ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ВЗВОЛНОВАННОЙ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭФФЕКТОВ НЕЛИНЕЙНОЙ АКУСТИКИ ДЛЯ ПРИБРЕЖНОГО СЕГМЕНТА ОБЩЕЙ СИСТЕМЫ МОРСКОГО МОНИТОРИНГА

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ВЗВОЛНОВАННОЙ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭФФЕКТОВ НЕЛИНЕЙНОЙ АКУСТИКИ ДЛЯ ПРИБРЕЖНОГО СЕГМЕНТА ОБЩЕЙ СИСТЕМЫ МОРСКОГО МОНИТОРИНГА

Автор: Е. В. Волощенко

Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie

Рубрика: Разное

Статья в выпуске: 4, 2024 года.

Бесплатный доступ

В статье проведен анализ возможностей и потребностей дистанционного мониторинга шельфа в прибрежном сегменте Глобальной системы наблюдения за океаном (ГСНО) с применением систем и методов измерений рассеяния ультразвуковых (гидроакустика) и электромагнитных (радиолокация) волн морской поверхностью. Основное внимание уделено проектированию технических основ ультразвукового способа мониторинга водоемов, в котором реализованы режимы облучения УЗ-сигналами со стороны дна обследуемой акватории с использованием различных эффектов нелинейной акустики. В рамках возможностей решения обратной задачи рассеяния — определения параметров морской поверхности по характеристикам рассеянных ею сигналов — основное внимание уделено применимости избирательного ("резонансного") механизма обратного рассеяния, соответствующего условию Брэгга – Вульфа. На основе анализа имеющихся результатов предложено расширить возможности способа измерения параметров взволнованной морской поверхности, перспективного к использованию в прибрежном сегменте общей системы морского мониторинга.

Еще

Параметрическая излучающая антенна, гидроакустический мониторинг

Короткий адрес: https://sciup.org/142242735

IDR: 142242735   |   УДК: 551.46.086, 534.222.2

MEASUREMENT OF MOTION PARAMETERS OF AGITATED INTERFACE USING EFFECTS NONLINEAR ACOUSTICS FOR COASTAL SEGMENT COMMON MARINE MONITORING SYSTEM

The article analyzes the possibilities and needs of remote monitoring of the shelf in the coastal segment of the Global Ocean Surveillance System (GOS) using systems and methods for measuring the scattering of ultrasonic (sonar) and electromagnetic (radar) waves by the sea surface. The main attention is devoted to the design of the technical foundations of the ultrasonic method for monitoring water area, in which the modes of ultrasonic irradiation with signals from the bottom of the surveyed water area are implemented using various effects of nonlinear acoustics. Within the framework of the possibilities of solving the inverse scattering problem — determining the parameters of the sea surface by the characteristics of the signals scattered by it — the main attention is paid to the applicability of a selective ("resonant") backscattering mechanism corresponding to the Bragg –Wolfe condition. Based on the analysis of the available results, it is proposed to expand the possibilities of a method for measuring the parameters of the rough sea surface, which is promising for use in the coastal segment of the general marine monitoring system.

Еще

Список литературы ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ВЗВОЛНОВАННОЙ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭФФЕКТОВ НЕЛИНЕЙНОЙ АКУСТИКИ ДЛЯ ПРИБРЕЖНОГО СЕГМЕНТА ОБЩЕЙ СИСТЕМЫ МОРСКОГО МОНИТОРИНГА

  • 1. The Integrated, Strategic Design Plan for the Coastal Ocean Observations Module of the Global Ocean Observing System [Электронный ресурс]. URL: https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000130523_rus (дата обращения 05.05. 2024).
  • 2. Wave Sensor Technologies, St Petersburg, Florida, March 7-9, 2007: workshop proceedings [Электронный ресурс].
  • URL: https://aquadocs.org/handle/1834/20871 (дата обращения 05.05. 2024).
  • 3. Гидрологический измеритель ГМУ-2 [Электронный ресурс]. URL: http://www.optimumlab.ru/product/stacionarnyj-gidrologicheskij-izmeritelgmu-2-tajfun/ (дата обращения 05.05. 2024).
  • 4. Волнограф ГМВ [Электронный ресурс]. URL: https://www.bpp.by/product/volnograf-gmv/ (дата обращения 05.05. 2024).
  • 5. Strong B.S., Brumley B.H., Mullison J.W. System and method of horizontal wave measurement. Патент США N US2006/0155492А1. 13.07.2006
  • 6. Waves measurement systems test and evaluation protocols in support of national operation wave observation plan
  • [Электронный ресурс]. URL: https://drum.lib.umd.edu/items/18839fdd-31db4166-b64f-5d5da23d39f3 (дата обращения 05.08. 2024).
  • 7. Wave & current buoys [Электронный ресурс]. URL: https://seasense.com.au/wave-current-buoys/ (дата обращения 05.05. 2024).
  • 8. Directional Waverider 4 [Электронный ресурс]. URL: https://datawell.nl/products/directional-waverider-4/ (дата обращения 05.05. 2024).
  • 9. Seaglider [Электронный ресурс]. URL: https://pdf.nauticexpo.com/pdf/kongsbergmaritime/seaglider/31233-105713.html (дата обращения 05.05. 2024).
  • 10. Щеглов С.Г. Подводный планер. Патент РФ N RU176835U1. 30.01.18. URL: https://patents.google.com/patent/RU176835U1/ru
  • 11. Кушнерик А.А., Щербатюк А.Ф. Малогабаритный многофункциональный автономный необитаемый подводный аппарат – носитель сменной полезной нагрузки. Патент РФ N RU2681415C1. 06.03.19. URL: https://patents.google.com/patent/RU2681415C1/ru
  • 12. Smith R.N. Geometric Control Theory and its Application to Underwater Vehicles [Электронный ресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/230686999_Geometric_Control_Theory_and_its_Application_to_Underwater_Vehicles (дата обращения 05.05. 2024).
  • 13. Корсков И.В., Буланов В.А. Система многочастотного акустического зондирования. Патент РФ RU108642U1. 20.09.2011.
  • URL: https://patents.google.com/patent/RU108642U1/ru
  • 14. The International SeaKeepers Society [Электронный ресурс]. URL: https://www.seakeepers.org/ (дата обращения 05.05. 2024).
  • 15. Brumley B., Terray E., Strong B. System and method for measuring wave directional spectrum and wave height. Патент США US2008/0094940А1. 18.12.2007. URL; https://patents.google.com/patent/US20080094940A1/en
  • 16. Pandian P.K., Emmanuel O., Ruscoe J.P. et al. An overview of recent technologies on wave and current measurement in coastal and marine applications // Journal of Oceanography and Marine Science. 2010. Vol. 1, iss. 1. Id. A6F669C4294. URL: https://academicjournals.org/journal/JOMS/edition/January_2010
  • 17. Fung A.K., Zuffada C., Hsieh C.Y. Incoherent Bistatic Scattering from the Sea Surface at L-Band // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. May 2001. Vol. 39, no. 5. P. 1006–1012. DOI: 10.1109/36.921418
  • 18. Soofi Kh.A., Berta D. Derivation of sea ice thickness using isostacy and upward looking sonar profiles. Патент N WO2015/089255А1. 09.12.14. URL: https://patents.google.com/patent/WO2015089255A1/en
  • 19. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровных поверхностях. М.: Наука, 1972. 424 с.
  • 20. Мушенко А.С., Самоделкова В.В., Панатов Г.С. Способ измерения сверхмалой высоты полета самолета, преимущественно гидросамолета, над водной поверхностью и параметров морского волнения. Патент РФ RU2183010C2. 27.05.2002. URL: https://patents.google.com/patent/RU2183010C2/ru
  • 21. Гарнакерьян А.А., Шепитько Г.Е., Бухарин В.Д., Ищенко В.Н. Устройство для измерения параметров морского волнения. Патент СССР SU632969A1. 16.11.78. URL: https://patenton.ru/patent/SU632969A1
  • 22. Бухарин В.Д., Кашевский В.В. Устройство для измерения высоты морских волн с летательного аппарата. Патент РФ RU2104563C1. 10.02.98. URL: https://patents.google.com/patent/RU2104563C1/ru
  • 23. Прозоровский В.Е., Бухарин В.Д., Буряк В.А. Способ определения высоты морских волн с летательного аппарата на плаву. Патент РФ RU2046287C1. 20.10.95. URL: https://patents.google.com/patent/RU2046287C1/ru
  • 24. Зубкович С.Г. Способ измерения высоты морских волн с летательного аппарата. Патент СССР N 169808. 17.03.65. URL: https://patentdb.ru/patent/169808
  • 25. Гарнакерьян А.А., Сосунов А.С. Радиолокация морской поверхности. Изд-во Ростовского университета, 1978. 144 с.
  • 26. Урик Р.Дж. Основы гидроакустики (Пер. с англ.). Л.: Судостроение, 1978. 448 с.
  • 27. Новиков Б.К., Тимошенко В.И. Параметрические антенны в гидролокации. Л.: Судостроение, 1989. 256 с.
  • 28. Dix J.F. Sonar surveillance system for shallow water. Патент Великобритании GB2240847А. 14.08.91. URL:
  • https://patents.google.com/patent/GB2240847
  • 29. Власов Ю.Н., Маслов В.К., Толстоухов А.Д., Цыганков С.Г. Способ обнаружения вторжения подводного объекта в контролируемую область натурного водоема. Патент РФ RU2150123C1. 16.06.99. URL:
  • https://yandex.ru/patents/doc/RU2150123C1_20000527
  • 30. Волощенко В.Ю., Волощенко А.П., Ли В.Г. Способ подготовки летного бассейна гидроаэродрома для выполнения взлета и приводнения гидросамолета. Патент РФ RU2464205C1. 20.10.12. URL: https://patents.google.com/patent/RU2464205C1/ru
  • 31. Волощенко В.Ю., Волощенко Е.В., Тарасов С.П. и др. Акустический способ и устройство измерения параметров морского волнения. Патент РФ RU2721307C1. 18.05.20. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2721307C1_20200518
  • 32. Волощенко В.Ю., Волощенко А.П. Многочастотное гидроакустическое приемоизлучающее антенное устройство. Патент РФ RU104732U1. 20.05.11. URL: https://patents.google.com/patent/RU104732U1/ru
  • 33. Волощенко В.Ю., Волощенко А.П., Волощенко Е.В. Акустический волнограф. Патент РФ RU168083U1. 17.01.2017. URL:
  • https://patents.google.com/patent/RU168083U1/ru
  • 34. Евтютов А.П., Митько В.Б. Инженерные расчеты в гидроакустике. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Судостроение, 1988. 288 с.
  • 35. Волощенко Е.В. Параметрическая излучающая антенна с многокомпонентным сигналом накачки для гидроакустического мониторинга мелководных водоемов // Научное приборостроение. 2024. Т. 34, № 2. С. 102–111. URL: http://iairas.ru/mag/2024/abst2.php#abst10
  • 36. Волощенко Е.В., Тарасов С.П. Измерение характеристик морского волнения на основе применения эффектов нелинейной акустики // Акустика среды обитания (АСО-2021): материалы Шестой Всероссийской конф.молодых ученых и спец. М: МГТУ им. Баумана, 2021. С. 70–75. URL: http://mhts.ru/data/ckfiles/files/ASO2021_%D0%A1%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA_%D0%90%D0%A1%D0%9E-2021.pdf
  • 37. Yang Z., Liu B., Qi L., White P.R., Li J., Kan G., Yu Sh. Measurement of bistatic sea surface scattering with a parametric acoustic source // Journal Acoustical Society of America. 2022. Vol. 151, iss. 4. P. 2474–2485. DOI: 10.1121/10.0010160
  • 38. Wang L., Yu G., Liang M., Ren Y., Peng L. Experimental Measurement of Forward Scattering from Very Rough Sand Ripples in a Water Tank // Remote Sens. 2022. Vol. 14, iss. 16. Id. 3865. DOI: 10.3390/rs14163865
  • 39. Qi L., Kan G., Liu B., Pei Y., Yang Z., Yu Sh. Sea-surface acoustic backscattering measurement at 6–25 kHz in the Yellow Sea // Acta Oceanol. Sin. 2020, Vol. 39, no. 3. P. 113–122. DOI: 10.1007/s13131-020-1539-7
  • 40. Zhou H., Huang S.H., Li W. Parametric Acoustic Array and Its Application in Underwater // Sensors. 2020. Vol. 20, iss. 7. Id. 2148. DOI: 10.3390/s20072148
  • 41. Волощенко Е.В., Волощенко В.Ю. Многочастотный доплеровский способ измерений скорости течений в водной среде. Патент РФ RU2795579С1. 05.05.2023. URL: https://patents.google.com/patent/RU2795579C1/ru
  • 42. Волощенко В.Ю., Волощенко Е.В., Тарасов С.П. и др. Акустический способ измерения параметров движения слоистой морской среды. Патент РФ RU2801053С1. 01.08.2023. URL: https://patents.google.com/patent/RU2801053C1/ru
  • 43. Волощенко Е.В. Повышение эффективности гидроакустических средств обнаружения на прибрежной акватории за счет применения нелинейной акустики // Научное приборостроение. 2024. Т. 34, № 2. С. 67–76. URL: http://iairas.ru/mag/2024/abst2.php#abst7
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp