ШИРОКОПОЛОСНЫЕ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ВОДОЕМОВ

  • П. П. Пивнев Южный федеральный университет
Ключевые слова: Комплекс экологического мониторинга акватории, широкополосный гидролокатор, гидролокатор траверзного обзора, параметрическая система стационарного типа

Аннотация

Приведена актуальность экологического мониторинга водоемов. Описана продук-тивность различных районов Мирового океана. Предложено создание комплекса экологиче-ского мониторинга акватории. Представлена структура комплекса экологического мони-торинга водоемов, состоящего из широкополоного гидролокатора бокового обзора, пара-метрического профилографа, параметрического гидролокатора бокового обзора и пара-метрической системы мониторинга мелководных водоемов на протяженных трассах. Приведено описание широкополосных гидролокаторов бокового обзора, параметрического профилографа, параметрического гидролокатора траверзного обзора и мощной высокона-правленной широкополосной излучающей параметрической системы стационарного типа. Представлены диаграммы направленоости широкополосного гидролокатора бокового об-зора в горизонтальной и вертикальной плоскости в диапазоне рабочих частот (77, 100, 127 и 155 кГц). Приведена эхограмма обследования портового сооружения. Для параметриче-ского профилографа представлены варианты исполнения антенн накачки (забортное ис-полнение (с обтекателем) и исполнение для необитаемых аппаратов), диаграммы направ-ленности на частоте накачки (150 кГц) и на разностных частотах (10, 15, и 20 кГц), а также приведена профилограмма мелководного водоема. Для широкополосного парамет-рического гидролокатора траверзного обзора приведены преимущества прибора и пред-ставлена 3D-модель. В описании мощных высоконаправленных широкополосных излучающих параметрических систем стационарного типа представлены перспективы их приме-нения и приведено описание проведения эксперимента в Черном и Азовском морях. Стацио-нарные гидроакустические системы на основе нелинейной акустики являются перспектив-ным средством для исследования распространения акустических сигналов в морских условиях (морских волноводах), построения виртуальных акустических барьеров, создания систем управления и навигации подводными роботами (аппаратами и системами). Парамет-рические системы стационарного типа могут стать перспективным устройством для исследований временного сжатия акустических сигналов в мелком море и в волноводах, создания так называемых «виртуальных акустических барьеров», построения сети систем подводной навигации и управления движением подводных роботов и аппаратов, и построения высокопроизводительных морских зондирующих устройств в экологических целях для обнаружения погруженных объектов и неоднородностей.

Литература

1. Voronin V.A., Tarasov S.P., Timoshenko V.I. Gidroakusticheskie parametricheskie sistemy [Hydroacoustic parametric systems]. Rostov-on-Don: Rostizdat, 2004, 416 p.
2. Pivnev P.P., Voronin V.A., Tarasov S.P., Soldatov G.V. The application features of sonar sys-tems for control of underwater engineering structures and monitoring area, Exploration and Monitoring of the Underwater Environment of the Shelf Zone, 2018, pp. 267-291. Doi: 10.1002/9781119488309.ch9.
3. Voronin V.A., Tissenbaum Yu.L., Usov V.P. Issledovanie antenny nakachki parametricheskogo profilografa [Investigation of the pump antenna of a parametric profilograph], Nelineynye akusticheskie sistemy [Nonlinear Acoustic Systems]. Rostov-on-Don: Rostizdat, 2008, pp. 38-49.
4. Elbakidze A.V., Kaevitser V.I., Smol'yaninov I.V., Pivnev P.P., Tarasov S.P., Voronin V.A. Avtonomnye kompleksy dlya issledovaniya dna i donnykh otlozheniy melkovodnykh vodoemov [Autonomous complexes for studying the bottom and bottom sediments of shallow water bodies], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2018, No. 6 (200), pp. 6-18.
5. Novikov B.K. Rudenko O.V. Timoshenko V.I. Nelineynaya gidroakustika [Nonlinear sonar]. Leningrad: Sudostroenie, 1981, 264 p.
6. Esipov I.B., Tarasov S.P., Voronin V.A., Popov O.E. Nonlinear Acoustics – Fundamentals and Applications, 18-th International Symposium on Nonlinear Acoustics. (Stockholm, Sweden, 7–10 July 2008), pp. 393.
7. Esipov I.B., Popov O.E., Voronin V.A., Tarasov S.P. Dispersiya signala parametricheskoy antenny v melkom more [Dispersion of a parametric antenna signal in a shallow sea], Akusticheskiy zhurnal [Akusticheskij zhurnal], 2009, No. 1 (55), pp. 56-61.
8. Charnotskiy M.I., Fuks I.M., Naugol'nykh K.A., Smirnov A.V., Di Iorio D., Esipov I.B. Eksperimental'naya proverka akusticheskogo dvukhchastotnogo metoda monitoringa poperechnykh techeniy [Experimental verification of the acoustic two-frequency method for monitoring transverse flows], Akusticheskiy zhurnal [Akusticheskij zhurnal], 2006, No. 2 (52), pp. 269-274.
9. Brekhovskikh L.M., Lysanov Yu.L. Teoreticheskie osnovy akustiki okeana [Theoretical founda-tions of ocean acoustics]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1982, 264 p.
10. Esipov I.B., Iokhannessen O.N., Naugol'nykh K.A., Uang Yu.Yu., Shang I.S. O primenenii parametricheskogo izluchatelya dlya monitoringa proliva Frama [On the use of a parametric emitter for monitoring the Fram Strait], Akusticheskiy zhurnal [Akusticheskij zhurnal], 1999, No. 4 (45), pp. 504-511.
11. Mikhalevsky Р. Basin-Wide High Arctic Acoustic Network – status and possibilities, Proceed-ings of the 1st International Conference and Exhibition on Underwater Acoustics. (Corfu, Greece, 2013), pp. 325.
12. Smaryshev M.D. Napravlennost' gidroakusticheskikh antenn [Orientation of sonar antennas]. Leningrad: Sudostroenie, 1973, 275 p.
13. Kobyakov Yu.S., Kudryavtsev N.N., Timoshenko V.I. Konstruirovanie gidroakusticheskoy rybopoiskovoy apparatury [Design of sonar fishing equipment]. Leningrad: Sudostroenie, 1986, 287 p.
14. Kaevitser V.I., Razmanov V.M., Krivtsov A.P., Smol'yaninov I.V., Dolotov S.A. Distantsionnoe zondirovanie morskogo dna akusticheskimi signalami s lineynoy chastotnoy modulyatsiey [Remote sensing of the seabed by acoustic signals with linear frequency modulation], Radiotekhnika [Radio Engineering], 2008, No. 8, pp. 35-42.
15. Mosolov S.S., Sknarya A.V., Tutynin E.V, Zalogin N.N. Nekotorye aspekty i perspektivy primeneniya slozhnykh signalov v gidroakustike [Some aspects and prospects of using com-plex signals in sonar], IV Vserossiyskaya konferentsiya «Radiolokatsiya i radiosvyaz'» [IV All-Russian Conference "Radar and Radio Communication"]. November 29 - December 3, 2010. Moscow: IRE RAN, 2010, pp. 170-174.
16. Voronin V.A., Pivnev P.P., Tarasov S.P. Shirokopolosnye gidroakusticheskie antenny sistem ekologicheskogo monitoringa vodnoy sredy i pridonnykh osadochnykh porod [Broadband so-nar antennas for environmental monitoring of the aquatic environment and bottom sedimentary rocks], Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Bulletin of the Don], 2015, No. 4. Available at: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2015/3476.
17. Kaevitser V.I., Pivnev P.P., Tarasov S.P., Elbakidze A.V. Gidroakusticheskaya sistema so slozhnymi signalami dlya svyazi i pozitsionirovaniya podvodnykh apparatov [Hydroacoustic system with complex signals for communication and positioning of underwater vehicles], Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Bulletin of the Don], 2019, No. 1. Available at: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2019/5597.
18. Pivnev P.P. Parametricheskie shirokopolosnye sistemy monitoringa i svyazi v gidroakustike [Parametric broadband monitoring and communication systems in sonar], Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Bulletin of the Don], 2019, No. 2. Available at: http://www.ivdon.ru/ ru/magazine/archive/n2y2019/5714.
19. Esipov I.B., Tarasov S.P., Pivnev P.P. Parametricheskie gidroakusticheskie sistemy dlya issledovaniya Arktiki [Parametric sonar systems for the study of the Arctic], Arkticheskie chteniya: Materialy mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii. Sankt-Peterburg, 15 fevralya 2019 g. [Arctic readings. Materials of the international scientific conference. St. Petersburg, February 15, 2019]. Saint Petersburg: Izd-vo SPbGETU «LETI», 2019, pp. 109-118.
20. Tarasov S., Pivnev P., Chen W., Durov D. Nonlinear acoustics methods in the investigations of elastic wave interactions in the ocean, (2019) E3S Web of Conferences, 127, № 02017. Doi: 10.1051/e3sconf/201912702017.
21. Merklin L., Pleshkov A., Pivnev P., Sknarya A., Tarasov S. The role of nonlinear hydroacoustics in marine technologies of the sea shelf research and development, Marine Technologies 2019. Gelendzhik 2019, pp. 230-234. Available at: https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85071505894 &partnerID=40&md5=b38335d25a1a3b1cc680618f600868d
Опубликован
2020-06-29
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ I. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА