Распространение акустических волн в морской среде и верхнем слое земной коры

Планируемые исследования направлены на разработку физических принципов и создание технических средств освещения подводной обстановки, передачи информации с помощью акустических сигналов в водной среде, а также на развитие методов описания волновых полей в глубоком и мелком море. Теоретические разработки будут применены для построения методов решения обратных задач, связанных с локализацией источника в подводном звуковом канале и реконструкцией неизвестных параметров среды. Работа по данной тематике является традиционной для Отдела акустики океана ИПФ РАН. В этой области получен ряд результатов мирового уровня и создан серьезный научно-технический задел для решения новых задач. В перечень решаемых задач данного проекта будут включены новые для Отдела акустики океана ИПФ РАН задачи, а именно задачи, связанные с оценкой воздействия мощного звука на морские экосистемы. Традиционно в 2024-2026 гг. одним из основных направлений работы останется разработка мощных акустических излучателей. Основной задачей исследований будет развитие методов и принципов построения 3D-НЧИ (низкочастотных излучателей) оболочечного типа, где оболочка НЧИ является механическим трансформатором, выполненным по аддитивной технологии (3D печать). Конкретной целью проекта является разработка и изготовление действующих образцов НЧИ (макетов), на частотный диапазон, требуемый для задач освещения подводной обстановки, а также для решения сопутствующих проблем. Будет развиваться предложенный в ИПФ РАН новый метод калибровки излучателей в бассейне с отражающими границами. Он базируется на сопоставлении поля излучателя с полями, возбуждаемыми в том же бассейне эталонным акустическим монополем. Для оценки потенциальных возможностей метода и выработки практических рекомендаций по его применению будет выполнен цикл исследований с использованием конечно-элементного и лабораторного моделирования. Одним из направлений теоретических исследований станет построение статистической модели волнового поля в подводном звуковом канале на основе заимствованного из квантовой теории разложения по когерентным состояниям. Представление поля в виде суперпозиции когерентных состояний позволяет выделять его компоненты, которые относительно устойчивы к вариациям параметров среды. На основе этого подхода, развиваемого в ИПФ РАН в течение последних лет, будут предложены и протестированы на данных численных и натурных экспериментов робастные алгоритмы решения обратных задач, связанных с оценкой координат источника и параметров среды. Методами конечно-элементного моделирования будут проанализированы возможности сейсмоакустического зондирования локальных неоднородностей в верхних слоях осадочной толщи. Одной из целей проекта является также развитие методологии оценки воздействия мощного звука на морские экосистемы. В этом направлении предполагается развитие кооперации с ММБИ РАН и ИнБЮМ РАН.