Средства и методы подводных исследований. Рубрика в журнале - Подводные исследования и робототехника

Публикации в рубрике (102): Средства и методы подводных исследований
все рубрики
25 лет ИПМТ ДВО РАН

25 лет ИПМТ ДВО РАН

Другой

Бесплатно

Алгоритм реконструкции профиля акустического поля по данным точечных измерений

Алгоритм реконструкции профиля акустического поля по данным точечных измерений

Макаров Д.В.

Статья научная

Разработан метод расчета непрерывного профиля акустического поля по данным точечных измерений с помощью гирлянды гидрофонов. Метод основан на использовании функций дискретного представления переменных. Показано, что данный метод обеспечивает практически точное воспроизведение профиля акустического поля, если вертикальная длина волны звука превышает удвоенное расстояние между соседними гидрофонами. В случае, когда акустическое поля локализовано по глубине за счет существования приповерхностного или придонного звукового канала, требуемая для реконструкции длина гирлянды гидрофонов может быть уменьшена.

Бесплатно

Аналитические свойства и функциональные возможности системы расчета пространственной структуры и параметров гидроакустического поля

Аналитические свойства и функциональные возможности системы расчета пространственной структуры и параметров гидроакустического поля

А.М. Василенко, В.А. Пятакович

Статья научная

Приводятся результаты очередного этапа научных исследований авторов по вопросу создания системы мониторинга морских акваторий на основе разработок нелинейной просветной гидроакустики и нейросете‑ вых технологий распознавания образов объектов. Проведена оценка достоверности результатов программы расчета характеристик морской среды как основного элемента структуры информационно-аналитической системы. Получены результаты расчетов характеристик морской среды при прохождении циклонического вихря. На примере района юго-восточной части п-ова Камчатка проиллюстрирован алгоритм выбора потенциально места установки глубоководной приемной системы. Смоделированы условия распространения звука на дистанциях 500 км, показано влияние сложного рельефа дна и различных глубин расположения источника звука на условия приема гидроакустических сигналов.

Бесплатно

Верификация стримлетной модели на основе натурных измерений скорости течений в океане

Верификация стримлетной модели на основе натурных измерений скорости течений в океане

Шупикова А.А., Казанский А.В.

Статья научная

Целью данной статьи является верификация новой стримлетной модели, предложенной недавно для объективного анализа трехмерной структуры поля скорости океанических течений. Это простая параметрическая модель, основанная на когерентности струйных течений и вихрей (синоптических объектов). Стримлетная модель является универсальной и позволяет функционально объединить разные синоптические объекты. Ассимиляция измерений скорости состоит в подборе оптимальных параметров целевой функции с использованием хорошо известного алгоритма Нелдера–Мида. Модель применялась к синоптическим объектам различных природы и масштаба, включая как поверхностные и подповерхностные бароклинные, так и глубинные баротропные океанические течения.

Бесплатно

Виртуальная гидроакустическая система обращения времени

Виртуальная гидроакустическая система обращения времени

Каменев С.И.

Статья научная

Представлены результаты натурных и модельных экспериментов с виртуальной гидроакустической системой обращения времени, в которой обработка в пространственной области заменена временной обработкой сложных сигналов, дополнительно модулированных короткими последовательностями с хорошими корреляционными свойствами. Натурные эксперименты проводились на стационарных трассах в Японском море.

Бесплатно

Влияние пузырьковых облаков в приповерхностном слое океана на затухание звука и структуру акустического поля

Влияние пузырьковых облаков в приповерхностном слое океана на затухание звука и структуру акустического поля

Акуличев В.А., Буланов В.А., Бугаева Л.К.

Статья научная

Существуют альтернативные представления о вкладе приповерхностного слоя пузырьков в затухание низкочастотного звука в океане. В работе показано, что влияние приповерхностного слоя пузырьков на структуру акустического поля в подводном звуковом канале и характер пространственного спада при распространении звука может быть значительным при достаточно типичных концентрациях пузырьков в приповерхностных слоях моря. Представлены результаты теоретических оценок по воздействию пузырьковой пелены на распространение звука в линейном приповерхностном подводном звуковом канале и в изоскоростном ПЗК. Основные результаты получены для приповерхностного слоя морской воды, содержащей воздушные пузырьки, образующиеся при обрушении поверхностных волн. Показано, что влияние слоя пузырьков заключается в дополнительном спаде поля на умеренных дистанциях, вызванного затуханием части звуковой энергии, распространяющейся в пузырьковом слое. В дальнейшем эта энергия затухает и на больших расстояниях не дает существенного вклада в суммарное поле, что в итоге приводит к отсутствию в экспоненциальном законе спада вклада пузырькового слоя.

Бесплатно

Влияния синоптического вихря на распространение акустических сигналов в северо-западной части Тихого океана

Влияния синоптического вихря на распространение акустических сигналов в северо-западной части Тихого океана

Акуличев В.А., Бугаева Л.К., Моргунов Ю.Н., Половинка Ю.А., Соловьев А.А.

Статья научная

Рассмотрено влияние теплого антициклонического вихря, расположенного в северо-западной части Тихого океана в районе течения Куросио, на структуру звукового поля при излучении акустических сигналов с частотами 232 Гц, 348 Гц и 696 Гц. Результаты натурных измерений сопоставляются с расчетами акустического поля в параболическом приближении и методом нормальных мод. Имеется хорошее соответствие расчетов экспериментальным данным, что позволяет оценить влияние вихря на потери при распространении и интерференционную структуру звукового поля.

Бесплатно

Возможность дистанционного обнаружения повышенных концентраций метана в морской воде с использованием методов оптической спектроскопии на подводных телеуправляемых аппаратах

Возможность дистанционного обнаружения повышенных концентраций метана в морской воде с использованием методов оптической спектроскопии на подводных телеуправляемых аппаратах

Салюк П.А., Буланов В.А., Корсков И.В., Буланов А.В., Крикун В.А., Майор А.Ю., Бубновский А.Ю., Букин О.А., Ляхов Д.Г.

Статья научная

Рассмотрены возможности современных методов оптической спектроскопии, которые могут быть использованы для in-situ и дистанционного обнаружения повышенных концентраций метана в морской воде. Приведены результаты авторов по in-situ измерениям спектров лазерно-индуцированной флуоресценции и комбинационного рассеяния морской воды в Охотском море в районах выхода газовых факелов, которые зарегистрированы на шельфе о-ва Сахалин с помощью акустического зондирования. На спектрах выделены особенности в спектральном диапазоне 610-620 нм, характерные для районов с обнаруженными газовыми факелами. Рассмотрено дальнейшее развитие лазерных спектрометров на телеуправляемых погружаемых аппаратах для измерения сигналов флуоресценции и комбинационного рассеяния различных компонентов морской воды, напрямую или косвенно связанных с содержанием метана в морской воде.

Бесплатно

Волоконно-оптическая система передачи информации для гидроакустической станции с буксируемой антенной

Волоконно-оптическая система передачи информации для гидроакустической станции с буксируемой антенной

Рубанов И.Л., Стефанов Ю.А., Егоров Т.В., Коровин А.Н., Шелепов Ю.А., Шелепов М.Ю., Бухинник А.Ю., Щербатый П.Е.

Статья научная

Рассмотрены результаты разработки цифровой волоконно-оптической системы передачи информации (ВОСПИ) для применения в составе гидроакустической станции с гибкой протяженной буксируемой антенной. ВОСПИ включает в себя основной канал и канал «горячего» резервирования. Изготовлен макет дуплексной схемы передачи данных по одиночному одномодовому волоконному световоду на длинах волн 1,31 мкм и 1,55 мкм. Принципиальной особенностью разработанной системы передачи информации является организация синхронного дуплексного канала сбора данных и управления на основе асинхронных Ethernet-протоколов.

Бесплатно

Газогеохимические поля Охотоморского и Япономорского регионов

Газогеохимические поля Охотоморского и Япономорского регионов

Шакиров Р.Б.

Статья научная

Целью статьи является изучение газогеохимических полей метана, его газообразных гомологов, гелия, водорода, азота, углекислого газа и других, а также газопроявлений Охотского и Японского морей и их побережий на основе данных за период 1980-2014 гг. В ходе исследования сделан следующий шаг в выяснении полигенезиса литосферных углеводородно-флюидных систем этих морей. Статья состоит из 5 разделов: введения (1), которое включает постановку научной проблемы; описания используемых методов и материалов (2); изложения результатов изучения газогеохимических полей в Охотском (3) и Японском (4) морях и заключения (5). Выявлено, что особую контролирующую роль в распространении и интенсивности газогеохимических полей выполняют тектонические структуры: разломы, геотектонические линеаменты, рифтовые структуры и другие. Установлено, что газогеохимические поля окраинных морей Дальневосточного региона генетически и пространственно связаны с комплексами магматических пород, углеводородным потенциалом осадочного чехла и строением фундамента. Отмечено, что формирование газогидратных скоплений Охотского и Японского морей определяется в первую очередь геологическим строением районов. Выявленные закономерности повышают эффективность прогноза и поиска углеводородных ресурсов в окраинных морях Дальневосточного региона.

Бесплатно

Газогеохимические поля и распределение природных газов в дальневосточных морях

Газогеохимические поля и распределение природных газов в дальневосточных морях

А.И. Обжиров, Ю.А. Телегин, А.К. Окулов

Статья

Изучение распределения природных газов в водной толще морей и океанов имеет важное научное и прикладное значение. Лабораторией газогеохимии изучаются углеводородные газы – метан, тяжелые углеводороды, углекислый газа, водород, гелий, кислород, азот. Газы в воде участвуют в различных физико-химических, микробиологических процессах, изменяют Ph окружающей среды, что влияет на развитие биоты, зоопланктона, рыбы в воде и в донных осадках. Углеводородные газы в воде и донных осадках являются индикаторами наличия залежей углеводородов, газогидратов в недрах и используются как критерии их поиска в морских условиях. Аномальные концентрации водорода и гелия в придонной воде характеризуют сейсмо-тектонические активизации и фиксируют зоны разломов. Природные газы влияют на гидроакустические, электромагнитные поля. Изучение их выполняется в морских экспедициях и более детальное исследование взаимосвязи газогеохимических, океанологических, гидроакустических, биологических и других характеристик в море возможно с использованием подводной робототехники.

Бесплатно

Гидроакустическая навигационная система подводного робота без опорных навигационных маяков

Гидроакустическая навигационная система подводного робота без опорных навигационных маяков

Матвиенко Ю.В., Рылов Н.И., Рылов Р.Н., Каморный A.B.

Статья научная

Обоснована структура и сделаны предварительные оценки возможности создания системы гидроакустической навигации подводного робота при его контроле с борта сопровождающего судна. Система основана на счислении пути на борту робота и информационном обмене робота с судном. Информация передается в составе навигационного сигнала. Коррекция счисления обеспечивается по координатам навигационной антенны, буксируемой судном. Разработана технология привязки стартовой точки. Приводятся сведения о применении системы при работе в высокоширотной Арктике.

Бесплатно

Гидроакустические волноводные антенны и перспективы их применения в технических средствах исследования океана

Гидроакустические волноводные антенны и перспективы их применения в технических средствах исследования океана

Мальцев Ю.В., Прокопчик С.Е.

Статья научная

Изложены основы теории нетрадиционных для современной гидроакустики волноводных антенн, которые обладают целым рядом интересных с практической точки зрения возможностей, благодаря которым находят все более широкое применение в гидроакустической аппаратуре различного назначения. Для пояснения принципов работы и особенностей таких антенн представлена одна из расчетных моделей. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований ряда разработанных авторами образцов антенн. Обсуждаются возможности их практического использования в подводных технических средствах исследования океана.

Бесплатно

Глубоководные донные автономные станции в радиогидрофизических комплексах мониторинга акваторий

Глубоководные донные автономные станции в радиогидрофизических комплексах мониторинга акваторий

Малашенко А.Е., Malashenko A.E.

Статья научная

Рассматриваются вопросы создания оперативно разворачиваемых измерительных комплексов на базе автономных функционально связанных глубоководных донных гидроакустических станций.

Бесплатно

Динамическая коррекция СТD-данных

Динамическая коррекция СТD-данных

Лазарюк А.Ю.

Статья научная

Обсуждается влияние инерционных характеристик датчиков СТD-зонда и параметров стратификации морской среды на погрешности определения её температуры, электропроводности и солёности. Описание этих погрешностей дано в рамках линейной модели измерительного процесса. Рассмотрены критерии и методы динамической коррекции СТD-данных. Анализируются результаты натурного эксперимента, выполненного СТD-зондом Mark-IIIС. Показано, что инерционность термодатчиков зонда соответствует схеме «экспоненциальный фильтр + смещение». Метод коррекции СТD-данных, основанный на этой схеме, позволяет существенно уменьшить уровень динамической погрешности при расчёте солености. Однако неблагоприятные условия натурного эксперимента (качка и дрейф судна) понижают эффективность предложенного метода.

Бесплатно

Заякоренная профилирующая океанская обсерватория

Заякоренная профилирующая океанская обсерватория

Островский А.Г., Зацепин А.Г., Иванов В.Н., Низов С.С., Соловьев В.А., Тимашкевич Г.К., Цибульский А.Л., Швоев Д.А., Кебкал К.Г.

Статья научная

В статье представлена разработка океанологической автоматической заякоренной профилирующей обсерватории, оснащенной измерителями температуры и электропроводности воды, содержания растворенного в воде кислорода, а также скорости морских течений. Обсерватория должна выполнять долговременные (от 1 до 6 месяцев) автоматические измерения вертикальных профилей гидрофизических и биофизических параметров на глубинах до 600 м и обеспечивать передачу данных измерений в режиме реального времени на береговой приемный пункт. Обсерваторию целесообразно использовать также для научных исследований и мониторинга внутренних водоемов. В ближайшей перспективе комплекс технических средств обсерватории будет в основном развиваться в направлении создания дублирующего гидроакустического канала связи.

Бесплатно

Измерение содержания нитратов в северо-западной части японского моря с использованием компактного спектрофотометра

Измерение содержания нитратов в северо-западной части японского моря с использованием компактного спектрофотометра

Каплуненко Д.Д., Лобанов В.Б., Тищенко П.Я., Лазарюк А.Ю., Звалинский В.И.

Статья научная

Рассматриваются проблемы и возможности применения ультрафиолетового (УФ) спектрофотометра MBARI-ISUS V3, для определения концентрации биогенных элементов в морской воде in situ. В данной работе анализируется распределение концентрации нитратов (NO 3), растворенных в морской воде, при зондировании до глубины 1000 м. Временные зависимости концентрации нитратов при вертикальном зондировании были преобразованы в вертикальные профили по глубине с использованием данных гидрологических зондов фирмы SeaBird (серия SBE), совместно с которыми в автономном режиме выполнялось зондирование УФ спектрофотометром. Полученные результаты сопоставлялись с данными лабораторных химических анализов, выполненных в экспедициях при использовании MBARI-ISUS. Измерения с использованием методов УФ-спектрофотометрии in situ и их анализ позволяют получать новую информацию о тонкой структуре вертикального распределения нитратов и по-новому интерпретировать происходящие в море продукционные процессы.

Бесплатно

Измерительный комплекс для исследования и мониторинга изменчивости морской среды в заливах, бухтах и морских гаванях

Измерительный комплекс для исследования и мониторинга изменчивости морской среды в заливах, бухтах и морских гаванях

Моргунов Ю.Н., Безответных В.В., Войтенко Е.А., Лебедев М.С.

Статья научная

Метод встречного зондирования с использованием 3-х точечной схемы постановки акустических трансиверов вблизи м. Щульца (залив Посьета, Японское море) позволил в течение октября 2012 - августа 2013 провести измерения интегральных значений скорости течения и температуры. Для решения обратной задачи используются средние значения времен распространения, которые пересчитываются в значения скорости звука по эмпирической формуле, и разности времен распространения во встречных направлениях для расчета скорости течения. Средние значения скорости течения во всем водном слое для одной из трасс, полученные с 17 по 19 октября 2012, варьируются в диапазоне от -10 до 8 см/с. Для придонного слоя характерны временные вариации с периодом от 20 до 60 минут, что может быть вызвано полем внутренних волн, формирующимся за счет приливного течения (от -10 до 0 см/с). Измерения проводятся в режиме реального времени с помощью разработанного аппаратно-программного гидроакустического комплекса. В качестве зондирующих сигналов применяются сложные фазоманипулированные сигналы на основе М-последовательностей. Данный эксперимент предполагает, что выбранная методика является перспективным средством долгосрочного мониторинга интегральных значений скорости течений и температур при наличии сложных гидродинамических процессов в условиях сезонной изменчивости.

Бесплатно

Использование подводного телекоммуникационного кабеля JASC для исследования гидродинамии Японского моря

Использование подводного телекоммуникационного кабеля JASC для исследования гидродинамии Японского моря

Старжинский С.С., Никифоров В.М., Пономарв В.И.

Статья научная

Рассматривается возможность исследования с помощью подводного кабеля JASC интегрального режима течений в Японском море на фоне интенсивных помех, вызываемых геомагнитными вариациями. На основе анализа корреляционных связей между вариациями напряжений на кабеле JASC (Japan Sea Cable, Находка-Наоецу) и геомагнитными вариациями на 6-тилетнем интервале наблюдений отмечается, что низкие значения когерентностей между ними благоприятствуют выделению эффекта течений в наблюдённых данных. В работе использован корреляционный алгоритм выделения некоррелированной (с геомагнитными вариациями) части записей напряжений на кабеле. На основе натурных экспериментов показана возможность исследования гидродинамики Японского моря с помощью подводного кабеля JASC.

Бесплатно

Журнал