Гидроакустический полигон МГУ на Клязьминском водохранилище

Немного истории по возникновению гидроакустического полигона МГУ

Решением Моссовета №109/6 от 29.01.1955 года физическому факультету МГУ имени М.В. Ломоносова был отведен земельный участок в 26 районе Хлебниковского лесопарка на берегу Клязьминского водохранилища для организации гидроакустического полигона.

В дальнейшем неоднократно продлевался срок аренды берегового участка и в 1992 году между Виноградовским сельским Советом Мытищинского района Московской области и физическим факультетом МГУ имени М.В. Ломоносова был заключен договор об аренде земельного участка сроком на 25 лет с 1992 г. по 2017 г. для использования его в научно-учебных целях.

И, наконец, после длительных и тяжелых переговоров при активном участии В.А. Базыленко, Управление лесного хозяйства по Московской области и г. Москва издало приказ от 29.07.2011 года за №622 о предоставлении Московскому государственному университету имени М.В. Ломоносова в постоянное (бессрочное) пользование для осуществления научно-исследовательской, образовательной деятельности лесного участка площадью 1.7 га, расположенного по адресу: Московская обл., Мытищинский муниципальный район, Дмитровское лесничество, Хлебниковское участковое лесничество, кв. 26, выдел 1.

Впоследствии Ректор Московского университета В.А. Садовничий своим приказом закрепляет в пользование физическому факультету соответствующий лесной участок.

Вот такова история возвращения уникального подразделения — гидроакустического полигона на Клязьминском водохранилище на физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова.

Соответствующими приказами по физическому факультету МГУ и.о.директора гидроакустического полигона МГУ назначается сотрудник кафедры обшей физики и волновых процессов Базыленко Валерий Андреевич, а куратором научных и учебных работ на гидроакустическом полигоне МГУ назначается ст. н. сотр. кафедры акустики Гончаренко Борис Иванович.

Работы в зимний период на гидроакустическом полигоне (1970 г.)

А.В. Минаев, один из создателей самонаводящихся подводных проти-володочных ракет, впоследствии лауреат Государственной премии СССР, на гидроакустическом полигоне в период обучения в аспирантуре (1956 г.)

Гидроакустический полигон МГУ, расположенный на Клязьминском водохранилище, представляет собой уникальный территориальный объект с выходом к акватории Клязьминского водохранилища, непосредственно примыкающего к наземной базе. Это пресноводный водоем глубиной до 12 метров, достаточно большого размера, с сильной нестационарностью в пространственных и временных масштабах и сложным характером дна. Он расположен в тридцати километрах от Москвы. Все это позволяет ставить и решать различного рода исследовательские и учебные задачи сложной тематики.

В результате многолетних исследований на гидроакустическом полигоне детально изучены его акустические характеристики, их зависимости от погодных и других фоновых условий, что делает его крайне удобной исследовательской базой, могущей по многим позициям заменить дальние и дорогостоящие экспедиции.

В течении более шестидесяти лет на прилегающей к территории полигона акватории Клязьминского водохранилища проводились комплексные гидроакустические испытания и эксперименты. Приведем только некоторые примеры.

В результате проведенных исследований на Клязьминском водохранилище впервые экспериментально показано, что в грунте пресноводного водохранилища величина скорости звука существенно меньше скорости звука в воде и приблизительно может быть равна 100 м/с. Такое пониженное значение скорости звука в грунте пресноводного водохранилища объясняется содержанием газонасыщенных осадочных пород.

Именно на акватории Клязьминского водохранилища проводились работы по разработке и калибровке векторных звукоприемников, которые впервые в мире были разработаны на кафедре акустики физического факультета МГУ и в дальнейшем получили широкое распространение как у нас в стране, так и за рубежом.

Натурные исследования на гидроакустическом полигоне можно проводить как в летнее время, так и в зимний период при установившемся ледовом покрове, что может представлять интерес для сотрудников, студентов и аспирантов различных подразделений как физического факультета (кафедра акустики, кафедра физики моря и вод суши, кафедра физики Земли и др.), так и других подразделений МГУ. При наличии соответствующей инфраструктуры, полигон может быть использован для проведения краткосрочных выездных научно-образовательных мероприятий.

Научные задачи, решаемые сегодня на гидроакустическом полигоне

Актуальность научных задач, решаемых на полигоне, обусловлена резким возрастанием интереса к освоению мелководных морей и шельфа. Характер природных процессов и методы исследования мелководных зон существенно отличаются от процессов и методов исследования глубоководных акваторий. Это объясняется существенным влиянием поверхности и дна на характер распространения гидроакустических сигналов, что определяет выбор параметров сигналов, используемых для зондирования.

Сильная сезонная изменчивость гидрологических условий, обусловленных климатом средней полосы России, дает возможность проводить исследования в разное время года, что позволяет в зависимости от решаемой задачи, моделировать условия шельфа как южных, так и северных морей.

А.С. Шуруп Б.И. Гончаренко

Близость расположения полигона от Москвы дает возможность привлекать к таким работам студентов и аспирантов.

Летом 2018 года под руководством сотрудников кафедры акустики Гончаренко Б.И. и Шурупа А.С. с привлечением студентов и аспирантов кафедры акустики на гидроакустическом полигоне МГУ были проведены экспериментальные работы по изучению возможностей применения векторно-фазовых методов в задачах пассивной томографии океана и шельфовых морей. Проводимые в настоящее время на гидроакустическом полигоне работы, направленные на изучение пространственных корреляционных характеристик векторно-фазовой структуры шумового поля в условиях мелкого моря для целей пассивной томографии, являются во многом пионерскими и не имеют известных аналогов. Важно, что участие в этих работах принимают учащиеся физфака, для которых эта деятельность связана не только с выполнением научных исследований, но и с возможностью приобрести опыт полевых испытаний, научиться работать в команде.

Постановка комбинированного приемного модуля в акватории Клязьминского водохранилища.

После успешных измерений (справа налево): ст.н.с Б.И. Гончаренко, бакалавр 4 курса О.С. Красулин, доцент А.С. Шуруп, магистр 1 курса И.Р. Сабиров.

Сотрудниками кафедры акустики В.А. Рожковым и А.В. Григорьевым при активном участии студентов Ильдара Сабирова и Олега Красулина, а также аспиранта Павла Муханова были подготовлены две автономные донные станции, содержащие векторный приемник и приемник звукового давления. Кроме того, было разработано программное обеспечение для записи акустических сигналов с звукоприемников на автономный регистратор, обработки и графической визуализации характеристик акустических полей, а также для восстановления параметров акватории. Натурные измерения проводились с использованием двух разнесенных в пространстве автономных донных станций на плоском участке глубиной примерно восемь метров в акватории Клязьминского водохронилища. Предварительная обработка полученных данных показала, что информация о векторно-фазовой структуре акустического поля позволяет применять томографические методы для восстановления пространственных распределений параметров исследуемой акватории.

Вот, что говорит о работе на Клязьминском водохранилище Ильдар Сабиров, студент 1 курса магистратуры:

«Экспериментальные работы на полигоне существенно отличались от опытов, проводимых мною прежде в лабораторных условиях и речь идёт не только об очевидных преимуществах работы в натурных условиях. Главное отличие заключается в по-настоящему благотворном тесном сотрудничестве с участниками эксперимента, в открывающейся возможности перенять жизненный и профессиональный опыт и знания старших товарищей. Конечно же, в первое время я, как новичок, пребывал в растерянности: не знал, что мне делать, как это делать и когда делать. Но со временем, а точнее говоря к концу первого дня экспериментов, я стал частью единого, слаженного, настроенного позитивно на результат коллектива. Оставшиеся впечатления, как и результаты проведённой работы, конечно же, положительные».

На гидроакустическом полигоне МГУ (справа налево): П.Ю. Муханов, О.С. Красулин, В.А. Рожков.

А это впечатления об участии в экспериментальных работах Олега Красулина, студента 3 курса бакалавриата:

«Часто друзья и знакомые спрашивают, началась ли у нас уже практика. Раньше я рассказывал им, как занимаюсь программированием в лаборатории, что не вызывало у слушателей особого восхищения. Теперь же, благодаря трудам нашей научной группы, я могу рассказывать истории о том, как помогал собирать донные станции, исследовал рельеф дна, вязал морские узлы. Для меня экспедиция это в первую очередь не только сбор материала для дипломной работы, а возможность провести время в менее формальной обстановке в прекрасном научном коллективе».

Павел Муханов, аспирант 3 года:

«Целую неделю в начале июля наша команда провела на гидроакустическом полигоне МГУ — в очень красивом, живописном месте. Суть эксперимента заключалась в проведении синхронных измерений с двух автономных донных станций, сконструированных у нас на кафедре. Для обработки данных мною было подготовлено специальное программное обеспечение. Стояла задача выявить все плюсы и минусы, чтобы расширить эксплуатационные характеристики системы в целом. Интересно было наблюдать эффективную работу команды в целом, в состав которой входили доценты, кандидаты наук, аспиранты и студенты. Преемственность поколений и практическая передача навыков и профессиональных умений дали, на мой взгляд, отличный результат эксперимента. Но не всё получалось сразу: возникали трудности с погружением и настройкой установки в условиях открытой воды, которые были успешно устранены. Запись исходных данных с установки была очень непривычна для меня, так как приходилось находиться в лодке больше 2–3-х часов подряд. Это придавало нашей работе колорит и особую атмосферу. Также приходилось следить за всеми объектами в зоне видимости и измерять расстояния до них, занося показания дальномера в бортжурнал. Измерения со станций производились несколько раз при разных расстояниях между ними, и было непросто заякоривать лодку так, чтобы её не сносило от волнения проплывающих мимо яхт. Но усилия были потрачены не зря, были получены важные результаты, которые лягут в основу нового эксперимента, которого я жду с нетерпением».

Старший научный сотрудник Б.И. Гончаренко