ВОЛНОГРАФ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ГИДРОУСЛОВИЙ НА ПРИБРЕЖНОЙ АКВАТОРИИ

  • Е.В. Волощенко Южный федеральный университет
  • В. Ю. Волощенко Южный федеральный университет
Ключевые слова: Гидроакустический волнограф, нелинейная акустика

Аннотация

Рассмотрены физические принципы функционирования гидроакустического волно-
графа, являющегося средством для измерения гидроусловий на акватории летного бассей-
на. Устройство включает в себя каналы как измерения параметров морского волнения в
режиме волнографа методом «обращенного» эхолота, так и обработки доплеровской ин-
формации для поиска генерального направления распространения поверхностной ветровой
волны за счет наклонного эхозондирования взволнованной границы раздела со стороны дна
акватории. Отличительной особенностью волнографа использование донного приемоизлу-
чающего антенного устройства оригинальной конструкции, позволяющего осуществлять
одновременное функционирование обоих каналов, причем, на нескольких рабочих ультразву-
ковых сигналах за счет использования эффектов нелинейной акустики – самовоздействия и
самодемодуляции. Например, вследствие эффекта самовоздействия спектр зондирующего
сигнала с частотой f «обогащается» высшими гармоническими составляющими с часто-
тами 2 f ,3 f ,...nf , где n – номер гармоники, для которых ультразвуковые поля имеют
особенности – угловая ширина основного лепестка характеристики направленности в ре-
жиме излучения для каждой последующей гармоники меньше, а уровень бокового поля –
ниже. Устройство может обеспечивать регистрацию параметров морского волнения
(направление бега волн, высота и длина волны, период волнения) в течение длительного
времени с высокой точностью, надежностью и стабильностью, что делает его перспек-
тивным для использования в составе эталонных систем.

Литература

1. Novikov B.K., Rudenko O.V., Timoshenko V.I. Nelineynaya gidroakustika [Nonlinear
hydroacoustics]. Leningrad: Sudostroenie, 1981, 264 p.
2. Kobzev V.A., Fortinov L.G. Innovatsionnyy podkhod k sintezu oblika okeanskogo patrul'nogo
gidrosamoleta pri predvaritel'nom proektirovanii [An innovative approach to the synthesis of
the appearance of an ocean patrol seaplane during preliminary design], Sb. dokladov VIII
nauchnoy konferentsii po gidroaviatsii «Gidroaviasalon-2010» [Collection of reports of the
VIII Scientific conference on hydroaviation "Hydroaviasalon-2010"]. Moscow: TSAGI, 2010.
Part 1, pp. 26-34.
3. Veter i volny v okeanakh i moryakh. Spravochnye dannye [Wind and waves in the oceans and
seas. Reference data]. Leningrad: Transport, 1974, 335 p.
4. Korovin V.P., Timets V.M. Metody i sredstva gidrometeorologicheskikh izmereniy: ucheb.
posobie [Methods and means of hydrometeorological measurements: a textbook]. Saint Petersburg:
Gidrometeoizdat, 2000, 310 p.
5. Korovin V.P. Okeanologicheskie nablyudeniya v pribrezhnoy zone morya: ucheb. posobie
[Oceanological observations in the coastal zone of the sea: a textbook]. Saint Petersburg: Izdvo
RGGMU, 2007, 434 p.
6. Akusticheskiy sposob opredeleniya vysoty morskikh vol. A.s. № 412578, SSSR,
№1705438/18-10; zayavl. 13.10.1971, opubl. 5.01.1974 [Acoustic method for determining the
height of sea waves. A.S. No. 412578, USSR, No. 1705438/18-10; decl. 13.10.1971, publ.
5.01.1974], 24 p.
7. Sposob izmereniya kharakteristik vzvolnovannoy vodnoy poverkhnosti. Pat. № 2466425,
Rossiyskaya Federatsiya, №2011123364/28, zayavl. 01.06.2011, opubl. 20.11.2012 [A method
for measuring the characteristics of an agitated water surface. Patent No. 2466425, Russian
Federation, No. 2011123364/28, decl. 01.06.2011, publ. 20.11.2012], 12 p.
8. Gidroakusticheskiy avtonomnyy volnograf. Pat. № 2011132211, Rossiyskaya Federatsiya,
№2011132211/28; zayavl. 29.07.2011, opubl. 10.02.2013 [Hydroacoustic autonomous wave
detector. Patent No. 2011132211, Russian Federation, No. 2011132211/28; decl. on
29.07.2011, publ. on 10.02.2013], 12 p.
9. Grekov A.N., Vasil'ev D.M., Kotov M.N. Akusticheskiy izmeritel' parametrov voln [Acoustic
wave parameter meter], Sistemy kontrolya okruzhayushchey sredy [Environmental monitoring
systems], 2006, Issue 09, pp. 51-56.
10. Fissel D.B., Birch J.R., Borg K., Melling H. Wave measurements using upward-looking sonar
for continental shelf application, In Proc. Offshore Technology Conference, Houston, TX,
USA, 3-6 May 1999, www.aslenv.com, 9 p.
11. Akusticheskiy volnograf: Pat. № 168083, Rossiyskaya Federatsiya, №2016108213; zayavl.
09.03.2016.; opubl. 17.01.2017 [Acoustic wave detector: Patent No. 168083, Russian Federation,
No. 2016108213; declared on 09.03.2016.; publ. 17.01.2017], 24 p.
12. Akusticheskiy sposob i ustroystvo izmereniya parametrov morskogo volneniya. Pat. №
2721307 Rossiyskaya Federatsiya, №2019124489, zayavl. 01.08.2019, opubl. 18.05.2020
[Acoustic method and device for measuring the parameters of sea waves. Patent No. 2721307
Russian Federation, No. 2019124489, decl. 01.08.2019, publ. 18.05.2020], 48 p.
13. Voloshchenko V.Yu. Gidroaerodrom: povyshenie bezopasnosti vzletno-posadochnykh deystviy
na akvatorii letnogo basseyna [The hydro-port: improve safety of runway operations in the waters
of the flight basin], Izvestiya VUZov. Aviatsionnaya tekhnika [Izvestiya VUZov. Aviation
equipment], 2016, No. 2, pp. 108-113.
14. Voloshchenko V.Yu. Gidroaerodrom: tekhnologii kompleksnoy navigatsii bespilotnykh
gidrosamoletov na akvatorii letnogo basseyna [The hydro-port: the technology of the integrated
navigation of unmanned seaplane on the waters of the flight basin], Izvestiya VUZov.
Aviatsionnaya tekhnika [Izvestiya VUZov. Aviation equipment], 2018, No. 1, pp. 97-105.
15. Myuir T.Dzh. Nelineynaya akustika i ee rol' v geofizike morskikh osadkov [Nonlinear acoustics
and its role in Geophysics marine sediments], Akustika morskikh osadkov [Acoustics of marine
sediments]: trans. from engl., ed. by Yu.Yu. Zhitkovskogo. Moscow: Mir, 1977, pp. 227-273.
16. Sistema mnogochastotnogo akusticheskogo zondirovaniya. Pat. № 108642, Rossiyskaya
Federatsiya, №2011122973/28: zayavl. 07.06.2011, opubl. 20.09.2011 [Multi-frequency
acoustic sounding system. Patent. No. 108642, Russian Federation, No. 2011122973/28: decl.
07.06.2011, publ. 20.09.2011], 2 p.
17. Evtyutov A.P., Mit'ko V.B. Inzhenernye raschety v gidroakustike [Engineering calculations
in hydroacoustics]. 2nd ed. Leningrad: Sudostroenie, 1988, 288 p.
18. System and method for measuring wave directional spectrum and wave height. Patent
20080094940 SSHA, MKI GO1s 15/58 / Brumley et al (SSHA), Teledyne RD Instruments
(SSHA) No. 11/959377; decl. 18.12.2007; publ. 24.04.2008; NKI 367/90, 35 p.
19. Voloshchenko V.Yu., Voloshchenko A.P. Parametricheskie gidroakusticheskie sredstva
blizhnego podvodnogo nablyudeniya [Parametric hydroacoustic means of near underwater
observation]. Part 2. Rostov-on-Don; Taganrog: Izd-vo YuFU, 2018, 176 p.
20. Zarayskiy V.A., Tyurin A.M. Teoriya gidrolokatsii [Theory of sonar]. Leningrad: Voennomorskaya
ordenov Lenina i Ushakova akademiya, 1975, 604 p.
Опубликован
2021-02-13
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ I. СВЯЗЬ, НАВИГАЦИЯ И РАДИОЛОКАЦИЯ