Экспериментально определяемый динамический хаос при распространении акустических волн в жидкостях Текст научной статьи по специальности «Физика»

Известия ТРТУ

Специальный выпуск

Изменение ее характеристики направленности происходит в зависимости от характера деформации антенны и ее перемещения в течение цикла зондирования.

Искажение формы антенны целесообразно характеризовать погрешностями оценки координат точек антенны. В докладе представлены аналитические выражения, позволяющие оценить влияние направления и скорости набегающего потока, силы натяжения и коэффициента лобового гидродинамического сопротивления гибкой антенны на ее направленные свойства.

Оценка координат точек антенны основывается на использовании гидроакустической навигационной системы, состоящей из гидроакустических маяков, устанавливаемых на теле антенны в промежутках между приемными преобразователями, и четырех приемных преобразователей. Количество маяков ограничено конструктивными соображениями (необходимость дополнительного кабеля, механическая защита маяков при укладке/вытравливании кабеля и т.д.). С другой стороны, количество устанавливаемых маяков должно обеспечить погрешность установки фазовых сдвигов в каналах антенны с заданной погрешностью.

В докладе представлены аналитические выражения, позволяющие оценить координаты маяков на основании фазовых сдвигов сигналов в приемных каналах , .

Разработанная методика позволяет оценить ожидаемую погрешность определения пеленга на цель и дистанции, опираясь на априорные характеристики антенны и параметры сигналов, при проектировании гидролокатора с гибкой протяженной буксируемой антенной.

УДК 53.072.11:534.222

И.Б. Старченко ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ОПРЕДЕЛЯЕМЫЙ ДИНАМИЧЕСКИЙ ХАОС ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В ЖИДКОСТЯХ

Нелинейная динамика или динамический хаос - это быстро развивающаяся область науки. Нелинейность системы - необходимое условие возникновения хаоса. Первые примеры хаотического поведения систем дала именно акустика [1] -это проблемы турбулентности, кавитации. Параметрические антенны в нелинейной гидроакустике используют нелинейные свойства среды распространения акустических волн [2]. По этой и ряду других причин они могут рассматриваться как нели, -. .

Параметры экспериментальной установки: диаметр преобразователя - 18 мм, центральная частота накачки - 1254 кГц, разностная частота - 50 кГц, длительность импульса - 300 мкс, напряжение на входе преобразователя - 50 В, диапазон расстояний 10-100 см с шагом 10 см. Запись сигналов осуществлялась на цифровой осциллограф Б80 2100 с частотой дискретизации 10 МГц для разностного 50

А8СП, который затем обрабатывался с использованием специального программного обеспечения [3]. Реконструированные фазовые портреты для биений (не приведены) имеют вид странных аттракторов [4], а для синусоидального сигнала - двумерного тора. В табл. 1 приведена численная оценка хаотичности разностного сигнала по рассчитанному спектру показателей Ляпунова для внедренной размерности

Секция акустики и медицинской техники

фазового пространства т=4 для различных расстояний от преобразователя накачки ( ).

1

10 см 20 см 30 см 40 см 50 см 60 см 70 см 80 см 90 см 100 см

X, 0,085 0,141 0,133 0,202 0,118 0,094 0,099 0,091 0,312 0,170

-0,009 0 0,012 0,034 0,015 -0,019 0,006 -0,019 0,003 0,018

Х3 -0,092 -0,089 -0,104 -0,083 -0,131 -0,113 -0,172 -0,163 -0,109 -0,088

X4 -0,559 -0,533 -0,479 -0,441 -0,479 -0,401 -0,494 -0,472 -0,421 -0,366

Наличие положительной максимальной экспоненты Ляпунова ^ говорит о том, что поведение данной системы можно считать хаотическим или, по крайней , .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Lauterborn W., Parlitz U. Methods of chaos physics and their application to acoustics. // J. Acoust. Soc. Am. V. 84. P. 1975-1993. 1988.

2. Новиков Б.К., Руденко ОМ., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. - J1.: Судостроение, 1981. -264 с.

3. Dataplore package. http : //www. ixellence .com

4. Кузнецов С.П. Динамический хаос (курс лекций). - М.: Изд-во Физико-математической литературы, 2001. -296 с.

УДК 534.232

ДА. Кравчук, С.П. Тарасов ИССЛЕДОВАНИЕ МОДОВОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ СИГНАЛА ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ В МЕЛКОМ МОРЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ ИЗЛУЧАТЕЛЯ

Рассмотрим акустический волновод, в котором введем декартову систему координат (x,y,z).Cчитаем, что волноводный характер распространения может быть обусловлен как наличием отражающих границ (дно, поверхность), так и неоднородностью скорости звука по глубине. Предполагается, что накачка является бигармонической с частотами ю1 и ю2 ( I «h - ю2 |= О <<ю2) . В приближении заданного поля накачки акустическое s ( )

уравнению: Aps + K2 n 2(z) ps =-d(z) p1(x, y, z) p * 2(x, y, z), где K=Q/Co,

n(z)=c0/c(z) - показатель преломления среды, C0 -скорость звука на оси волновода.

С точки зрения физики нелинейного взаимодействия акустических волн, в изоскоростном плоском волноводе с отражающими границами характерными являются наличие специфической модовой структуры поля, геометрической дисперсии, появление фазовых сдвигов при отражении звуковых волн от границ. Проявляя все эти важные для теории нелинейных взаимодействий особенности, плоский волновод в то же время служит простейшей моделью реального мелкого моря.

В случае многократных переотражений пучка накачки от границ конечный результат параметрического взаимодействия определяется интерференцией полей

x1 0, -

дого участка определяются граничными условиями на стенках волновода