Исследования

Развитие научных знаний об акустических волнах в 20 веке расширило их применение практически во все аспекты современного общества и, в том числе, для исследования морской и геологической сред нашей планеты. Для решения этих задач в 1974 году на берегу Черного моря в городе Одесса было создано Отделение гидроакустики.

С первых дней своего функционирования деятельность учреждения была направлена на решение фундаментальных и прикладных проблем в области совершенствования технологий передачи и обработки гидроакустической информации, а также изучение и обследование морского дна. Начала формироваться научная школа. Широко развернулись морские и прибрежные экспедиции.

В Отделении проводились исследования в области информационной гидроакустики: экспериментальные исследования особенностей распространения акустических колебаний в мелком море; взаимодействия акустических полей с упругими оболочками; разработке моделей процессов формирования эхо-сигналов на упругих телах; создание системы гидроакустической телеметрии и командоуправления с использованием корреляционной обработки сложных сигналов. На экспериментальной базе острова Тендра в Черном море был создан первый в стране подспутниковых контрольно-калибровочный полигон.

С 1985 года в Отделении сформировались и получили развитие фундаментальные исследования интегрально-обобщенных математических моделей взаимодействия гидроакустических полей с учетом усложненных граничных условий и пространственной геометрии неоднородностей, разработаны основы интегральных методов выявления устойчивых информативных признаков в задачах телеметрии, обоснованы принципы структурно-фазовых методов распознавания.

Основные положения этих работ Объединенным пленумом научных советов Минсудпрома, ВМФ, Минмаша и других союзных министерств и Советом по гидрофизике Академии наук СССР в 1987 были признаны новым научным направлением в области информационной гидроакустики.

В 1986 году в Отделении было образовано математическое подразделение — отдел интегральных уравнений и краевых задач (руководитель Г. Литвинчук). Ученые — математики существенно укрепили теоретические исследования, а также развернули работы в новой области — развитие теории сингулярных интегральных операторов со сдвигом и операторов типа свертки и с осциллирующими коэффициентами, решение нелинейных интегро-дифференциальных уравнений.

Одним из основных результатов такого симбиоза можно считать серьезное укрепление научной школы «Информационная гидроакустика» (руководитель М.Скипа) и расширение сферы деятельности в международном масштабе научной школы «Сингулярные интегральные уравнения» (руководитель Г. Литвинчук). Эта школа воспитала 7 докторов и 15 кандидатов наук. Научный семинар по интегральным уравнениям стал Международным, а к выполнению тематики Отделение привлечены ведущие зарубежные ученые. Исследования в этой области нашли признание научным мировым сообществом, что выразилось в присуждении международной премии в области математики в Испании (г.Барселона) в 1997г. ведущему научному сотруднику Ю.И.Карловичу, проведенные в 2002г. в Португалии (Фунай) «Международной конференции по вопросам факторизации сингулярных операторов» в честь 70-летия профессора Отделения Г. Литвинчука.

Фундаментальные исследования состоят в разработках новых теоретических методов и математических моделей для детального изучения взаимодействия акустического излучения с неакустическими волновыми образованиями и средами распространения, в том числе и геологическими. Путем объединения методов классической теории конденсированных сред и квантовой теории поля обнаруживаются новые аспекты теоретических и модельных методов исследований сложных сред и веществ с собственной структурной организацией и выраженными нелинейными, термодинамическими, дисперсионными и другими свойствами с перспективами формирования нового информационного качества акустических средств дистанционных исследований реальных сред. (Скипа М.И., Кузьмина Л.М., Драгомирецкая Е.В.)

Развиваются исследования влияния акустического излучения на параметры лазерной плазмы с целью оптимизации работы магнитогидродинамических и плазмохимических устройств, плазму ионосферы с учетом специфики волновых эффектов и ионосферных неоднородностей. (Рылюк В.М.)

Большая часть работ Отделение посвящена задачам разработки и создания различных гидроакустических информационных систем, основанных на использовании сложных сигналов и методов их корреляционного и корреляционно-фазового приема и обработки. (Богушевич В.К., Замаренова Л.Н.). Такие системы обеспечивают максимальную эффективность функционирования, высокую помехозащищенность и помехоустойчивость, возможность приема сигналов, значительно меньших уровня шумов, обеспечивает энергетическую скрытность передачи и возможность построения каналов передачи информации, не раскрывается.

В этом ряду следует отметить: командную систему управления большим числом объектов в мелководных районах, системы навигации судов и определения положения объектов с дальностью до 10 км, гидроакустические устройства поиска, подъема и сопровождения всплытия притопленных и донных станций, из дальностями 1,5 и 15 км и механизмами размыкания (отсоединение якоря) на нагрузку от 50 кг до 5000 кг., корреляционные устройства обнаружения течи трубопроводов на ранних стадиях их образования и развития, в т.ч. наземных водо-, газо- и нефтепроводов, подводных нефте- и газопроводов, трубопроводов атомных станций; автономные корреляционные гидролокаторы повышенной чувствительности и повышенного разрешения

Разработанные технические средства оперативного контроля реализуются в создаваемых системах мониторинга гидрофизических процессов в Мировом океане. В последнее время экспериментальные исследования сосредоточены в Черном море, в частности, в районах материкового склона северо-западной части Черного моря, Дунайской и Днепровской сточных гидрофронтальних зонах, что актуально как в научном, так и практическом плане для решения экологических задач: прогнозирования и предупреждения чрезвычайных ситуаций и техногенных катастроф, охраны пограничных акваторий, рыбных нерестилищ и др. (Андрианова О.Р., Белевич Р.Р., Богушевич В.К., Замаренова Л.Н., Скипа М.И.)

При организации постоянно действующей акустической трассы вдоль материкового склона от мыса Херсонес до мыса Калиакра может проводиться быстрая оценка состояния морской среды по подводному звуковому каналу. Проводя прозвучивания по этой трассе можно отслеживать гидродинамические процессы (фронтальные зоны, интрузии распресненных вод, антициклонических вихрей разных масштабов, выход вод, содержащих сероводород в прибрежную зону и т.д.), влияющих на состояние вод всего северо-западного шельфа. (Андрианова О.Р., Белевич Р.Р., Богушевич В.К., Замаренова Л.Н.)

В современных условиях, когда на первый план выходят дистанционные методы наблюдения морской среды, применение гидроакустического зондирования и спутниковой информации в задачах мониторинга постоянно совершенствуется с помощью методов математического моделирования и статистического анализа (Андрианова О.Р., Батырев А.А., Скипа М.И., Сриберко А.В.).

В условиях изменения климата изучение изменчивости гидрофизических характеристик современных систем Атлантического океана, Средиземного и Черного морей, изменчивости их уровня и гидрометеорологических параметров приобретает особую необходимость. Исследование уровня морей различных бассейнов получили международное признание, что отразилось в совместных с зарубежными учеными научно-исследовательских темах работ, публикациях, обменом данными и др. (Андрианова О.Р., Белевич Р.Р., Батырев А.А.)

В последние годы комплексные научные исследования ученых Отделения приобретают многовекторный характер благодаря вступлению в орбиту интересов задач изучения конденсированных систем акустическими методами новых сред и материалов, расширению практического использования акустических эффектов для нужд океанологии, биологии и т.д. Развиваются новые направления прикладных исследований для задач медицины, в частности, вместе с учеными Физико-химического института им. А.В. Богатского НАН Украины проводятся исследования по выбору способов трансдермального введения лекарственных препаратов, обеспечивающих продолжительность фармакологических эффектов. Со специалистами Одесского медицинского университета проведены исследования по использованию Куяльницкого грязи совместно с воздействием ультразвуком, что показало эффективность лечения различного рода заболеваний. По результатам комплекса научных исследований грязи Куяльницкого лимана разработаны рекомендации по организации технологического процесса по изготовлению широкого спектра пленочных лекарственных форм на основе нативной лечебной грязи Куяльницкого лимана. (Скипа М.И., Саленко С.Д.)

Учеными Отделения (Скипа М.И., Батырев А.А.) предложен новый подход к решению существующей проблемы выявления и оценки параметров различных аномалий хрусталика. Совместно со специалистами Института глазных болезней и тканевой терапии им. В.П.Филатова разработана специальная методика и программа для выявления различных аномалий хрусталика на основе анализа их яркости и и энергетических характеристик результатов ультразвукового сканирования глаза. Создан работающий прототип мобильного приложения для измерения характеристик окуломоторный системы человека (движений глазных яблок, реакции зрачков и т.д.) с целью изучения возможных способов практического использования приложений такого направления.

Специалистами Отделения гидроакустики разработана оригинальная методика для комплексного анализа сигналов отводов электрокардиограммы. Для получения расширенного набора характеристик ЭКГ сигналов выполняется ряд операции по специальной обработке сигнала. На основе результатов проведенного анализа сигналов получены качественные информативные показатели электрокардиограмм с целью усовершенствования диагностики заболеваний сердца и сосудов. Разработана методика и программа, которая позволяет выполнять специальную обработку в автоматическом режиме, используя в качестве входных данных результаты измерений, полученные с помощью стандартных электрокардиоскопов. (Скипа М.И., Батырев А.А.).

По основным направлениям исследований получено 24 авторских свидетельств, 11 патентов, (из них: вместе со специалистами Института глазных болезней и тканевой терапии им. В. П. Филатова — 2, с учеными Физико-химического института им. А.В. Богатского НАН Украины — 1, со специалистами Одесского медицинского университета — 2).