Кафедре акустики 60 лет

РУДЕНКО Олег Владимирович
зав. кафедрой акустики,
профессор, чл.-корр. РАН.

Организация кафедры акустики на физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова тесно связана с именем С.Н. Ржевкина. Это первая специализированная кафедра акустики в стране.

С самого начала С.Н. Ржевкину было ясно, что акустика представляет собой самостоятельный раздел физической науки, который очень специфичен и имеет огромное практическое значение.

Вместе с тем, специалистов в этой области практически не было.

Организованная в 1935 г. после 2-й Всесоюзной акустической конференции Акустическая комиссия Академии наук СССР указала на необходимость подготовки кадров физиков-акустиков в Московском и Горьковском университетах и Ленинградском политехническом институте. Но только осенью 1943 г. на физическом факультете МГУ возникла первая в СССР кафедра акустики.

С.Н. Ржевкин считал, что кафедра должна готовить физиков акустиков широкого профиля. Поэтому на кафедре широким фронтом разворачиваются работы по целому ряду перспективных направлений. Прежде всего, это физиологическая акустика, архитектурная акустика и связанное с ней развитие теории звука, волноводов и диссипативных систем.

Развернулись работы в области ультразвука, в результате которых удалось разработать оптические методы визуализации ультразвуковых полей.

На кафедре были начаты работы в области атмосферной акустики и приборостроения (В.А. Красильников, К.М. Иванов-Шиц). Это были первые работы по проблеме «волны и турбулентность», получившие впоследствии большое развитие. Результаты подытожены в докторской диссертации В.А.Красильникова (с 1975 по 1987 г. – зав. кафедрой акустики).

Особенно широкое развитие получили работы по гидроакустике. Существенную роль в развитии этого направления на кафедре сыграл В.С.Нестеров. С начала 1960-х гг. под руководством С.Н. Ржевкина и Л.Н. Захарова сформировалось новое направление, развитие которого было стимулировано созданной ими аппаратурой для одновременного измерения звукового давления и трех ортогональных компонент колебательной скорости. В настоящее время это направление на кафедре возглавляет В.А. Гордиенко.

В.С.Нестеров В.Е.Лямов 1956 г.
(фото 60-х годов)

 

За прошедшие годы кафедру закончили около 900 студентов. Подготовлено более 80 кандидатов и 9 докторов физ.-мат. наук по специальности «акустика». Выпускники работают в академических и отраслевых институтах, в высших учебных заведениях, в промышленности. Среди них много известных учёных, удостоенных высших правительственных наград и академических званий.

На кафедре преподавали и вели исследования многие выдающиеся российские акустики: С.Н. Ржевкин, Л.М. Бреховских, В.А. Красильников, Л.К. Зарембо, К.А. Велижанина, В.Е. Лямов, Л.Н.Захаров, Л.С. Термен и другие.

С.Н.Ржевкин, В.А.Красильников,
Л.К.Зарембо (1970-е гг.).

Научные направления, развиваемые на кафедре, можно условно разделить на 4 группы, в рамках каждой из которых сформировались признанные научные школы:

1. Физика нелинейных колебаний и волн (теория нелинейных волн в слабодиспергирующих средах; взаимодействие сильно искажённых волн, содержащих ударные фронты; лазерное возбуждение мощных акустических импульсов; стохастическое поведение нелинейных динамических систем; автоколебания в акустических и биологических системах; гидродинамические неустойчивости и турбулентность);

2. Физическая акустика твёрдого тела (динамика поверхностных и клиновых волн; измерения нелинейных модулей упругости; нелинейные явления на поверхности твёрдого тела; электрон-фононные и магнон-фононные взаимодействия в твёрдых телах; нелинейные акустические методы неразрушающего контроля и диагностики; оптоакустика и акустическая микроскопия);

3. Акустика океана (методы и средства излучения и приёма звуковых волн в океане; калибровка гидроакустических преобразователей; синтез антенн и их стабилизация на подводных течениях; распространение звуковых волн в океане; векторно-фазовая структура акустических полей и сейсмических сигналов; моделирование шумов океана; обратные задачи рассеяния; акустическая томография океана);

4. Аэроакустика (резонансные поглотители низкочастотных интенсивных сигналов; акустическая интерферометрия и интенсиметрия; измерения в звукомерной и реверберационной камерах; акустика органных залов; волны звукового удара в атмосфере).

Члены группы на 3-м Международном Симпозиуме по Терапевтическому Ультразвуку (Лион, Франция, 2003)

 

Научные исследования по нелинейной акустике значительно расширились после того как кафедру акустики в 1987 г. возглавил О.В. Руденко, ученик академика Р.В. Хохлова. В 1988 году после перехода с кафедры ОФиВП на кафедру акустики его аспирантов О.А. Сапожникова и В.А. Хохловой сформировалась самая «молодая» на кафедре научная группа, работающая в области направления: нелинейная акустика жидкостей и биологических сред и применение мощного ультразвука в медицине. За прошедшие 15 лет группа подготовила более 20 дипломников, большинство из них впоследствии были оставлены в аспирантуру или были приняты на работу в другие научные институты.

В 1988 г. на кафедру пришла П.С. Ланда, которая в последние годы работала в области нелинейной динамики и в области генерации звуковых колебаний.

В настоящее время исследования в этих направлениях ведут 6 докторов и 14 кандидатов наук: зав. кафедрой член-корреспондент РАН, профессор О.В.Руденко, профессора В.А. Буров, А.И. Коробов, И.Ю. Солодов, доценты В.Г. Андреев, П.Н. Кравчун, Ю.Н.Маков, О.А. Сапожников, В.А. Хохлова, А.В. Шанин, ведущие научные сотрудники В.А. Гордиенко и П.С. Ланда, старшие научные сотрудники Б.И. Гончаренко, С.Н. Карпачёв, Б.А. Коршак, В.К. Кузнецов, И.В. Лебедева, О.Д. Румянцева, О.Ю. Сердобольская, научный сотрудник В.Г. Можаев, младшие научные сотрудники Н.И.Одина и Т.Б. Синило.

За последние десятилетия на кафедре был получен ряд важных научных результатов. Впервые экспериментально наблюдались многие нелинейные эффекты при распространении акустических волн в жидкостях, твёрдых телах, воздухе и многофазных средах. Развит ряд теоретических направлений в физике нелинейных колебаний и волн. Разработаны новые методы нелинейной акустической диагностики и неразрушающего контроля материалов, а также методы применения мощного ультразвука для медицинской диагностики и терапии. Созданы новые типы звукопоглотителей и глушителей, новые методы измерений в аэро- и гидроакустике. Предложены новые методы решения задач акустической томографии в океанологии и медицине. Осуществлён ряд морских экспедиций, где были исследованы, а затем нашли практическое применение в гидроакустике устройства, разработанные на кафедре. Предложены новые конструкции низкочастотных гидроакустических излучателей и приёмников, а также методы синтеза и повышения устойчивости подводных антенн в условиях реального океана. Разработаны и реализованы в построенных объектах акустические решения ряда новых и реконструированных концертных залов в Москве, Санкт-Петербурге, Казани, Набережных Челнах, Перми. Многие результаты защищены авторскими свидетельствами на изобретение и патентами, нашли применение в авиационной технике и судостроении, технике исследования океана, архитектурной практике и органостроении. В их числе – резонансные и широкополосные звукопоглотители, реактивные широкополосные глушители, алгоритмы систем обработки гидроакустической информации, расчёты опытных и серийных параметрических гидролокаторов, векторно-фазовые приёмники звука и др.

Органный зал Пермской филармонии (открыт 20 декабря 2003 г.).
Акустическое решение зала и общая схема органа разработаны на кафедре акустики.

Совместные с ГМЦГИ ГП ВНИИФТРИ натурные работы на Балтике в 2002 г.

Кафедра располагает уникальными сооружениями: звукомерной (безэховой) и реверберационными камерами, гидробассейном, используемыми как для научных, так и для учебных целей. Уникальные экспериментальные установки созданы в последние годы также в действующем на кафедре Центре коллективного пользования физического факультета МГУ по нелинейной акустической диагностике и неразрушающему контролю (директор – проф. А.И.Коробов) и в лаборатории медицинских приложений мощного ультразвука (зав. лаб. – доц. О.А.Сапожников).

Кафедра сотрудничает с рядом крупных зарубежных центров: Университетами штатов Вашингтон и Индиана, Бостонским университетом (США), Виндзорским университетом (Канада), Институтом онкологических исследований (Великобритания), Университетом Штутгарта (Германия), Королевским техническим университетом в Стокгольме и Технологическим институтом в Карлскроне (Швеция), Институтом здоровья и медицинских исследований Франции, Британским институтом органных исследований и др.

В 1997 г. на базе кафедры состоялась VI Сессия Российского акустического общества. В 2002 г. кафедра организовала и провела в МГУ 16-ый Международный симпозиум по нелинейной акустике, в котором приняли участие более 300 специалистов, в т.ч. около 150 зарубежных. В августе 2003 г. на физическом факультете состоялась XIII Сессия Российского акустического общества, посвященная 60-летию кафедры акустики.

Справа налево: зав. кафедрой акустики член-корреспондент РАН, проф. О.В. Руденко, вед. инженер Н.С. Виноградов, проф. В. Лаутерборн (Германия) и проф. Л. Крам (США) обсуждают ход эксперимента в безэховой камере кафедры акустики

Ряд сотрудников кафедры акустики за последние годы были отмечены премиями: О.В.Руденко – лауреат Государственных премий СССР и Российской Федерации, а также Ломоносовской премии, В.А.Красильников и Л.К.Зарембо были удостоены Государственной премии СССР и Ломоносовской премии, В.А.Буров – лауреат Государственной премии СССР, О.А.Сапожников – лауреат Ломоносовской премии. Несколько сотрудников были удостоены званий соросовских профессоров и доцентов. Более 40 молодых учёных, аспирантов и студентов кафедры в разные годы получили премии на конкурсах научных работ как по линии министерств, так и в Московском университете, а также были удостоены стипендий Американского акустического общества, Общества академических обменов Германии, соросовских стипендий. Кафедра регулярно получает гранты, участвует в выполнении федеральных целевых программ.

Сотрудниками кафедры опубликовано более 30 монографий и учебных пособий, ряд которых переиздан за рубежом. Студенты приходят на кафедру акустики на третьем году обучения, имея базовую подготовку по физике и математике. Параллельно с лекциями радиофизического направления (теория колебаний, теория волн, физическая электроника, статистическая радиофизика) они начинают слушать спецкурсы на кафедре. Последние мы делим на основные общекафедральные, обязательные для всех, и альтернативные, содержание которых охватывает современные направления.

Общие курсы: введение в акустику; теоретические основы акустики; физическая акустика; акустика океана; динамика сплошных сред; нелинейная акустика, ультразвук в медицине дают студентам базовые знания. Заметим, что почти по всем общим курсам изданы учебные пособия и сборники задач, написанные сотрудниками кафедры.

Альтернативные курсы: ультразвуковые методы в физике твёрдого тела; кристаллоакустика и акустоэлектроника; нелинейная акустика твёрдого тела; магнитоакустика; гидрофизика океана; гидроакустические измерения; векторно-фазовые методы в акустике; источники звука; физика шумов и вибраций и акустическая экология; обратные задачи акустического рассеяния. Эти курсы позволяют студентам в рамках учебного плана составлять из них нужные сочетания с целью получения знаний для выполнения курсовых и дипломных работ.

Выпускники и профессора кафедры после защит дипломных работ (1997 г.). На переднем плане профессора В.А. Красильников, О.В. Руденко, А.И. Коробов (справа налево)

Обучение экспериментальной работе на кафедре начинается с задач в спецпрактикуме и обязательного цикла работ на установках научных групп. Затем студенты, выбравшие специализацию экспериментатора, продолжают обучение в лабораториях.

Сотрудники кафедры стараются использовать лучшие традиции в организации и содержании учебного процесса на физическом факультете МГУ. В сочетании с фундаментальным образованием в области физики описанная система подготовки акустиков, как показало время, весьма эффективна и не имеет аналогов в мире. Спрос на специалистов, выпускаемых кафедрой, всегда был высоким.

 

Назад