АН СССР, гр. №3405186, 1986, с.51.

50. Березуцкий А.В., Воронин В.А., Кузнецов В.П., Куликов А.В., Попов Е.Д. Обизмерениях средних и флуктуационных характеристик вертикального профиля поля скорости звука. Отчет 6-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш», 1983, ИО АН, т.Н.

51. Рэлей. Теория звука. М., ГИТТЛ, 1955, т.2, гл.15.

52. Барабаненков Ю.Н., Кравцов Ю.А., Рытое С.М., Татарский В.И.

53. Состояние теории распространения волн в случайно-неоднородной среде. УФН, 1970, т. 102, вып.1, с.З.

54. Кузнецов В.П. О рассеянии звука температурными неоднородностями вокеане. ДАН СССР, 1986, т.290, 5, с. 1081.

55. Кузнецов В.Я., Березуцкий А.В. О поглощении звука в турбулентнойсреде. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1981, 11, с.1217.

56. Кузнецов В.П. О затухании низкочастотного звука в турбулентной среде.-Акуст. ж., 1982, т.28, в.4, с.521.

57. Каллистратова М.А. Экспериментальные исследования рассеяния звука втурбулентной атмосфере. Докл. АН СССР, 1959, т. 125, 1, с.69.

58. Лейкин И.А., Любицкий А.А., Розенберг А.Д., Рускевич В.Г. Об обратномрассеянии звука мелкомасштабными температурными неоднородностями термоклина. В сб.: Исследования турбулентной структуры океана. Издание МГИ АН УССР, Севастополь, 1975, с. 140.

59. Лайтхилл Д. Волны в жидкостях. М., Мир, 1981, гл.1.

60. Unni S., Kaufman С. Acoustic fluctuations due to the temperature fine structureof the ocean. JASA, 1981, v.69, N3, p.676.

61. Boa-Ten Chu, Kovasznay L.S.G. Non-linear interactions in a viscous heatconducting compressible gas. J. Fluid. Mech., 1958, v.3, N5, p.494.

62. Lighthill M.J. On the energy scattered from the interaction of turbulence withsound or shock waves. Proc. Cambridge Philos. Soc., 1953, v.49, N3, p.531.

63. Kraichnan R.H. The scattering of Sound in a turbulent medium. J. Acoust.

64. Soc. America, 1953, v.25, N6, p. 1096.

65. Львов B.C., Михайлов A.B. Звук и гидродинамическая турбулентность всжимаемой жидкости. ЖЭТФ, 1978, т.74, 4, с. 1445.

66. Львов B.C., Михайлов А.В. Рассеяние и взаимодействие звука со звуком втурбулентной среде. ЖЭТФ, 1978, т.75, 5, (11), с. 1669.

67. Монин А.С., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. 4.2, М., Наука,1967.

68. Howe M.S. On wave scattering by random inhomogeneities, with application tothe theory of weak bores. J. Fluid. Mech., 1971, v.45, N4, p.785.

69. Березуцкий A.B., Воронин B.A., Кузнецов В.П. Об экспериментальныхисследованиях поля скорости звука в открытом океане. В кн.: Прикладная акустика. Таганрог, ТРТИ, 1985, вып.Х1, с.39.

70. Березуцкий А.В., Воронин В.А., Кузнецов В.П. Акустическое зондированиеокеанского термоклина на частотах 12, 20 и 30 кГц. В кн.: Прикладная акустика. Таганрог, ТРТИ, 1985, вып.Х1,с.43.

71. Березуцкий А.В., Кузнецов В.П. Экспериментальные исследования \рассеяния акустических волн неоднородностями скорости распространения звука в океане. Научно-техн. сб. Судостроительная промышленность, сер. акустика, 1986, ЦНИИ «Румб», вып. 1, с.41.

72. Березуцкий А.В., Воронин В.А., Кузнецов В.П., Попов Е.Д. Об одномметоде исследования неоднородностей гидрофизических полей в океане. В кн.: Мониторинг океана. М., Издание ИО АН, 1986, с.93.

73. Brown N.L. A precision CTD microprofiler. Proceeding IEEE Conference on

74. Engineering in the Ocean Environment., 1974, v.2, p.270.

75. Отнес P., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов. М., Мир,1982.

76. Степанов В.Н. Мировой океан. Динамика и свойства вод. М., Знание,

77. Bell Т.Н. Internal wave-turbulence interpretations of ocean fine-structure.

78. Geophys. Res. Letters, 1974, v.l, N6.

79. Шевцов В.П., Соломатин А.С., Юсупов В.И. Исследование объемногорассеяния звука частоты 12 и 30 кГц в Тихом океане. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1985, т.21, 6, с.638.

80. Воронин В.А., Житковский Ю.Ю., Кузнецов В.П., Тарасов С.П.,

81. Тимошенко В.И. Использование параметрического гидролокатора в океанологических исследованиях. Океанология, 1985, т.25, в.4, с.692.

82. Воронин В.А., Тарасов С.П., Тимоиенко В.И., Кузнецов В.П.

83. Экспериментальные исследования параметрического гидролокатора в океане. В кн.: Прикладная акустика. Таганрог, ТРТИ, 1983, вып.IX, с.77.

84. Воронин В.А., Житковский Ю.Ю., Кузнецов В.П., Тарасов С.П.,

85. Тимошенко В.И. Использование параметрического гидролокатора в океанологических исследованиях. Тезисы докладов. - II Всес. съезд океанологов, Севастополь, МГИ АН УССР, 1982, вып.4, ч.2, с.45.

86. Новиков Б.К, Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика.1. JL, Судостроение, 1981.

87. Зарембо JT.K, Тимошенко В.И. Нелинейная акустика. М., Изд-во МГУ,1984, 104 с.

88. Зарембо Л.К. Акустическая излучающая параметрическая антенна.

89. УФН, 1979, т.128, в.4, с.713.

90. Кузнецов В.П. К теории нелинейных звуковых волн в случайнонеоднородных средах. В кн.: Прикладная акустика. Таганрог, 1981, в.VIII, с.35.

91. Кузнецов В.П. Уравнения нелинейной акустики. — Акуст. ж., 1970, т. 15,в.4, с.548.

92. Lighthill M.J. On sound generated aerodynamically. Proc. Roy. Soc.1.ndon), 1952, A211, 1107, p.564. 1954, A222, 1148, p.l.

93. Толстой И., Клей КС Акустика океана. Теория и эксперимент вподводной акустике. М., Мир, 1969.

94. Заболотская Е.А., Хохлов Р.В. Квазиплоские волны в нелинейнойакустике ограниченных пучков. Акуст. ж., 1969, т. 15, в.1, с.40.

95. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М., Гостехиздат,1953.

96. Хохлов Р.В. К теории ударных радиоволн в нелинейных линиях.

97. Радиотехника и электроника, 1961, т.6, в.6, с.917.

98. Моисеев С.С., Сагдеев Р.З., Тур А.В., Яновский В.В. Влияние вихрей наспектр акустической турбулентности. В сб.: Нелинейные волны / Под ред. Гапонова А.В., М., Наука, 1979.

99. Новиков Е.А. Функционалы и метод случайных сил в теориитурбулентности. ЖЭТФ, 1964, т.47, с. 1919.

100. Кузнецов В.П. О вынужденном рассеянии звука в среде с завихренностью.- Тезисы докл. III Всес. симпозиума по физике акусто-гидродинамических явлений и оптоакустике. Ташкент, 1982.

101. Пушкина Н.И., Хохлов Р.В. О вынужденном звуковом рассеянии навихревых волнах. Акуст. ж., 1971, т. 17, 1, с. 157.

102. Журбас В.М., Озмидов Р.В. О внутреннем строении тонкой ступенчатойструктуры главного термоклина океана. Океанология, 1983, т.23, в,6, с.938.

103. Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. 2-е изд., М.,1. Наука, 1981.

104. Исакович М.А. Общая акустика. М., Наука, 1973.

105. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. М., Изд.

106. Иностранной литературы, 1957.

107. Океанология. Физика океана, т. 1,2, М., Наука, 1978.

108. Березуцкий А.В., Дербиков И.П., Кузнецов В.П. и др. Аппаратурныйкомплекс для проведения гидрофизических и акустических исследований в океане. Тез. докл. III Всес. школы Технические методы и средства исследования Мирового океана. М., 1987, т.1, с.13-14.

109. Житковский Ю.Ю., Кузнецов В.П. и др. Экспериментальные итеоретические исследования объемного рассеяния звука в океане. -Отчет по теме «Пурга-АН», гр. №9406021 ИО РАН им. П.П.Ширшова, М., 1990.

110. Кузнецов В.П., Мордвинов Б.Г., Тимошенко В.И. Акустическиеокеанологические исследования и экспедиции. Ростов-на-Дону, Ростиздат, 2002, 544 с.

111. Воронин В.А., Тарасов С.П., Тимошенко В.И. Гидрофизическиепараметрические системы. Ростов-на-Дону, Росиздат, 2004, 4000 с.

112. Прохоров В.Е. Дистанционное измерение параметров динамическихнеоднородностей в стратифицированной жидкости. Изв. АН СССР. ФАО, 1989, т.25, №1, с.90.

113. Баренблатт Г.И. Динамика турбулентных пятен и интрузии вустойчиво-стратифицированной жидкости. — Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1978, т.14, №2, с.195.

114. Зарембо Л.К., Красшъников В.А. Введение в нелинейную акустику. М.,1. Наука, 1966.

115. Руденко О.В., Солуян С.И. Теоретические основы нелинейной акустики.1. М., Наука, 1975.

116. Новиков Б.К., Тимошенко В.И. Параметрические антенны вгидролокации. JL, Судостроение, 1990.

117. Кузнецов В.П. О параметрических явлениях в акустике океана. //

118. Акустические волны в океане. М., Наука, 1987, с.205-210.

119. Житковский Ю.Ю., Кузнецов В.П. и др. Исследование объемногорассеяния звука в океане параметрическим гидролокатором. ДАН, 1989, т.305, №4.

120. Воронин В.А., Кузнецов В.П. Влияние шумов моря на характеристикиприемной параметрической антенны. В сб.: Прикладная акустика. Таганрог, 1983, B.IX.

121. Кузнецов В.П. О некоторых приложениях теории взаимодействия волн.

122. ДАН СССР, т.284, №5, с.1089-1092, 1985.

123. Мерклин J1.P., Тарасов С.П., Тимошенко В.И. Эхо-спектроскопияпридонных геологических слоев параметрическим гидролокатором. Океанология, 1990, т.30, в.2, с.335-337.

124. Кобяков Ю.С., Кудрявцев Н.Н., Тимошенко В.И. Конструированиегидроакустической рыбопоисковой аппаратуры. JL, Судостроение, 1986. 272с.

125. Березуцкий А.В., Кузнецов В.П. Исследования рассеяния звукатемпературными неоднородностями океанского термоклина. -Тезисы докл. III Всес. съезда океанологов. JL, 1987, с.24-26.

126. Березуцкий А.В., Кузнецов В.П. Об исследованиях анизотропиимелкомасштабных неоднородностей поля скорости звука. Тезисы докл. III Всес. съезда океанологов. JL, 1987, с.23-24.

127. Кузнецов В.П. Метод решения уравнений нелинейной акустики. В сб.:

128. Прикладная акустика. Таганрог, 1987, в. 12, с. 10-20.

129. Житковский Ю.Ю., Кузнецов В.П. и др. О применении параметрическихприборов в океанологических исследованиях. Проблемы нелинейной акустики. Сб. трудов XI Межд. симпоз. по нелинейной акустике. Новосибирск, 1987, ч.2, с. 153-155.

130. Житковский Ю.Ю., Кузнецов В.П. и др. О применении параметрическихприборов в океанологических исследованиях. Тезисы докл. XI Межд. симпоз. по нелинейной акустике. Новосибирск, 1987, с.71.

131. Кузнецов В.П. О некоторых приложениях теории взаимодействия волн сгидрофизическими полями в океане. Тезисы докл. XI Межд. симпоз. по нелинейной акустике. Новосибирск, 1987, с.94.

132. Житковский Ю.Ю., Кузнецов В.П. и др. Исследование обратногорассеяния звука дном океана с помощью параметрического гидролокатора. Акуст. ж., 1988, т.35.

133. Березуцкий А.В., Кузнецов В.П. О лабораторном моделированиирассеяния звука мелкомасштабной термоструктурой океана. В сб.: Прикладная акустика. Таганрог, 1988, в.ХШ, с. 13-21.

134. Кузнецов В.П., Мерклин JI.P. и др. Parametrik sonars in ocean stadies.

135. Congress OSATES, Brest, France, 1991.

136. Воронин В.А., Кузнецов В.П. Исследование приемной параметрическойантенны с большой базой. Акуст. ж., 1992, т.38, в.2, с.353-356.

137. Бархатов А.Н. Моделирование распространения звука в океане. JL,

138. Гидрометеоиздат, 1982. с. 185.

139. Campanella S.L., Favret A.G. Time autocorrelation of sonic pulsespropagated in a random medium // J. Acoust, Soc. Am., 1969, v.46, p.1234-1245.

140. Крайтон Д. Акустика как ветвь гидромеханики. В сб: Современнаягидродинамика. Успехи и проблемы. Под ред Бетчелор Дж., МоффатГ. М., Мир, 1984, с.359-412.

141. Кузнецов В.П. К теории нелинейных волновых процессов. Диссертацияна соискание ученой степени к.ф.-м.н. Акуст. институт, М., 1971.

142. Кузнецов В.П. К теории нелинейных волновых процессов. Авторефератдиссертации на соискание ученой степени к.ф.-м.н. Акустический институт, М., 1971.

143. Кузнецов В.П. Случайные акустические поля в нелинейных средах.

144. Акуст. ж., 1969, т. 15, в.4, с.554-559.

145. Красилъников В.А., Кузнецов В.П. Распространение нелинейныхзвуковых волн в жидкости при кавитации. Акуст. ж., 1974, т.20, в. 3, с.473-477.

146. Кузнецов В.П. О спектрах интенсивных шумов. Акуст. ж., 1970, т. 16,в.1, с.155-156.

147. Khokhlov R.V., Soluyan S.I. Propagation of acoustic waves of moderateamplitude through dissipative and relaxing media. Acustica, 1964, v.14, N5, p.241-247.

148. Khokhlov R. V., Naugolnych K.A., Soluyan S.I. Waves of moderate amplitudesin adsorbing media. Acustica, 1964, v. 14, N5, p.248-253.

149. Малюжинец Г.Д. Развитие представлений о явлениях дифракции. Усп.физ. наук, 1959, т.69, в.2, с.321-334.

150. Зарембо Л.К., Шкаловская-Корди В.В. К вопросу о скоростираспространения ультразвуковых волн конечной амплитуды в жидкости. Акуст. ж., 1960, т.5, в. 1, с.47-51.

151. СкучикЕ. Основы акустики. М., Изд-во Иностр. лит., 1959.

152. Флин Г. Физика акустической кавитации в жидкости. В сб.:

153. Физическая акустика / Под ред. У. Мэзона. М., Мир, 1967.

154. Карпман В.И. Нелинейные волны в диспергирующих средах. М., Наука,1973.

155. Blackstock D.T. Connection between the Fay and Fubini solutions for planesound waves of finite amplitude. J. Acoust. Soc. Amer., 1966, v.39, N.6, p.1019.

156. Zabusky N.J., Kruskal M.D. Interaction of «solutions» in a collision lessplasma and the recurrence of initial states. Phys. Rey. Letters, 1965, v.10, N.15, 6, p.240.

157. Кузнецов В.П. Нелинейное распространение шумов. Доклад на VI Всес.акуст. конф. (секция Б). М., 1968.

158. Рытое С.М. Введение в статистическую радиофизику. М., Наука, 1966.

159. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.,1. Сов. радио, 1966, т.1.

160. Meecham W., Ford G. Acoustic radiation from isotropic turbulence. J.

161. Acoust. Soc. America, 1958, v.30, p.318.

162. Руденко О.В. Взаимодействие интенсивных шумовых волн. Усп. физ.наук. 1986, т.149, в.З, с.413-447.

163. Зарембо Л.К, Тимошенко В.И. Нелинейная акустика. М., Изд-во МГУим. Ломоносова, 1984.

164. Руденко О.В., Солуян С.И., Хохлов Р.В. Проблемы теории нелинейнойакустики. Акуст. ж., 1974, т. 10, в.З, с.449-457.

165. Fay R.D. Plane sound waves of finite amplitude. JASA, 1931, v.3, p.222.

166. Буров B.A., Красильников B-A. Непосредственное наблюдение искаженияформы интенсивных ультразвуковых волн в жидкости. Доклад АН СССР, 1958, т. И 8, №5, с.920-923.

167. Кутателадзе С. С. и др. О структуре слабой ударной волны вгазожидкостной среде. Доклад АН СССР, 1972, т.207, №.2, с.313.

168. Наугольных К.А. Поглощение волн конечной амплитуды. В сб.:

169. Мощные ультразвуковые поля. М., Наука, 1968.

170. Кузнецов В.П. Приближенные решения уравнений нелинейной акустики.- Труды 8 Всес. Акуст. Конференции М., 1973.

171. Горелик А.Г., Зверев В.А. К вопросу о взаимодействии звуковых волн.

172. Акуст. ж., 1955, т.1, №4, с. 339-342.

173. Зверев В.А., Калачев А.И. Модуляция звука звуком при пересеченииакустических волн. Акуст. ж., 1970, т. 16, №2, с.245-251.

174. Truchard J.J. Parametric acoustic receiving array, I, Theory. J. Acoust. Soc.

175. Amer., 1975, v.58, N6, p.l 141-1145.

176. Truchard J.J. Parametric acoustic receiving array, II, Experiment. J. Acoust.

177. Amer., 1975, v.58, N6, p.l 146-1150.

178. Truchard J.J. Parametric receiving array and the scattering of sound bysound. J. Acoust. Soc. Amer., 1978, v.64, N1, p.280-285.

179. Кузнецов В.П. К теории параметрического приемника звука. В кн.:

180. Прикладная акустика. Таганрог, 1983, в.Х, с. 10-13.

181. Кузнецов В.П. К теории нелинейных звуковых волн в случайнонеоднородных средах. В кн.: Прикладная акустика. Таганрог, 1981, в.УШ, с.35-42.

182. Витбери Э.Д. Принципы когерентной связи. М., Советское радио, 1970.

183. Мюир Т.Дж. Нелинейная акустика и ее роль в геофизике морскихосадков. В кн.: Акустика морских осадков / Под ред. Л.Хэмптона. М., Мир, 1977.

184. Goldsberry Т., Reeves R., Rohde D.F. Experimental with a large aperturearray. J. Acoust. Soc. Amer., 1978, v.64, supply 1, p. 125.

185. Mc. Donough R.N. Long aperture parametric receiving arrays. J. Acoust.

186. Soc. Amer., 1975, v.51, N5, p.l 150-1155.

187. Pimonov L. Modulation des ondes stationnaires ultra sonores dans lair. //

188. Ann. telecommun., 1954, v.9, N1, p.24-28.

189. Westervelt P.J. Parametric acoustic array // J. Acoust. Soc. Amer., 1963, v.35,1. N4, p.535-537.

190. Plotkin K.J., George A.R. Propagation of weak shock waves throughturbulence. J. Fluid. Mech., 1972, v.54, N3, p.449-467.

191. Williams J.E., Howe M.S. On the possibility of turbulent thickening of weakshock waves. J. Fluid. Mech., 1973, v.58, N3, p.461-480.

192. Howe M.S. Multiple scattering of sound by turbulence and otherinhomogeneities. J. Sound and Vibration, 1973, v.27, N4, p.455-476.

193. Распространение звука во флуктуирующем океане / Под ред. С. Флатте.1. М., Мир, 1982.

194. Гилл А. Динамика атмосферы и океана. М., Мир, 1986, т.1, с.209-219.

195. Заславский Г.М. и др. Взаимодействие волн в неоднородных средах.1. Новосибирск, Наука, 1982.

196. Заболотская Е.А., Солуян С.И. Нелинейное распространение волн вжидкости с равномерно распределенными воздушными пузырьками. Акуст. ж., 1973, т.1, №3, с.690-694.

197. Заболотская Е.А. Генерация второй гармоники звуковой волны вжидкости с равномерно распределенными воздушными пузырьками. Акуст. ж., 1975, №6, с.934-937.

198. Андреев Г.А., Зверев В.А. О методе исследования статистических свойствсред со случайными неоднородностями при помощи частотно-модулированного звукового излучения. Акуст. ж., 1962, т.8, в.1, с.42.

199. Акустика дна океана. Пер. с англ. / Под ред. Ю.Ю. Житковского. М.,1. Мир, 1984, с.454.

200. Гурбатов С.Н., Прончатов-Рубцов Н.В. О влиянии регулярных ислучайных неоднородностей среды на характеристики параметрических излучателей. Акуст. ж., 1982, т.28, в.6, с.770-775.

201. Гурбатов С.Н., Прончатов-Рубцов Н.В. К вопросу о работепараметрического излучателя звука в неоднородной среде // Прикладная акустика. Таганрог, ТРТИ, 1983, №9, с.7-10.

202. Калачев А.И., Островский Д.Б. Экспериментальное исследованиеближнего поля параметрического излучателя звука. Акуст. ж., 1983, №3, т.24, с.406-408.

203. Тарасов С.П., Тимошенко В.И. Применение параметрическихакустических излучателей для исследования океана: Теоретическая и прикладная механика. Четвертый национальный конгресс. Варна, Болгария, с.84-89.

204. Соломатин А.С., Шевцов В.П., Юсупов В.И. Рассеяние звука на тонкойструктуре гидрофизических полей в океане. Акуст. ж., 1985, т.31, в.6, с.768-774.

205. Бьёрнё Л. Неоднородности и нестабильность распространения звука подводой // Подводная акустика и обработка сигналов. М., Мир, 1985, с.35-46.

206. Воронин В.А. Параметрические акустические антенны для исследованиянеоднородностей мирового океана // Автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн. наук. Таганрог, ТРТУ, 1998, с.243.

207. Тарасов С.П. Нелинейное взаимодействие акустических волн в задачахгидролокации // Автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн. наук. Таганрог, ТРТУ, 1999, с.295.

208. Нелинейные волны. Под ред. Лейбовича С., Сибасса А. Перевод с англ.

209. Под ред. Акад. Гапонова А.В. и Островского Л.А.,М.,Мир,1977.

210. Бондаренко В.М., Гаврилов Е.Н., Котляров В.В., Тарасов С.П.,

211. Тимошенко В.И. Применение параметрических антенн для исследования частотных характеристик рассеяния морскими организмами // Вопросы промысловой гидроакустики. М., ВНИРО, 1989, с.35-38.

212. Борисов С.А., Бондаренко В.М., Гаврилов Е.Н., Котляров В.В., Тарасов

213. С.П. Применение параметрических антенн для измерения силы цели подводных объектов: Прикладная акустика. Таганрог, ТРТУ, 1985, в.11, с.56-59.

214. Тарасюк Ю.Ф. Гидроакустическое телеуправление. Л., Судостроение,1985, с.68.

215. Скучик Е. Температурная микроструктура моря и флуктуации уровнязвука // Подводная акустика.- М., Мир, 1965, с.75-79.

216. Ольшевский В.В. Статистические свойства морской реверберации. М.,1. Наука, 1966, с.253.

217. Серавин Г.Н. Методы и средства измерения скорости звука в морскойводе. В кн.: Акустика океана. Современное состояние. М., Наука, 1982, с.54-64.

218. Патент США №3388572. Determination of ocean sound velocity profiles /

219. Assignto De Witz G.H.; Field. 22.05.1967; Publ. 11.06.1968.

220. A.c. 761845 СССР. Устройство для измерения вертикальногораспределения скорости звука в жидких средах / Серавин Г.Н., 1978.

221. Brown E.H., Farmer DM., Gilheamy I.J, Woodward W.E. The Echometer: an

222. Acoustic Sound Speed Profiler // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1984, v.GE-22, N6, p.621-626.

223. Матвиенко B.H., Тарасюк Ю.Ф. Дальность действия гидроакустическихсредств. JL, Судостроение, 1985, с.95.

224. Farguhar G.B. Biological sound scattering in the ocean: a review I I Oceanicsound scattering prediction I I Plenum Pres. New-York-L., 1977, p.493-528.

225. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М., Наука, 1978.

226. Океанология. Физика океана. Гидрофизика океана. М., Наука, 1974, т.1,с.14-39.

227. Бондарев М.В., Таран А.И., Утяков Л.Л., Хоббихоэ/син Ш.А.

228. Кузнецов В.П. О моделях случайных полей в нелинейных средах. Тр. II

229. Всес. симп.: Методы представлений и аппарат, анализ случайных процессов и полей. Новосибирск, 1969.

230. Кузнецов В.П. К теории нелинейных волновых процессов. Тезисыдокл. VII Всес. Акуст. конф. Д., 1971.

231. Кузнецов В.П. Приближенные решения уравнений нелинейной акустики- Тезисы докл. VIII Всес. Акуст. конф. М., 1973.

232. Krasilnikov V.A., Kuznetsov V.P. Finite-Amplitude wave propagation in waterwith air bubbles. // Proc. 8-th Intern. Congress of Acoustics. London, 1974.

233. Житковский Ю.Ю., Кузнецов В.П. и др. Рассеяние и отражение звука.

234. Отчет по теме «Циклон-АН», ИОАН им. П.П.Ширшова, М., 1992.

235. Житковский Ю.Ю., Кузнецов В.П. и др. Рассеяние и отражение звука вокеане. Отчет по теме «Цитрон», ИОАН им. П.П.Ширшова, М., 1992.

236. ПРЕДСЕДАТЕЛЬ КОМИССИИ зав. кафедрой ЭГА и МТ, ^ д.т.н.1. ЧЛЕНЫ КОМИССИИд.т.н., профессор д.т.н., профессор кафедры1. Тарасов С.П.

237. Тимошенко В.И. Воронин В.А.1. СОГЛАСОВАНО

238. Декан ФЭП, д.т.н., профессор1. Коноплев Б.Г.1. АКТо внедрении результатов докторской диссертации

239. КУЗНЕЦОВА Владислава Петровича «Исследования нелинейных и параметрических процессов в акустике океана»

240. Южного отделения Йнсггйгута Океанологии 1шШ1п. Ширшова РАН1. А.А. Покрышкин 2005 г.1. СПРАВКАо внедрении результатов докторской диссертации Кузнецова Владислава Петровича на тему «Исследования нелинейных и параметрических процессов в акустике океана»

241. Выполненные Кузнецовым В.П. исследования способствовали созданию новых технологий мониторинга и измерения параметров океанской неоднородной среды.1. Зам. директора1. ЮО ИО РАН1. Л.В.Воронове. ое.