Разработан инфразвуковой гидрофон, работающий на пироэлектрическом принципе. Чувствительный элемент гидрофона выполнен в форме тонкой пластинки (пироэлемент), окруженной воздушной средой. Изменения давления в воздушной среде сопровождаются изменениями температуры, которые и воспринимаются пироэлементом.

Обзор посвящен анализу исследований и разработок, связанных с акустикой дельфинов и рыб. Основное внимание уделено структуре эхолокационных и коммуникационных звуков дельфинов в условиях воздействия интенсивных шумовых помех. Звуки регистрировали и излучали непосредственно на голове дельфина в точках предположительного входа акустической информации. Исследованы звуки внутри носового прохода с целью более точной локализации источников излучения.Звуки рыб регистрировали в водоеме, в котором они находились. Анализ показал, что дельфины способны целенаправленно изменять структуру излучаемых звуковых сигналов под воздействием предельно интенсивных шумовых помех с целью повышения их помехоустойчивости. Высказаны предположения о механизме излучения звуков рыбами.

Оценки гидродинамических сил и мощности, развиваемых хвостовой лопастью дельфина, выполнены с помощью нового аналитического метода. Лопасть математически моделируется плоским жестким крылом прямоугольной формы, которое совершает колебания достаточно большой амплитуды при произвольном положении оси вращения и произвольном фазовом сдвиге между линейными и угловыми колебаниями. Использованы кинематические параметры, характерные для хвостовой лопасти дельфина, полученные в экспериментах с животными.

На китах белухах Delphinapterus leucas изучался временный сдвиг порогов (ВСП) после воздействия интенсивного шумового сигнала. Максимальный ВСП (более чем 60 дБ через 1.5 мин после окончания экспозиции шума) и наиболее длительное восстановление нормальной чувствительности (более 1 ч) вызывалось низкочастотными шумами с центральной частотой 11.2 и 22.5 кГц. При центральных частотах шума 45 и 90 кГц эффект подавления чувствительности снижался. Была отмечена существенная разница в степени влияния интенсивного шума между двумя подопытными животными. Получены расчетные формулы для оценки индуктивного сопротивления жестких, активно деформируемых крыльев при произвольном фазовом сдвиге между линейными и угловыми колебаниями. Полученные формулы могут быть использованы при проектировании плавниковых движителей.Проведены экспериментальные работы по исследованию траекторий движения электрочувствительных рыб при их ориентации в слабых электрических полях однородного и дипольного типов. Для регистрации положения рыбы в аквариуме использовалась видеокамера, программа обработки изображений, написанная в среде Matlab и компьютер. Показано, что в зависимости от параметров предъявляемого электрического поля возможно наблюдать, как скопление траекторий вблизи его источника, так и избегание поля (в случаях более сильных напряженностей). Написана в среде MATLAB программа, позволившая более детально записывать и анализировать траектории движения электрочувствительных рыб в экспериментальном бассейне.

Разработан инженерный метод расчета, позволяющий достаточно точно и с наименьшими затратами времени оценить силовые и моментные характеристики двухсекционного бесконечного жесткого крыла. Некоторые основные положения метода представлены в настоящем отчете для двухсекционного крыла, как простейшей модели гибкого крыла. Рассмотрен вариант кинематических параметров движения крыла, когда по гармоническому закону изменяются линейные движения крыла и угол его наклона к горизонтальной оси при произвольном фазовом сдвиге между линейными и угловыми колебаниями. Приведен вариант формул для частного случая фазового сдвига, составляющего 900. Рассмотрены случаи чисто линейных и чисто угловых колебаний крыла. Дана сравнительная оценка тяги недеформированного и деформированного крыльев.

Построена математическая модель плоского жесткого крыла различного удлинения при больших амплитудах линейных и угловых колебаний и различных положениях его оси вращения. При создании модели использованы приближенные выражения для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка. Получены расчетные формулы для вычисления тяги в случае гармонических линейных и угловых колебаний при произвольном фазовом сдвиге между ними. Показано хорошее согласие результатов расчета по полученным формулам с известными численными решениями.

В 2011 году получены расчетные формулы для случая гармонических изменений линейных колебаний и угла атаки бесконечного крыла. С помощью полученных формул проведена оценка зависимости индуктивного сопротивления крыла от положения оси вращения, числа Струхаля и угла атаки. Установлено, что при расположении оси вращения в центре крыла индуктивное сопротивление имеет минимальное значение и увеличивается при смещении оси к передней и задней кромкам. В 2012 году получены расчетные формулы для случая гармонических изменений угла наклона бесконечного крыла и угла атаки. С помощью полученных формул проведена оценка зависимости индуктивного сопротивления крыла от положения оси вращения, числа Струхаля и углов наклона и атаки. Установлено, что при расположении оси вращения на передней кромке крыла индуктивное сопротивление имеет минимальное значение и увеличивается при смещении оси к задней кромке. В отчетном 2013 году получены расчетные формулы для оценки индуктивного сопротивления жестких крыльев треугольной и прямоугольной формы, моделирующих хвостовую лопасть дельфина, при гармоническом законе линейных колебаний и угле наклона крыла и при произвольном фазовом сдвиге между линейными и угловыми колебаниями. С помощью полученных формул произведена оценка индуктивного сопротивления жестких крыльев треугольной и прямоугольной формы, моделирующих хвостовую лопасть дельфина. Показано, что оптимальный фазовый сдвиг для треугольного крыла составляет угол, близкий к 100 градусам, а для прямоугольного – к 110 градусам (при постоянной скорости набегающего потока и расположении оси вращения крыла вблизи задней кромки). Оценки проведены при кинематических параметрах крыльев, близких к кинематическим параметрам хвостовой лопасти дельфина. Оптимальным здесь считается фазовый сдвиг, при котором индуктивное сопротивление крыла минимально. Проведены также оценки тяги и коэффициента полезного действия (КПД) крыльев. Показано, что тяга зависит от величины фазового угла и положения оси вращения крыла и составляет десятые доли Ньютона (при постоянной скорости набегающего потока, равной 4.3 м в сек). Максимум КПД прямоугольного крыла слабо зависит от положения оси вращения. Максимумы КПД треугольного и прямоугольного крыльев оказываются при различных положениях оси вращения. Максимум КПД треугольного крыла достигается при положении оси вращения вблизи 0.25 хорды от передней кромки. Максимум КПД прямоугольного крыла – при положении оси вращения вблизи задней кромки. Значения максимумов КПД прямоугольного и треугольного крыльев практически одинаковы (около 70 процентов) и заметно ниже значений КПД, полученных для бесконечного крыла. Последнее условие исключительно ценно, так как позволяет изучить пропульсивные свойства жестких крыльев, моделирующих хвостовую лопасть дельфина, в широком диапазоне фазовых сдвигов. Интересные результаты получены при ускоренном движении крыла, когда ускорение составляет 2.6 м в сек. за секунду в момент достижения мгновенной скорости 1.5 м в сек.. При ускоренном движении тяга треугольного и прямоугольного крыльев на порядок больше, чем при движении с постоянной скоростью и может достигать 5-6 Ньютонов. При этом КПД несколько меньше (около 60 процентов и тоже одинаков для треугольного и прямоугольного крыльев).

Проведены экспериментальные работы по исследованию траекторий движения электрочувствительных рыб при их ориентации в слабых электрических полях однородного и дипольного типов. Для регистрации положения рыбы в аквариуме использовалась видеокамера, программа обработки изображений, написанная в среде Matlab и компьютер. Показано, что в зависимости от параметров предъявляемого электрического поля возможно наблюдать, как скопление траекторий вблизи его источника, так и избегание поля (в случаях более сильных напряженностей). На китах белухах Delphinapterus leucas изучался временный сдвиг порогов (ВСП) после воздействия интенсивного шумового сигнала. Максимальный ВСП (более чем 60 дБ через 1.5 мин после окончания экспозиции шума) и наиболее длительное восстановление нормальной чувствительности (более 1 ч) вызывалось низкочастотными шумами с центральной частотой 11.2 и 22.5 кГц. При центральных частотах шума 45 и 90 кГц эффект подавления чувствительности снижался. Была отмечена существенная разница в степени влияния интенсивного шума между двумя подопытными животными.Получены расчетные формулы для оценки мощности, развиваемой жестким плоским крылом, при произвольном фазовом сдвиге между линейными и угловыми колебаниями. Полученные формулы могут быть использованы при проектировании плавниковых движителей.

The inductive reactance of a flat and rigid wing performing harmonic oscillations with a sufficiently large amplitude at an arbitrary position of the axis of rotation was estimated. In the plane problem, analytical expressions for the components of inductive reactance through the coefficients of hydrodynamicderivatives for harmonic variations in the angle of attack were obtained.

Построена математическая модель работы плоского жесткого крыла различного удлинения и формы при больших мплитудах линейных и угловых колебаний и различных положениях оси вращения крыла с использованием приближенных выражений для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка и кинематических параметров движения. Получены расчетные формулы для вычисления индуктивного сопротивления крыла в случае гармонических изменений углов наклона и атаки. Показано удовлетворительное согласие результатов расчета по полученным формулам с численным решением задачи.

Объектом исследования являются дельфины и рыбы. Цель работы – исследование акустических и движительных способностей дельфинов, а также электролокационных и коммуникационных способностей морских рыб. Проведено аналитическое сравнение систем тонических (а с морфологической точки зрения – ампулированных) и фазных (бугорковых) электрорецепторов морских и пресноводных слабоэлектрических рыб. Оба класса рецепторов включены в систему обработки электрокоммуникационных сигналов рыб и эффективным стимулом для каждого из них является разность потенциалов на сенсорном эпителия. Ампулярные рецепторы участвуют главным образом в системе обнаружения внешних электрических полей, не связанных своим происхождением с работой электрических органов (так называемая пассивная электроориентация), в то время как бугорковые – в системе активной электролокации. Анализ как морфологических, так и функциональных различий в системах этих двух классов электрорецепторов показывает, что их чувствительность к слабым электрическим полям определяется способами их иннервации и механизмами кодирования поступающей информации. Именно высокоразвитая и исключительно точная «настройка» электрорецепторов на амплитудные и частотные характеристики электрических сигналов обеспечивает слабоэлектрическим рыбам выполнение уникальных электролокационных и коммуникационных функций. Разработана методика, позволяющая с высоким временным разрешением отслеживать изменения чувствительности слуха китообразных (сдвиги слуховых порогов). Разработанная методика основана на применении метода неинвазивной регистрации слуховых вызванных потенциалов в сочетании с тест-сигналами в виде ритмических серий коротких тональных посылок. Получены расчетные формулы для оценки гидродинамических сил, производимых жестким плоским крылом, при произвольном фазовом сдвиге между линейными и угловыми колебаниями. Полученные формулы могут быть использованы при проектировании плавниковых движителей.

Выполнены оценки индуктивного сопротивления плоского и жесткого крыла, совершающего гармонические колебания достаточно большой амплитуды при произвольном положении оси вращения. В плоской задаче получены аналитические выражения для составляющих индуктивного сопротивления через коэффициенты гидродинамических производных при гармонических изменениях угла атаки.

С использованием приближенных выражений для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка и кинематических параметров движения построена математическая модель работы плоского жесткого крыла различного удлинения при больших амплитудах линейных и угловых колебаний и различных положениях оси вращения крыла. Получены расчетные формулы для вычисления индуктивного сопротивления в случае гармонических изменений угла атаки крыла. Показано удовлетворительное согласие результатов расчета по полученным формулам с численным решением задачи.

Объектом исследования являются дельфины и рыбы. Цель работы – исследование движительных способностей дельфинов, и электролокационных и коммуникационных способностей морских рыб. Основное внимание уделено моделированию хвостовой лопасти дельфина жестким крылом и оценка его индуктивного сопротивления. На звездочетах Uranoscopus bicinctus в отчетном году проведены длительные (более 2-х суток) видеонаблюдений, синхронных с аппаратурной записью разрядов (см.«Методика»), и впервые описаны элементы охотничьего поведения этих рыб. Впервые осуществлена регистрация акустических сигналов у рыбы-жабы Allenbatrachus grunnic. Зарегистрированы сигналы, по крайней мере, двух типов – одиночные залпы «ворчания» и серии акустических залпов. Получены расчетные формулы для оценки индуктивного сопротивления плоского жесткого крыла при гармоническом изменении углов наклона и атаки. Полученные формулы могут быть использованы при проектировании плавниковых движителей. Методом регистрации слуховых вызванных потенциалов получены данные о влиянии шума на чувствительность слуха и последующем восстановлении чувствительности у дельфина белухи в широком диапазоне интенсивности, частоты и времени экспозиции шума.

С использованием приближенных выражений для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка и кинематических параметров движения построена математическая модель работы плоского жесткого крыла различного удлинения при больших амплитудах линейных и угловых колебаний, а также различных положениях оси вращения крыла. Получены формулы для вычисления тяги, мощности и кпд в случае гармонических колебаний крыла. Показано хорошее согласие результатов расчета по полученным формулам с соответствующими известными численными решениями.

С использованием приближенных выражений для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка построена математическая модель гидродинамических характеристик плоского жесткого крыла различного удлинения при больших амплитудах линейных и угловых колебаний и различных положениях оси вращения крыла. Получены расчетные формулы для вычисления тяги, мощности и КПД в случае гармонических изменений углов наклона и атаки крыла. Показано хорошее совпадение результатов расчета по полученным формулам с известными экспериментальными данными.

Объектом исследования являются дельфины и рыбы. Цель работы – исследование движительных способностей дельфинов, и электролокационных способностей слабоэлектрических рыб. Основное внимание уделено моделированию хвостовой лопасти дельфина жестким крылом и оценка его индуктивного сопротивления. Выполнены экспериментальные исследования по обнаружению специализированной электрогенераторной активности у двух представителей семейства Uranoscopidae (Uranoscopus bicinctus и Uranoscopus affinis), обитающих в прибрежной полосе залива Нячанг Южно-Китайского моря (Вьетнам). Впервые зарегистрированы электрические разряды длительностью до 100 мс у U. bicinctus и до 300 мс у U. affinis. Разработана методика для определения чувствительности к шумовым воздействиям слуховой системы китообразных. Продемонстрирована полная работоспособность методики и готовность ее применения к исследованию слуха разных видов китообразных.

Для построения математической модели работы плоского жесткого крыла различного удлинения при больших амплитудах линейных и угловых колебаний и различных положениях оси вращения крыла использованы приближенные выражения для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка и кинематические параметры движения. Получены общие выражения для тяги, мощности и коэффициента полезного действия (КПД), развиваемых крылом, допускающие точное численное решение. Для оперативной оценки гидродинамических характеристик крыла получены расчетные формулы для трех кинематических режимов работы крыла: 1. Гармонических линейных и угловых колебаний крыла, 2. Гармонических линейных колебаний и угла атаки крыла и 3. Гармонических изменений углов наклона крыла и атаки. Полученные формулы позволяют относительно легко (с помощью обычного калькулятора) вычислять тягу, мощность и коэффициент полезного действия крыла. Результаты расчетов по полученным формулам проверены путем сравнения с результатами численных решений и экспериментальными данными, опубликованными в отечественной и зарубежной литературе. Проверка показала, что значения, рассчитанные по формулам, хорошо согласуются с теоретическими и экспериментальными результатами при углах атаки меньше 20-25 градусов. Эти ограничения обусловлены тем, что при выводе формул использовалось условие малости угла атаки

С использованием приближенных выражений для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка и кинематических параметров движения построена математическая модель работы плоского жесткого крыла различного удлинения при больших амплитудах линейных и угловых колебаний и различных положениях оси вращения крыла. Получены расчетные формулы для вычисления тяги, мощности и КПД в случае гармонических изменений амплитуды колебаний и угла атаки крыла. Показано хорошее согласие результатов расчета по полученным формулам с соответствующими известными численными решениями.

Объектом исследования являются дельфины, рыбы, ластоногие. Цель работы – исследование движительных способностей дельфинов, механизмов их коммуникации, взаимодействие нескольких частотных компонентов сложного звукового сигнала в слуховой системе дельфинов и электролокационных способностей слабоэлектрических рыб. Впервые экспериментально зарегистрированы электрические разряды у сома Parasilurus asotus. Разряды представляют собой монополярные импульсы длительностью 50-300 мс, что соответствует частотным характеристикам ампулированных электрорецепторов этих сомов. В результате исследований получены расчетные формулы для оперативной оценки индуктивного сопротивления жесткого крыла, аппроксимирующего хвостовую лопасть дельфина. Показано, что одновременное предъявление нескольких частотных компонентов звукового сигнала приводит к значительному подавлению реакций слуховой системы дельфина афалины на каждый из них. Степень подавления зависит от интенсивности компонентов и частотных интервалов между ними. Обнаружено, что расположение части ганглиозных клеток сетчатки некоторых китообразных и ластоногих в плотных группах (кластерах) приводит к значительному повышению разрешающей способности сетчатки по сравнению с равномерным распределением.

С использованием приближенных выражений для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка и кинематических параметров движения построена математическая модель работы плоского жесткого крыла различного удлинения при больших амплитудах линейных и угловых колебаний и различных положениях оси вращения крыла. Получены расчетные формулы для вычисления коэффициентов тяги, мощности и полезного действия в случае гармонических изменений амплитуды колебаний и угла наклона крыла к горизонтальной оси. Показано хорошее совпадение результатов расчета по полученным формулам с соответствующими известными численными решениями, а также экспериментальными данными.

Выполнены оценки индуктивного сопротивления плоского и жесткого крыла, совершающего гармонические колебания достаточно большой амплитуды при произвольном положении оси вращения. В плоской задаче для силы тяги и мощности получены аналитические выражения составляющих индуктивного сопротивления через коэффициенты гидродинамических производных.

Объектом исследования являются дельфины, рыбы. Цель работы – исследование движительных способностей дельфинов, механизмов их коммуникации, взаимодействие нескольких частотных компонентов сложного звукового сигнала в слуховой системе дельфинов и электролокационных способностей слабоэлектрических рыб. В результате исследований получены расчетные формулы для оперативной оценки гидродинамических сил и коэффициента полезного действия, развиваемых жестким крылом, аппроксимирующим хвостовую лопасть дельфина, Показано, что возникающая при стимуляции слуховой системы дельфина сложным сигналом последовательность вызванных потенциалов воспроизводит суммарную форму модулирующего сигнала, т.е. содержит частотные компоненты, соответствующие всем частотам модуляции. Показано также, что вне зависимости от контекста, индивидуальные сигналы афалин достаточно стереотипны и выделяются среди других типов тональных сигналов. впервые представлены экспериментальные результаты по обнаружению электрических разрядов у сомов Clarias anguillaris и Heterobranchus longifilis. В экспериментах на 32 особях африканского клюворыла Mormyrus kannume впервые выявлены реакции его электрогенераторной системы на предъявление слабых периодических электрических сигналов. Показано, что в результате такого рода воздействия распределение последовательностей межимпульсных интервалов может существенно отклоняться от равновероятного двояким образом: вероятность появления разряда электрического органа после прихода стимула либо увеличивается на интервале около 20 мс (так называемый «эхо-ответ»), либо уменьшается (эффект избегания).

С использованием приближенных выражений для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка и кинематических параметров движения построена математическая модель работы плоского жесткого крыла различного удлинения при больших амплитудах линейных и угловых колебаний в различных положениях оси вращения крыла. Получены расчетные формулы для вычисления тяги, мощности и КПД в случае гармонических изменений амплитуды колебаний и угла наклона крыла к горизонтальной оси. Показано хорошее согласие результатов расчета по полученным формулам с соответствующими известными численными решениями, а также экспериментальными данными.

Проведен критический анализ исследований гидродинамики дельфинов, рыб и ластоногих в мире за последние 70 лет. Показано в сравнительном плане развитие биогидродинамических работ в бывшем СССР, России и других странах (в том числе в США). В СССР большое внимание уделялось изучению тонкой структуры пограничного слоя дельфинов и ластоногих. Такой подход наиболее информативен при получении биогидродинамической информации. В западных странах и США таких исследований до сих пор не проводилось. Представлены математические преобразования, с помощью которых получен набор расчетных формул для оперативной оценки гидродинамических сил и коэффициента полезного действия, развиваемых крылом, моделирующим хвостовую лопасть дельфина.

С использованием приближенных выражений для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка и кинематических параметров движения построена математическая модель работы плоского жесткого крыла различного удлинения при больших амплитудах линейных и угловых колебаний и различных положениях оси вращения крыла. Получены расчетные формулы для вычисления тяги и подсасывающей силы в случае гармонических изменений углов наклона и атаки крыла. Показано хорошее согласие результатов расчета по полученным формулам с экспериментальными данными.

С использованием приближенных выражений для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка и кинематических параметров движения построена математическая модели работы плоского жесткого крыла различного удлинения при больших амплитудах линейных и угловых колебаний и различных положениях оси вращения. Выведены расчетные формулы для тяги и подсасывающей силы в случае гармонических изменений угла атаки крыла. Показано удовлетворительное согласие результатов расчета по полученным формулам с соответствующими известными численными решениями.

Объектом исследования являются дельфины, рыбы. Цель работы - изучение коммуникационных, слуховых и движительных способностей, морфологии слуховых органов дельфинов, электролокационных способностей слабоэлектрических рыб.В процессе работы проводились экспериментальные исследования морфологии слуховых органов, диаграмм направленности слуха дельфинов, икоммуникационного поведения группы дельфьнов и генегаторной и рецепторной функций электрических рыб. В результате исследований получены диаграммы моноуральной чувствительности слуха дельфинов, оценены факторы, влияющие на КПД хвостовой лопасти дельфина, показана возможность использования злектролокации в практических целях, выяснены морфологические особенносати и отличия слуха речных и морских дельфинов.

С использованием приближенных выражений для составляющих гидродинамических сил через коэффициенты аэродинамических производных первого порядка и кинематических параметров движения построена математическая модель работы плоского жесткого крыла различного удлинения при больших амплитудах линейных и угловых колебаний и различных положениях оси вращения крыла. Получены расчетные формулы для вычисления тяги и подсасывающей силы в случае гармонических изменений угла наклона крыла к горизонтальной оси. Показано хорошее согласие результатов расчета по полученным формулам с соответствующими известными численными решениями, а также экспериментальными данными.

Объектом исследования являются дельфины, рыбы, ластоногие. Цель работы - изучить коммуникационные и когнитивные способности дельфинов, поведение и кинематику их хвостовой лопасти, морфологию слуховых органов, электролокационные способности слабоэлектрических рыб. Обзор новейших исследований в области изучения сигнальных и движительных комплексов водных животных показал, что в работах зарубежных ученых расширяется набор видов исследуемых объектов. Задачи же исследований при этом остаются относительно простыми. Исследуются аудиограммы слуха разных видов в сравнительном плане. Причем аналогичные задачи в исследованиях российских ученых и ученых бывшего СССР решены на отдельных видах 20-30 лет назад. Полностью отсутствуют высоко технологичные исследования обтекания дельфинов и тонкой структуры их пограничного слоя.

Экспериментально изучена эхолокационная способность дельфинов афалин (Tursiops truncatus) в условиях воздействия широкополосного коррелированного и некоррелированного шума на органы слуха. Показано, что в таких условиях эхолокационные импульсы дельфина значительно изменяются: будучи стереотипными и широкополосными в отсутствие шумовой помехи, они приобретают колебательный характер (становятся в значительной степени узкополосными) при воздействии шу-ма. Изучены звуки и давление воздуха внутри дыхательной системы дельфина в процессе излучения им свистовых и импульсных сигналов. Получены данные, свидетельствующие в пользу гипотезы о пневматическом механизме генерации звуков дельфинами.

Рассмотрены две составляющие механизма формирования отрицательного градиента динамического давления колеблющейся хвостовой лопастью на теле активно плывущего дельфина. Оценка первой составляющей основана на учете влияния вихревой пелены, формирующейся в следе за колеблющейся лопастью. Второй - на представлении хвостовой лопасти как акустического диполя. Получены расчетные соотношения и проведены соответствующие вычисления. Показано, что суммарная доля отрицательного градиента давления, формирующегося в пределах тела дельфина колеблющейся лопастью, пренебрежимо мала по сравнению с градиентом давления, обусловленным колебаниями собственно тела.

На основе малоамплитудной теории тонкого тела и имеющихся экспериментальных кинематических данных оценена доля тяги, развиваемой собственно телом дельфина, в общей тяге, развиваемой телом и хвостовой лопастью совместно. Показано, что в случае потенциального обтекания тела животного тяга определяется лишь кинематическими характеристиками колебаний кромки хвостовой лопасти. В случае, когда имеет место вихреобразование на части тела за миделем, формируется дополнительное тяговое усилие, составляющее заметную долю в общей тяге.

Рассмотрена гидродинамическая задача о неустановившемся движении прямоугольного крыла конечного размаха в вязкой несжимаемой жидкости, когда на основное движение с постоянной скоростью накладываются поперечные и угловые колебания. Подъемная и подсасывающая силы крыла выражены через инерционные и циркуляционные составляющие. В случае периодических колебаний крыла получены оценочные соотношения для составляющих гидродинамических сил как в рамках малоамплитудной теории, так и при больших амплитудах колебаний. Представлены расчетные формулы. Показано, что оценки силы тяги, полученные на основании малоамплитудной теории, могут быть сильно завышенными (в 3-4 раза) по сравнению со значениями, рассчитанными с учетом фактора больших амплитуд. При больших амплитудах колебаний крыла гармоничность законов поперечных и угловых колебаний не обусловливает гармоничность изменения угла атаки, как это имеет место в случае малых значений амплитуд.

С помощью математической модели оценена пульсационная компонента скорости активного плавания дельфина под действием пульсирующей тяги. Показано, что она составляет доли процента. Результаты специально поставленного эксперимента подтвердили выводы теоретической модели. Даны рекомендации по выбору точки наблюдения на теле дельфина при измерении его скорости плавания.

Доказано, что ось вращения хвостовой лопасти дельфина расположена вблизи задней кромки лопасти (между 0,9 и 1,17 значения корневой хорды). Это положение оси вращения лопасти хорошо согласуется с теоретически предсказанным Лайтхиллом и By. Установлено, что хвостовая лопасть дельфина в процессе создания тяги заметно деформируется, особенно в верхнем и нижнем положениях. Сделан вывод, что применявшаяся до сих пор учеными разных стран методика оценки угла атаки хвостовой лопасти приводила к недостоверным результатам. Предложена новая методика оценки угла атаки хвостовой лопасти, основанная на том, что лопасть аппроксимируется тонким профилем (дужкой), теория обтекания которого хорошо изучена. Угол атаки оказался равен 3,4°в интервале скоростей плавания 2,1-3,3 м/с.

Описаны результаты изучения смачиваемости отдельных элементов оперения шести видов пингвинов, полученные с использованием измерения величины краевого угла смачивания на фотоотпечатках. Исследовано шесть категорий перьев: контурные и пуховые перья спины, контурные и пуховые перья живота, а также перья крыла и хвоста, по расположению сходные с маховыми и рулевыми перьями других птиц. Проведено более 9 тыс. измерений. Обнаружено, что у всех категорий перьев бородки I порядка смачиваются лучше, чем радиальные лучи. Обезжиривание практически не влияет на характер смачивания.

A critical analysis of the numerous works on dolphin swimming shows that several uncertainties led to incorrect conclusions concerning the estimates of dolphin drag coefficients. Original results on dolphin kinematics and hydrodynamics indicate the existence of a drag-reduction mechanism, caused by the formation of a negative pressure gradient along the body during active swimming. The mathematical model for this mechanism is presented.

Experiments verified that in periods of active echolocation, the sound pulses inside the nasal canal of a bottlenose dolphin either were absent or considerably weaker than outside this canal. In the right nasal canal, sounds were registered that were not heard from the outside. Apparently could be considered as internal noises accompanying the process of echolocation pulse generation. As a rule, they were narrow-band sounds, sometimes with an obvious amplitude modulation which is characterised by side frequencies, non-multiple to the main frequency. Practically all internal noises coincided in time with the process of echolocation. The presence of these sounds is evidence in favour of the hypothesis of a pneumatic mechanism of sound generation in dolphins.

Математически решена задача о распределении мгновенного значения динамического давления на теле активно плывущего дельфина с учетом формы тела. Показано, что мгновенное значение градиента динамического давления дважды за период колебания тела достигает весьма больших отрицательных величин, достаточных для изменения структуры пограничного слоя. Причем это явление тем заметнее, чем ближе к хвосту рассматриваемая точка. В средней части тела градиент давления по абсолютной величине минимален и слабо сказывается на характере обтекания животного. Сделан вывод, что турбулизация пограничного слоя на теле дельфина должна начинаться в средней его части. Анализ подтверждает существование по крайней мере одного механизма ламинаризации пограничного слоя на теле активно плывущего дельфина.

The recently proposed hypothesis on the great importance of cutaneous respiration for the total energy expense in cetaceans has been tested experimentally. The oxygen consumption was studied on two skin regions in live bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) at different water temperatures. It was shown that the oxygen consumption by the whole body surface of the dolphin at 18° did not exceed 0.4% of the total oxygen con¬sumption and at 14° did not exceed 0.1%. A conclusion is drawn that the hypothesis of «cutaneous respiration» of cetaceans is groundless.

The main problems of echolocation, orientation and communication behaviour of cetaceans and pinnipeds are considered with reference to the hydrodynamics of these animals. These problems are being investigated extensively both in this country and abroad. Some interesting results have been obtained: various type sound signal patterns have been studied in cetaceans as well as their formation and some mechanisms of underwater objects’ identification. The techniques of hydrodynamic boundary layer fine structure studies have been developed, and the patterns of the water flowing round the animal have been revealed for some pinniped and cetacean species under free-swimming conditions. However, some problems still call for further study. This primarily applies to the mechanisms of sound emission and adaptation of the animal’s acoustic system to environmental changes, the techniques of boundary layer formation analized by the animals under study.

Echolocational signals were recorded directly on the dolphin head by a specially designed tape-recorder and mini-hydrophones. The whole recording system (hydrophones and tape-recorder) was attached to the dolphin. The form of echolocational signals suggests the non-resonance mechanism of their generation. A principal scheme is proposed for the formation of impulses spreading towards the subject under location. A conclusion is drawn that vestibular air sacs and larynx do not participate in the generation of echolocational signals

The structure of boundary layer was experimentally studied both on the semimodel covered with the seal skin and the pure semimodel (without skin). The levels of rate and pressure pulsations, as well as the resistance coefficient were measured in the boundary layer. It was established that the hair cover promotes the increase of the bounary layer in thickness, the decrease of the level of rate pulsations in the range of frequencies from 1 to 10 kHz, and the decrease of resistance at the rate of flowing round from 8 to 10 m/sec.

Излагается сущность "парадокса Грея" и гипотезы Грея, предложенных им для объяснения парадокса, сущность которого состоит в том, что некоторым рыбам и дельфинам приписывается способность двигаться под водой со скоростью, необъяснимой запасом их мускульной энергии. Приводятся результаты экспериментов, поставленных на рыбах, дельфинах и модели рыбы, подтверждающих справедливость гипотезы Грея.

Исследована возможность использования пироэлектрического эффекта в акустике. Экспериментально установлено, что при некоторых условиях пироэлектрический способ регистрации звуковых волн на 2—3 порядка более чувствителен, чем пьезоэлектрический при равных размерах пиро- и пьезоэлементов. Применение пироэффекта возможно при разработке инфразвуковых микрофонов и тепловых приемников ультразвука. Пироэффект обязательно должен учитываться при градуировке инфразвуковых пьезоэлектрических гидрофонов акустическими методами.

Описано несколько конструктивных вариантов приемников пульсаций давления накладного типа, предназначенных для измерения флуктуаций давления в пограничном слое свободно плавающего дельфина. Приемники накладного типа могут быть использованы также для измерений на жестких подводных объектах. Чувствительность приемников пульсаций может быть от 0,1 до 30 мкв/бар, в зависимости от конструкции

The tasks of the new branch of science, biohydroacoustics, are analysed in the paper presented. On the basis of a study of the sounds emitted by more than 40 fish species it was stated that these sounds are caracteristic of individual fish species. This can be revealed by ear and pon acoustic analysis. Fishes were found to percieve the sounds emitted by them at short distances, to determine the direction to the source of the sound. ≪The sounds of feeding≫ and ≪the sounds of threat≫ for several fishes play the role of signals of attraction or threatening. The problems of practical application of the sounds emitted by fishes are analysed in the paper.

Описаны конструкция, технология изготовления и способы калибровки пьезоэлектрических миниатюрных приемников ультразвука. Основой приемника является платиновый шарик, оплавленный на конце платиновой проволочки диаметром 0,05 мм. На платиновый шарик наносится слой титаната бария. Затем шарик обжигается в пламени горелки. Изготовленный таким образом чувствительный элемент приемника присоединяется к торцу стеклянного капилляра пайкой в пламени горелки. Капилляр служит держателем приемника, а проволочка проходит внутри капилляра и служит внутренним электродом пьезоэлемента. Наружный электрод (слой серебра) наносится на внешнюю поверхность шарика и капилляра методом вжигания. Керамический слой поляризуется при напряженности поля около 20 кв/см. При максимальном размере чувствительного элемента 0,15—0,2 мм для поляризации достаточно напряжение от анодной батареи БАС-80. Собственная емкость чувствительного элемента около 15—20 пкф. Чувствительность приемников около 0,004—0,007 мкв/бар и не зависит от частоты в диапазоне частот от 1 до 10 Мгц с точностью 30%. Диаграммы направленности приемников круговые в плоскости, перпендикулярной к оси держателя. Приемники испытывались в импульсном режиме. Использовались импульсы длительностью 10 мксек и с частотой повторения 3 кгц.