Учёные и инженеры ЮФУ сотрудничают с предприятиями, специализирующимися на геологоразведке шельфа Мирового океана, разработке и серийном изготовлении гидроакустического оборудования, в том числе для ВМФ России: НИИП имени В. В. Тихомирова, входящий в концерн «Алмаз-Антей», «Южморгеология», входящая в концерн «Росгеология», Таганрогский завод «Прибой», входящий в концерн «Океанприбор».

Гидрофоны, антенны, блоки генерации и обработки данных — это составные части гидроакустических станций, проще говоря гидролокаторов. Доцент кафедры электрогидроакустической и медицинской техники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Петр Пивнев рассказал, что гидролокаторы отличаются по рабочей частоте, по назначению и другим признакам. Они бывают секторного, кругового и бокового обзора, устанавливаются как возле берега, так и на подводных аппаратах, судах и кораблях.

«Классификация очень сложная, потому что гипотетически один гидролокатор нужен, чтобы отследить движение пловца по водоёму, а другой, чтобы обнаружить вражеский беспилотник, и их режимы работы отличаются. Проще всего разделить гидроакустические станции на активные и пассивные. Активные излучают звуковую волну и принимают её в отраженном виде, пассивные — только «слушают», что происходит в море или перехватывают сигналы активных», — объяснил Петр Пивнев.

По словам учёного, есть системы различного радиуса и дальности. Обычный промерный эхолот «видит» от нескольких десятков до нескольких сотен метров, но с большой точностью сообщает о каждом встреченном объекте, а гидроакустические системы для экологического мониторинга могут посылать и принимать сигнал даже на сотни километров, но они собирают общие данные: течения, сейсмическую активность и т. п.

Доцент ЮФУ добавил, что сегодня большинство гидролокаторов, особенно тех, которые находятся на службе Вооруженных Сил России, оснащены автоматическими системами обнаружения, но в них сохраняется возможность для оператора самому анализировать сигнал и вручную перепроверить данные с аппаратуры.

«Сигнал, отраженный от проплывающего дельфина и от подводного аппарата профессионал никогда не спутает. Отличать их наши студенты умеют с первых курсов. Тем не менее классификация объектов как научное направление внутри гидроакустики всё еще стоит перед чередой неразрешённых вопросов», — подчеркнул Петр Пивнев.

По его словам, большой вклад в это дело вносят учёные и инженеры, которые занимаются рыбопоиском, ведь рыбопоисковые эхолоты и сонары уже способны по отраженному сигналу определять видовой состав рыб, то есть на огромном расстоянии отличить косяк кильки от косяка камбалы или бычка. Сложность идентификации искусственных подводных объектов в том, что они, в отличии от рыб, нередко намеренно маскируются.

«Системы обнаружения и наоборот маскировки от обнаружения постоянно развиваются — государства конкурируют за мировое первенство в этой области: каждая страна хочет иметь и самые совершенные гидролокаторы, и дроны, которые другим локаторам не видны. Прежде всего это соревнование идет в радиолокации и аэродинамике, для аппаратов, перемещающихся в воздушной среде — надводных и летающих. Под водой «спрятаться» одновременно и проще, и сложнее — в водной среде акустические волны намного медленнее распространяются, чем радиоволны в воздухе. При этом системы скрытности для подводных беспилотников, системы скрытой передачи информации и скрытого зондирование конечно же разрабатываются», — рассказал Петр Пивнев.

Широкополосные сигналы маскируют с помощью различных модуляций: меняя их амплитуду и фазу, а самый старый и до сих пор надёжный метод — это подобрать параметры сигнала, схожие с шумом моря.

«Если мы посмотрим на формы кораблей, подлодок и другого водного транспорта, то мы увидим, что они изменились за последние полвека. Это не в последнюю очередь связано с тем, как их корпус отражает радиоволны над водой и акустические сигналы под водой», — поделился Петр Пивнев.

Относительным новшеством в мире подводных аппаратов являются глайдеры. Они не имеют винтов и передвигаются открывая-закрывая закрылки и перенося центр тяжести, подобно тому, как в воздухе летают планеры, которые способны по несколько месяцев не снижаться с заданной высоты. Глайдеры работают практически бесшумно, а те шумы, которые они издают, совсем не похожи на привычное вращение винта и работу двигателя, поэтому разработка гидроакустических систем по распознанию и обнаружению глайдеров актуальна прямо сейчас. Сами глайдеры в России тоже разрабатывают несколько компаний.

«Южный федеральный университет проводит исследования по широкому спектру тем в гидроакустике, но ключевой специализацией нашего вуза остаются нелинейные и широкополосные системы и антенны», — подытожил Петр Пивнев.

Уже больше 30 лет в Таганроге развивается научная школа нелинейной акустики под руководством профессора Владимира Тимошенко. На основе нелинейного эффекта появляются новая рыбопоисковая техника, запускаются в промышленное производство разработанные в ЮФУ параметрические профилографы для сканирования дна, измерители течения. На кафедре электрогидроакустической и медицинской техники созданы макеты и опытные образцы гидроакустической техники на основе нелинейных эффектов, с которыми сотрудники университета не раз выезжали в различные экспедиции.

Заведующий кафедрой электро-гидроакустической и медицинской техники доктор технических наук, профессор Сергей Тарасов, добавил, что только акустические сигналы способны распространяться в водной среде на сколько-нибудь существенные расстояния, радиоволны на это не способны.

«60 лет наша кафедра занимается как обучением и последующим выпуском специалистов-гидроакустиков, так и разработкой гидроакустической аппаратуры, включая исследования новых явлений и создания на этой основе новых принципов построения гидроакустических систем подводного наблюдения, связи и навигации. За эти годы имело место тесное сотрудничество по линии гидроакустических изысканий и использования результатов с заинтересованными предприятиями Москвы, Санкт-Петербурга, Нижнего Новгорода, Жуковского и Владивостока», — рассказал Сергей Тарасов.

Среди последних достижений кафедры электрогидроакустики и медицинской техники ИНЭП ЮФУ можно назвать исследования по поиску заиленных объектов в толще морского дна. Профилографы ЮФУ нового поколения своим сигналом будто иглой пробивают десятки метров донных отложений и могут просканировать под ними любой объект, например трубопровод.

Автор текста: Алексей Романенко