Effect of the Weakly Divergent Acoustic Beam on the Space-Time Structure of Pulsed Signals in the Underwater Sound Channel

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

On the example of an underwater sound channel typical for the Philippine Sea [1–3], it was established by numerical simulation using the mode theory that during experimental studies of the propagation of explosive signals by R.A. Vadov [1–3] the manifestation of the weakly divergent beam in the space-time structure of the acoustic field was observed for the first time. The effect consisted in the registration at certain locations of the corresponding points in the oceanic waveguide, along with the classical quadruples of pulses, of additional acoustic signals with small time delays relative to them.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Yu. V. Petukhov

Applied Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: yuvpetukhov@yandex.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

E. L. Borodina

Applied Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Email: borodina@appl.sci-nnov.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

References

  1. Вадов Р.А. Временная изменчивость тонкой структуры сигнала в океане // Акуст. журн. 1996. Т. 42. № 4. С. 489–495.
  2. Вадов Р.А. Региональные различия временной структуры звуковых полей точечного источника, формируемой в подводном канале // Акуст. журн. 2006. Т. 52. № 5. С. 624–635.
  3. Вадов Р.А. Открытие подводного звукового канала, экспериментальные исследования, региональные различия // Акуст. журн. 2007. Т. 53. № 3. С. 313–328.
  4. Вадов Р.А. Поле точечного источника в подводном звуковом канале Японского моря // Акуст. журн. 1998. Т. 44. № 5. С. 601–609.
  5. Pedersen M.A. Acoustic intensity anomalies introduced by constant velocity gradients // J. Acoust. Soc. Am. 1961. V. 33. № 4. P. 465–474.
  6. Pedersen M.A., Gordon D.E. Comparison of curvilinear and linear profile approximation in the calculaton of underwater sound intensities by ray theory // J. Acoust. Soc. Am. 1967. V. 41. № 2. P. 419–438.
  7. Петухов Ю.В. Лучевые и дифракционные слаборасходящиеся пучки в океанических волноводах // Акуст. журн. 2011. Т. 57. № 3. С. 409–419.
  8. Петухов Ю.В., Абросимов Д.И., Бородина Е.Л. Каустики и слаборасходящиеся пучки лучей в океанических волноводах // Акуст. журн. 2006. Т. 52. № 3. С. 367–374.
  9. Петухов Ю.В., Бородина Е.Л. Проявление слаборасходящихся пучков лучей в пространственно-временной структуре акустических сигналов в океанических волноводах // Акуст. журн. 2010. Т. 56. № 6. С. 795–801.
  10. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. М.: Наука, 2007. 270 с.
  11. Jensen F.B., Kuperman W.A., Porter M.B., Schmidt H. Computational ocean acoustics. New York: Springer, 2011. 794 с.
  12. Munk W., Wunsch C. Ocean acoustic tomography: a scheme for large scale monitoring // Deep-Sea Research. 1979. V. 26A. P. 123–161.
  13. Моргунов Ю.Н., Голов А.А., Буренин А.В., Петров П.С. Исследования пространственно-временной структуры акустического поля, формируемого в глубоком море источником широкополосных импульсных сигналов, расположенным на шельфе Японского моря // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 5. С. 641–649.
  14. Моргунов Ю.Н., Безответных В.В., Голов А.А., Буренин А.В., Лебедев М.С., Петров П.С. Экспериментальное исследование импульсной характеристики волновода Японского моря с использованием псевдослучайных последовательностей в приложении к навигации удаленных объектов // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 3. С. 291–297.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependence of the speed of sound c(z) on the depth z in the Philippine Sea [1–3].

Download (43KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of the interference period of adjacent modes Rl,l+1(l) (12) on their number l at a radiation frequency f = 300 Hz.

Download (40KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the group velocity of modes vl(l) (13) on their number l at a radiation frequency f = 300 Hz.

Download (52KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The spatial (by depth z and horizontal distance r) distributions of the acoustic field intensity J0(r,z) normalized to the cylindrical divergence of the wave front, presented in the density recording at a radiation frequency f = 300 Hz and different depths zs of source immersion: (a) – zs = 500 m, (b) – zs = 700 m, (c) – zs = z0 = 1009 m.

Download (946KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of the difference in mode propagation times Δtl(l) (6) on their number l at a radiation frequency f = 300 Hz and different horizontal distances r: r = 100 km (curve 1); r = 200 km (curve 2).

Download (52KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Change in the value of the mode number lc, corresponding to the position of the smooth minimum in the dependences Rl,l+1(l) (12), vl(l) (13) and Δtl(l) (6), with an increase in the radiation frequency f.

Download (49KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dependence on the reception depth z of the relative signal propagation time along the rays τ(z) (17) at a horizontal distance r = 600 km for a fixed range of ray exit angles –14° ≤ χs≤ +14° from a source located at different depths zs: (a) – zs = 500 m, (b) – zs = 700 m, (c) – zs = 1000 m. In each of the figures (a), (b) and (c), the lower figure corresponds to a more detailed analysis of the final phase of arrival of pulsed signals that is of interest.

Download (209KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences