CC BY
19
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 537.312.5; 535.371; 666.189.242; 532.527; 621.396.962
ЯВЛЕНИЕ ГИДРОФИЗИЧЕСКОГО ДИПОЛЬНОГО ПОЛЯ ПАМЯТИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ
ВОДНЫХ СТРУКТУР_
Поленин Владимир Иванович
Кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник OAO «Kgнцерн «НПО «Aвpopa», г. Санкт-Петербург DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2019.2.63.163
АННОТАЦИЯ
Целью публикации является обоснование гипотезы о наличии в морской среде своеобразного гидрофизического дипольного поля памяти молекулярных водных структур подтверждается наблюдаемостью области гидрофизических возмущений, прилегающей к подводному движущемуся объекту, включая ее выход на морскую поверхность, при освещении области в толще воды лазерным лучом и облучении поверхности моря над объектом сигналом РЛС. Рассматривается явление наблюдаемости с учетом одинаковой массовой ориентации диполей молекул воды в условиях морского течения под влиянием земного магнетизма, Используется известное свойство «памяти» молекулярных водных структур, состоящее в сохранении изменений этой ориентации, вызванной гидрофизическими возмущениями, значимое время порядка десятков минут. Выдвигается гипотеза о наличии в морской среде гидрофизического дипольного поля памяти молекулярных водных структур, возмущения которого движущимся подводным объектом обусловливают их наблюдаемость лазерным лучом и сигналом РЛС.
ABSTRACT
The purpose of the publication is justification of a hypothesis of existence in the marine environment of a peculiar hydrophysical dipolar field of memory of molecular water structures is confirmed by observability of the area of hydrophysical indignations adjacent to an underwater moving object, including its exit to a sea surface, when lighting the area in the thickness of water a laser beam and radiation of a surface of the sea over an object a signal of radar station. The observability phenomenon taking into account identical mass orientation of dipoles of molecules of water in the conditions of a sea current under the influence of terrestrial magnetism is considered, the known memories property of molecular water structures consisting in preservation of changes of this orientation caused by hydrophysical indignations, significant time about tens of minutes Is used. The hypothesis of existence in the marine environment of the hydrophysical dipolar field of memory of molecular water structures which indignations of a moving underwater object cause their observability a laser beam and a signal of radar station is made.
Ключевые слова: диполи, магнитное поле Земли, подводный движущийся объект, жидкие кристаллы-кластеры, луч лазера, люминесценция, излучение РЛС.
Keywords: dipoles of molecules of water, magnetic field of Earth, underwater moving object, liquid crystals clusters, laser beam, luminescence, radiation of radar station.
1. Современное понимание причинности наблюдаемости области гидрофизических возмущений от подводного движущегося объекта лучом лазера и сигналом РЛС.
Постановка задачи Рассматривается известное явление наблюдаемости области гидрофизических возмущений от подводного движущегося объекта при осуществлении:
- в подводной среде - лидарного зондирования путем лазерного излучения в сине-зеленой части спектра и получения сигнала обратного рассеяния приемником, включающим объектив и фотодетектор;
- в воздушной среде - лидарного зондирования подводной среды через поверхность и зондирования водной поверхности лучом РЛС.
Наблюдаемость гидрофизических возмущений водной среды, вызванных движением объекта, с применением лидара подтверждается рядом публикаций:
1. «... гидрофизические возмущения могут наблюдаться с помощью лидаров благодаря тому, что под их влиянием неоднородности распределения гидрооптических характеристик трансформируются в пространстве и во времени... Проведенные эксперименты подтвердили возможность дистанционной регистрации гидрофизических процессов» [20, с. 4.].
2. «Современные дистанционные лазерные методы визуализации и вычисления компонент скорости движения частиц в жидкости позволяют производить измерения. возмущений поля скорости, вызванные движением сферы в водной толще» [18].
3. «Применение разработанного в ГОИ мощного лазера на переходах атомов меди (530 нм) позволило создать систему глубоководного лазерного зондирования (ЛЗ), для получения информации о гидрооптических неоднородностях с глубин до 100 м... Такая система ЛЗ позволяет обеспечить оперативный поиск мест залегания турбулентных полей» [3].
Что касается реальности лидарного зондирования гидрофизических возмущений поверхности моря и подводной среды через поверхность, то она подтверждается следующими публикациями:
1. В работе [20, с. 4]: «...применение лидарных систем, установленных на авиа- и спутниковых носителях, значительно повышает производительность обследования акваторий».
2. Авиационные «лидары широко применяются при изучении и исследовании Мирового океана. Они используются. для изучения характеристик морского волнения, проявлений на поверхности процессов, происходящих в глубине океана» [23].
Радиолокационная наблюдаемость области гидрофизических возмущений от подводного движущегося объекта на поверхности моря подтверждается следующими публикациями:
1. «У исследований подводного обнаружения с использованием радара долгая история. Бернуллиевый «максимум» - пример возмущения, вызванного субмариной, распространяющегося по вертикали. Поток вокруг корпуса проявляется на поверхности как след Келвина» [31].
2. Известны свидетельства об имевшейся практике радиолокационного поиска подводных лодок в подводном положении по образуемым ими при движении возмущениям надводной среды [22, 26].
3. В публикации [30] «Представлено моделирование следов, возбуждаемых погруженным телом, в радиолокационных изображениях с высоким разрешением радара с синтезированной апертурой (SAR)».
Итак, наблюдаемость области
гидрофизических возмущений от подводного движущегося объекта при осуществлении лидарного зондирования водной среды и зондирования водной поверхности лучом РЛС подтверждается рядом публикаций.
По поводу физики явления наблюдаемости гидрофизических возмущений в публикациях [7, 18, 20, 22, 27, 31], современные взгляды на природу
наблюдаемости области гидрофизических возмущений от подводного движущегося объекта сводятся:
а) лазерным лучом - к влиянию гидрооптических показателей рассеяния, без указания физической причины наблюдаемости области гидрофизических возмущений, но с констатацией того, что «единого мнения о закономерностях такой связи до сих пор нет»;
б) сигналом РЛС - к турбулентности, «горбу Бернулли», следу Кельвина, повышенным конвективным ячейкам и модуляции ряби на морской поверхности, с акцентом на профильный характер их проявления и регистрации как неровностей на поверхности воды.
Не отрицая правомерность этих выводов и заключений, а также с учетом заключений о том, что причины наблюдаемости области гидрофизических возмущений с применением лидаров и РЛС достоверно не установлены, в статье ставится задача обосновать утверждение о том, что одной из основных причин наблюдаемости области гидрофизических возмущений от подводного движущегося объекта лучом лазера и сигналом РЛС является дипольная природа явления обратного рассеяния диполями жидких кристаллов-кластеров воды, единая для обоих средств и способов наблюдения. Это знание является новым и в научных публикациях не встречается. 2. Явления, сопровождающие лазерное излучение в условиях стационарной морской среды
Факт 1. Известно, что лазерный луч световых волн небольшого частотного диапазона (от инфракрасного до ультрафиолетового) создает в воде явление люминесценции [10, с. 14-22], вызванной эффектом обратного рассеяния.
Современный взгляд, связанный с дипольной природой молекул воды, объясняет это явление тем, что молекулы воды являются электрическими диполями, которые при воздействии электрического поля света лазера проявляют свойство поглощения-излучения [11, 12, 14, 15] (рис. 1).
Молекула воды
+)
0
о
Диполь
V - вектор электростатической напряженности поля диполя
Рисунок 1. Молекула воды - диполь
Воды океанов и морей находятся в непрерывном движении, обусловленном геофизическими океаническими и морскими, ветровыми и приливо-отливными течениями [4, 6].
Поскольку диполь молекулы воды находится в движении, обусловленном морским (океанским)
течением, то под влиянием магнитного поля Земли на оба заряда диполя (Н - положительный, О -отрицательный) действует сила Лоренца - сила воздействия магнитного поля на движущуюся в нем точечную заряженную частицу [5, 8, 14, 21] (рис. 2).
Определение направления действия силы Лоренца по правилу левой руки
Линии магнитного поля Земли Э-Л/ направлены к нам
Направление стационарного течения
® ® ® ®
® ® ® ®
® ® Л ®
¿у Диполь
V
астягивающие силы Лоренца
Итоговая ориентация диполя молекулы воды
Рисунок 2. Пространственная ориентация диполя молекулы воды во внешнем магнитном поле Земли в условиях стационарного течения, пересекающего линии магнитного поля
Направления действия силы Лоренца на положительный и отрицательный заряды диполя противоположны. Поэтому в каждой точке земной поверхности в магнитном поле Земли существует только одно устойчивое положение (пространственная ориентация) диполя, объясняемое действием этой силы в данной точке.
Итак, одинаковая массовая ориентация диполей молекул воды в области стационарного морского (океанского) течения под влиянием земного магнетизма представляется безусловной.
Факт 2. Свободные, не связанные в ассоциаты, молекулы воды присутствуют в воде лишь в очень небольшом количестве. В основном же вода - это совокупность беспорядочных ассоциатов и «водяных кристаллов», где количество связанных в водородные связи молекул может достигать сотен и даже тысяч единиц [29].
Современная модель воды, названная кластерно-фрактальной моделью [13], включает свободные молекулы и их ассоциаты (около 60% объема воды), а также жидкие кристаллы -супермолекулы (кластеры), которые являются стабильным, долго живущим структурным элементом водной среды (около 40% объема воды).
В условиях стационарного морского течения, при движении морской воды поперек магнитных силовых линий земного магнитного поля, векторы статических электрических полей всех свободных молекул-диполей, их ассоциат и жидких кристаллов-кластеров имеют одинаковую пространственную ориентацию [11, 17], что и объясняет предсказанное еще Фарадеем наличие в океане токов, вызванных простой индукцией. При горизонтальном направлении магнитных силовых линий магнитного поля Земли (в районе экватора) векторы статических электрических полей диполей морской воды будут направлены вертикально: для восточного течения - вверх (рис. 3), для западного течения - вниз.
Известно, что ассоциаты и жидкие кристаллы-кластеры в силу ориентированного смещения в них электрических зарядов также обладают свойствами диполей [16]. Очевидно, что ориентация этих интегральных диполей будет совпадать с ориентацией диполей молекул воды.
Итак, одинаковая массовая ориентация диполей жидких кристаллов-кластеров в области стационарного морского (океанского) течения под влиянием земного магнетизма представляется безусловной.
Линии магнитного поля Земли Э-М направлены к нам
Рисунок 3. Одинаковая пространственная ориентация диполей молекул воды в толще водной среды и на поверхности моря в условиях стационарного морского течения восточного направления
на Экваторе
Факт 3. Поскольку, в условиях стационарного морского (океанского) течения, под влиянием магнитного поля Земли векторы
электростатической напряженности Е всех
1 1 диполя
свободных молекул-диполей, их ассоциат и жидких кристаллов-кластеров имеют одинаковую пространственную ориентацию, то вдоль луча лазера интенсивность поглощения-излучения, т. е. люминесценции, будет неизменной [19].
При упорядоченной ориентации атомов и молекул, интенсивность поглощения-излучения в результате взаимодействия с лучом лазера
оказывается неодинаковой по различным направлениям, определяемая углом а между вектором электростатической напряженности Ёдиполя и плоскостью поляризации луча лазера, что порождает явление анизотропии (анизотропности) (от др.-греч. - неравный и
тропой - направление) - различия свойств среды в различных направлениях внутри этой среды.
В некотором произвольном направлении эта интенсивность характеризуется диаграммой направленности инициируемого поглощения-излучения (рис. 4).
Лазерный луч направлен от нас
е
кЕ.
Е
эл. поля лазера
Диаграмма
направленности
инициируемого
поглощения-
излучения
Направление инициации поглощения-излучения (след плоскости поляризации луча лазера)
Рисунок 4. Индикатрисса излучения и диаграмма направленности/ инициируемого поглощения-
излучения диполя молекулы воды
Направление инициируемого поглощения-излучения совпадает с направлением вектора Езл
ряже] (рис. 5).
зл.поля мазера
напряженности электрического поля луча лазера, лежащего в плоскости поляризации лазерного излучения
Линии магнитного поля Земли Э-М направлены от нас
Е
диполя
и.
© © © ©
© © © ©
© © © ©
зл. поляллазера
Направлен; ламина| темени
п/2-а
Рисунок 5. Схема пространственной ориентации вектора электростатической напряженности
диполя и плоскости поляризации луча лазера
В целях пояснения физики явления целесообразно, по аналогии с понятием анизотропии (анизотропности), ввести понятие путевой анизодромии (анизодромности) (от др.-греч. - неравный и 5роцо^ - путь, дорога) -
различия свойств среды вдоль направления луча внутри этой среды.
В условиях стационарного морского течения и воздействия магнитных силовых линий магнитного поля Земли ориентация диаграммы направленности инициируемого поглощения-излучения диполей будет одинаковой для всех молекул воды. Следовательно, она сохранится одинаковой и в ассоциатах, и в жидких кристаллах-кластерах.
Поскольку в условиях стационарного морского течения и воздействия магнитных силовых линий магнитного поля Земли ориентация диаграммы направленности инициируемого поглощения-излучения диполей молекул воды, ассоциат и жидких кристаллов-кластеров будет неизменной, то вдоль направления луча лазера будет иметь место явление путевой изодромии.
Следствие. В условиях стационарного морского течения и воздействия магнитных силовых линий магнитного поля Земли, сигнал обратного рассеяния, принимаемый фотодатчиком
лазера, будет иметь по трассе луча стабильный уровень с малыми случайными колебаниями, обусловленными тепловыми, гидрофизическими, биологическими и иными случайными факторами, при закономерном уменьшении амплитуды по мере увеличения расстояния за счет рассеяния излучения. Этот вывод полагается безусловным.
Что касается изменения показателя поглощения океанской воды, то его принято считать тем же, что и у чистой воды [25]. 3. Явление кластерно-дипольной природы наблюдаемости области гидрофизических возмущений от подводного движущегося
объекта и по его следу Факт 4. В условиях гидрофизических возмущений, возникающих в области обтекания подводного движущегося объекта, ориентация свободных молекул-диполей, их ассоциат и жидких кристаллов-кластеров в пространстве изменяется.
Природа обтекания подводного движущегося объекта такова, что вокруг него слои воды изменяют свое направление или ориентацию в пространстве, а вслед за объектом образуются симметрично расположенные вихри [24, 26] (рис. 6).
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 6 (63), 2019_41
Векторное цветное поле скоростей воды при обтекании цилиндра
Направления слоев жидкости и симметричные вихри при обтекании подводного
движущегося объекта Рисунок 6. Гидрофизические явления при обтекании подводного движущегося объекта
По мере поочередного отрыва вихрей они располагаются сзади по следу подводного движущегося объекта и постепенно ослабевают по причине потерь из-за вязкости воды.
В указанных областях обтекания подводного движущегося объекта, в силу вязкости воды, имеет место послойное, приблизительно повторяющее конфигурацию слоев, изменение пространственной ориентации диполей молекул воды (рис. 7).
Линии магнитного поля Земли направлены к нам
6 «1 ®
6 «1 ®
» ®
Область стационарного морского течения
Движущийся объект-
Область возмущений -в окрестностях объекта
Рисунок 7. Пространственная ориентация диполей молекул воды в условиях стационарного морского течения и в области гидрофизических возмущений от подводного движущегося объекта
Известно, что после снятия возмущений свободные диполи молекул воды и их ассоциаты восстанавливают нарушенную пространственную ориентацию относительно магнитного поля Земли за короткое время (релаксации) порядка 10-12 секунд [9, 13]. Поэтому, независимо от масштабов и интенсивности гидрофизических возмущений, ориентация этих диполей будет сохраняться согласно правилу Лоренца, а «знание» причинности наблюдаемости гидрофизических возмущений их влиянием на ориентацию молекул является неверным.
Что же касается диполей жидких кристаллов-кластеров, то после окончания возмущающего
гидрофизического воздействия они вновь ориентируются магнитным полем Земли лишь через 30-40 минут [9, 13], что характеризует устойчивость явлений гидрофизических возмущений от подводного движущегося объекта.
Утверждение: Устойчивость измененной пространственной ориентации молекулярных водных структур - жидких кристаллов-кластеров, вызванной гидрофизическими возмущениями и сохраняющейся в течение значимого времени порядка десятков минут, представляет собой свойство «гидрофизического дипольного поля памяти молекулярных водных структур».
Следствия:
1) В области водной среды, прилежащей к подводному движущемуся объекту, векторы электростатической напряженности диполей жидких кристаллов-кластеров будут изменять направление в соответствии с гидродинамической ориентацией слоев и вихрей, создаваемой подводным движущимся объектом.
2) Вызванные внешними возмущениями, изменения направлений векторов электростатической напряженности диполей жидких кристаллов-кластеров, составляющих свыше 40% общего объема воды, сохранятся в каждом сечении области гидрофизических возмущений в течение десятков минут с момента их образования.
3) При пересечении лучом лазера этой области гидродинамических возмущений, прилегающей к подводному движущемуся объекту и по его следу, слои измененной ориентации и вихри в области гидрофизических возмущений обусловят, в соответствии со своей структурой и ориентацией, флуктуацию обратного рассеяния, т.е. будет иметь место явление путевой анизодромии.
4) Уровень сигнала, принимаемого фотодатчиком лазера по трассе луча в пределах области гидрофизических возмущений, прилегающей к подводному движущемуся объекту, и по его следу, приобретет характер случайных колебаний в соответствии с гидродинамической структурой и ориентацией слоев и вихрей, что
зр
соответствует дистанционной регистрации гидрофизических возмущений, то есть наблюдаемости области, прилегающей к подводному движущемуся объекту, при ее освещении лучом лазера.
Новое знание 1: Установление явления причинности наблюдаемости области
гидрофизических возмущений, прилегающей к подводному движущемуся объекту, при освещении области в толще воды лучом лазера как следствие проявления «гидрофизического дипольного поля памяти молекулярных водных структур». 4. Явление дипольно-кластерной природы наблюдаемости области гидрофизических возмущений от подводного движущегося объекта и по его следу на поверхности моря Факт 5. Исходя из доступных источников, наиболее глубоко явление возбуждения гидрофизических возмущений на поверхности моря при обтекании подводного движущегося объекта (шара) исследовано в работе [2]. Предложено новое решение задачи определения возвышения свободной поверхности жидкости (корабельной волны). Облик геометрических форм возмущений поверхности воды, характерных для реалистичных значений числа Фруда
где V - скорость движения, Н -глубина погружения шара, представлен на рис. 8.
2 1 о -1 -2 -3
Направление движения объекта
«Г*2/*3 0
-0.025 -0.050 -0.075 -0 100
хШ
-2
-4
-6
-4
-2
¿•А2/*3
Г ■0.2
0
-0.2
> -0.4
Оси: х - по направлению, у - поперек движения объекта, z - вертикально вверх; а - радиус шара; С - глубина профиля поверхности
Рисунок 8. Профиль подводных гидрофизических возмущений и поверхностной корабельной волны в области подводного движущегося объекта и по его следу при различных значениях числа Фруда
Похожие результаты опубликованы в статье
[28].
Таким образом, при обтекании водой подводного движущегося объекта, зоны гидрофизических возмущений возникают и на поверхности моря.
Очевидно, что поверхностный слой воды в этих зонах будет содержать жидкие кристаллы-кластеры с пространственной ориентацией диполей, определяемой воздействием
гидрофизических возмущений, достигающих поверхности воды. Более того, в силу явления
Р=0.45
испарения в воздушном слое над поверхностью воды, жидкие кристаллы-кластеры будут содержаться и в парах воды, а потому явление распространения аналогичной пространственной ориентации будет иметь место и в воздушной среде.
Известно, что «кластеры воды на границах раздела фаз (жидкость-воздух) выстраиваются в определенном порядке, при этом все кластеры колеблются с одинаковой частотой, приобретая одну общую частоту, более высокую, чем характерна для отдельных диполей... Установлено, что частота колебаний кластера и, соответственно, частота электромагнитных колебаний... равна ЕР.)
6,79 109 Гц, то есть длина волны в свободном пространстве должна составлять X = 4.4 см» [12]. В этом тексте в [12] ошибочно указан результат расчета длины волны X = 14,18 мм.
В публикациях [15, 16] приведены сведения о дипольно-кластерной модели молекулярной структуры воды и ее радиофизических резонансных свойствах. Показано, что при тщательном исследовании с помощью метода трансмиссионно-резонансной КВЧ/СВЧ
радиоспектроскопии частотных диапазонов от 0,1 до 150 ГГц, обнаружены «транс-резонансные» волны на частотах 1, 65, 130 ГГц и некоторых других (рис. 9).
Резонансы 2
ИК
ММ дмх,г„
Кривые соответствуют: 1 - тепловому возбуждению, 2 - воздействию внешних полей и излучений, 3 - люминесцентному излучению; Хг, Хг „ - резонансные длины волн Рисунок 9. Спектральная плотность энергии Е(Х) и энтропии Б(Х) излучения водной среды
Транс-резонансное состояние водной среды реализуется и на других кратных гармониках, на двух сериях частот вблизи 200, 250, 300 ГГц и, соответственно, 195, 260, 325 ГГц и т. д., вплоть до 103 ГГц. Причем, при возбуждении водной среды на одной из указанных частот, возбуждение распространяется и на смежные «трансрезонансные» частоты, что можно объяснить превалированием дипольных связей в сравнении с водородными и наличием в водной среде кристаллов-кластеров различной структуры. Выявленное явление люминесценции в радиодиапазоне получило название
«радиоволновой люминесценции». Таким образом, подтверждаются характеристики резонансного излучения, приведенные в [12].
Известно, что параметры электромагнитного излучения сантиметрового диапазона
используются в практической радиолокации, конкретно, в навигационных РЛС, в РЛС поиска воздушных и надводных целей и в РЛС управления оружием [1]. Следовательно, облучение поверхности моря поляризованным сигналом РЛС будет сопровождаться явлением обратного рассеяния, уровень которого определяется углом
между вектором напряженности электрического поля луча РЛС и векторами электростатической напряженности диполей свободных молекул, их ассоциат и жидких кристаллов-кластеров.
В зонах гидрофизических возмущений, выхода на поверхность слоёв воды и вихрей с измененной в пространстве ориентацией диполей жидких кристаллов-кластеров должно наблюдаться явление хаотического изменения обратного отражения электромагнитного излучения РЛС. Это, в свою очередь, должно вызвать бликовые эффекты на экране РЛС, которые контуром и яркостью должны соответствовать контурам области возмущений и их интенсивности, т. е. полезному сигналу, что является индикатором обнаружения подводного движущегося объекта.
Новое знание 2: Установление явления причинности наблюдаемости области
гидрофизических возмущений, прилегающей к подводному движущемуся объекту, при облучении поверхности моря над объектом сигналом РЛС как следствие проявления «гидрофизического дипольного поля памяти молекулярных водных структур», достигающего поверхности воды (рис. 10).
Линии магнитного поля Земли Б-И направлены к нам
® ® ® ®
Область возмущений, ® ® ® ®
достигающих ® @ ®> ®
поверхности моря
Область возмущений в окрестностях объекта
Движущийся объект
Область стационарного морского течения
Рисунок 10. Пространственная ориентация диполей молекул воды и жидких кристаллов-кластеров в толще водной среды и на поверхности моря в условиях стационарного морского течения и в области гидрофизических возмущений от подводного движущегося объекта
Итоговое новое знание: В целом имеет место установление явления единой причинности наблюдаемости области гидрофизических возмущений, прилегающей к подводному движущемуся объекту, при освещении области в толще воды лучом лазера и облучении поверхности моря над объектом сигналом РЛС как следствие проявления «гидрофизического дипольного поля памяти молекулярных водных структур». Установление явления единой причинности наблюдаемости, подтвержденное опытными данными, отвечает требованиям квалификации открытия.
В заключение необходимо отметить, что природная объективность этого явления подтверждается следующим заключением, сходным по содержанию: «Обнаружена люминесценция водных и биологических сред в радиодиапазоне. Люминесценция наблюдается в ДМ диапазоне при воздействии на среды ММ радиоволн, оптического излучения Не-№ лазера, магнитного и электрических полей... Источником радиоволновой люминесценции являются резонансные молекулярные колебания
водосодержащих сред и негэнтропийные переходы, вызываемые синхронизацией колебаний и пространственной анизотропией молекулярных структур под влиянием внешних воздействий. Возникшая ориентационная анизотропия приводит к пространственной анизотропии собственных резонансных излучений молекулярных водных структур и концентрации излучения в преимущественном направлении» [15].
Замечательное свойство всех открытий состоит в методологической прокладке дороги инновационного развития по соответствующему направлению. Открытие свойства единой причинности рассматриваемых значимых явлений позволяет констатировать наличие в морской среде своеобразного «гидрофизического дипольного поля памяти молекулярных водных структур» и
использовать его для обнаружения подводных движущихся объектов, что позволит получить существенный эффект путем расширения номенклатуры средств подводного наблюдения при осуществлении практической деятельности в Мировом океане.
Практическая значимость предполагаемого открытия обусловливается появлением возможности, для обеспечения наилучшей чувствительности к выявлению аномалии, регулирования уровня сигнала обратного рассеяния при освещении области в толще воды лучом лазера и облучении поверхности моря над объектом сигналом РЛС за счет управляемого изменения ориентации плоскости поляризации излучения с учетом местных условий - направления течения и угла магнитного склонения.
Литература
1. Активные и пассивные радиотехнические средства в системе наблюдения за обстановкой в интересах корабельной группы / С.Ю. Иванов, В.М. Баишев, В.А. Попов // Морская радиоэлектроника. - СПб: 2013, №1 [43] (март 2013 г.).
2. Аржанников А. В., Котельников И. А. Метод решения нестационарной задачи о возбуждении корабельных волн подводным объектом // Новосибирский государственный университет. - URL: http://www.phys.nsu.ru/vest-nik/catalogue/2015/04/Vest-
nik_NSU_15T10V4_p43_p59.pdf. - Дата обращения 20.11.2018.
3. Гольдин И.Д., Утенков Б.И., Эмдин В.С. Гидрооптические системы контроля параметров морской среды. - СПб: «Морская радиоэлектроника», №3 [3], декабрь 2002 г.
4. Движение в Мировом океане. http://www.activestudy.info/dvizhenie-v-mirovom-okeane // Зооинженерный факультет МСХА. http://www.activestudy.info/dvizhenie-v-mirovom-okeane/. - Дата обращения 20.11.2018.
5. Долженко А. О некоторых явлениях при движении диполя в магнитном поле. - URL: http://alex-dolzhenko. ru/index.php?option=com_ content&view=article&id=397:o-nekotorykh-yavleniyakh-pri-dvizhenii-dipolya-v-magnitnom-pole&catid= 14&Itemid=40 - Дата обращения 07.07.2018.
6. Доронин Ю. П. Физика океана. Учебник для специальности «Океанология». - СПб: СПбГУ, 2010. - 236 с.
7. Достижения отечественных ученых и инженеров в области создания гидрофизических средств освещения подводной обстановки / Родионов А.А., Брамсон М.А., Ермош В.К., Скопин Н.А. // Монография «Роль российской науки в создании отечественного подводного флота» // Рос. акад. наук; под общ. ред. А.А. Саркисова. — М.: Наука, 2008. — 656 с. С. 633-644.
8. Жданов Л. С., Жданов Г. Л. Физика для средних специальных учебных заведений: Учебник. —4-е изд., испр. —М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. — 512 с. - С. 385.
9. Зенин С.В., Тяглов Б.В. Гидрофобная модель структуры ассоциатов молекул воды. //Журн. Физ.химии.- 1994.-Т.68.-№4.-С.636-641.
10. Константинова-Шлезингер М.А. Люминесцентный анализ. - М.: Физматгиз, 1961. -401 с.
11. Магнитные и электрические явления в океане. - URL: http://www.activestudy.info/magnitnye-i-elektricheskie-yavleniya-v-okeane / Зооинженерный факультет МСХА. - Дата обращения 05.11.2018
12. Мосин О.В. О собственном излучении кластерной системы воды. - URL: http://www.o8ode.ru/article/water/owniz.htm. - Дата обращения 13.05.2018.
13. Мосин О.В. Обладает ли вода структурой? - URL: http://www.o8ode.ru/article/energo/water_structure.ht m. - Дата обращения 04.07.2018.
14. Основы физики воды / Антонченко В.Я., Давыдов А.С., Ильин В.В.; Отв.ред. Бродин М.С.; АН УССР. Институт теоретической физики. — Киев: Наук. Думка, 1991, — 672 с.,
15. Петросян В.И. Радиоволновая люминесценция воды и биосред / Саратовское отделение Института радиоенерии и электроники РАН. - URL: radiovolnovaya-lyuminescenciya-vody-i-biosred.pdf. - Документ с сайта aquatone.su.
16. Петросян В.И. и др. Резонансные свойства и структура воды / В.И. Петросян, О.В. Бецкий, А.В. Майбородин, С.А. Дубовицкий, С.В. Власкин, А.В. Благодаров, А.Н. Мельников // Компания «Проект «Новые технологии» (P.N.T.)», ИРЭ РАН, Медико-техническая ассоциация «МТА-КВЧ», Центральный НИИ измерительной аппаратуры (ЦНИИИА). - URL: http://xn--80ad1amf7a4b.net/book/rezonansnye-svoystva-i-struktura-vody.pdf. - Дата публикации 15.10.2010.
17. Показеев К.В., Чаплина Т.О., Чашечкин Ю.Д. Оптика океана: Учебное пособие. - М.: МДКС Пресс, 2010. - 216 с. - СС. 19-25.
18. Полетаева M.A. Экспериментальное исследование гидрофизических возмущений поля скорости, вызванного движением подводного объекта сферической формы, методом объемных измерений II 13-я Всероссийская конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» II ФГУП «Крыловский государственный научный центр». - СПб: Институт океанологии им. П.П. Ширшова РAH (Санкт-Петербург).
19. Поляризованная люминесценция II Большая Российская энциклопедия: электронная версия!/. - URL: https:IIbigenc.ruIphysicsItext/3156836. - Дата обращения 15.09.2018.
20. Родионов M.A. Исследование возможностей лидарной диагностики гидрофизических полей на основе гидрологических и гидрооптических измерений в северных морях России. - Aвтореф, дисс. канд. физмат, наук. - СПб. 2012. - 27 с., Родионов M.A. Исследование возможностей лидарной диагностики гидрофизических полей на основе гидрологических и гидрооптических измерений в северных морях России. - Aвтореф. дисс. канд. физмат. наук. - СПб: 2012. - 27 с.
21. Смык A^. Физика. Часть 2. Электромагнетизм: Курс лекций ИМоск. гос. ун-т печати. - Москва: МГУП, 2007. - 160 с.
22. Тимохин A.C В море им не спрятаться. О радиолокационном обнаружении подводных лодок. Сайт Око планеты. URL: https://oko-planet.su/politik/politikarm/464541-v-more-im-ne-spryatatsya-o-radiolokacionnom-obnaruzhenii-podvodnyh-lodok.html. - Дата обращения 20.11.2018.
23. Фейгельс В.И. Оптимизация параметров лидаров для дистанционного лазерного зондирования океана и континентального шельфа: автореферат дис. к.ф.-м.н.: 05.27.03; 11.00.08 I Ленингр. ин-т точной механики и оптики. - Л.: 1991.- 19 с.
24. Чижиумов С.Д. Основы гидродинамики. -Kомсомольск-на-Aмуре: ГОУВПО «KнAГТУ», 2007. - 106 с. - С. 87.
25. Шифрин К.С. Введение в оптику океана. -М.: Гидрометеоиздат, 1983. - 280 с. - С. 71.
26. Шорыгин О.П. Свободные кольцевые вихри в жидкости II Ученые Записки ЦAГИ, том IV, 1973 №4. - С. 48-56.
27. DTIC ADB228588: A Review of NIDAR / Merrill I. Skolnik // Radar Division. - April 1975. -URL: https://archive.org/de-tails/DTIC_ADB228588/page/n1. - Дата обращения 12.10.2018.
28. Parameterization of the Near-Field Internal Wave Field Generated by a Submarine / James W. Rott-man , Kyle A. Brucker, Douglas Dommermuth, Dave Broutman // 28th Symposium on Naval Hydrodynamics Pasadena, California, 12-17 September 2010. -
URL:
https://www.researchgate.net/publication/266619540. - Дата обращения 30.12.2018.
29. Rustum Roy, W.A. Tiller, Iris Bell, M. R. Hoover. The Structure Of Liquid Water; Novel Insights From Materials Research; Potential Relevance To Homeopathy // Materials Research Innovations, vol. 9, issue 4, December 2005, pp. 577-608. - URL: https://www.researchgate.net/publica-tion/252170362_The_Structure_Of_Liquid_Wa-ter_Novel_Insights_From_Materials_Research_Poten-tial_Relevance_To_Homeopathy. - Дата обращения 20.11.2018.
30. Simulation of synthetic aperture radar imaging of dynamic wakes of submerged body / Peng Liu,
Ya-Qiu Jin // Journals & Magazines: IET Radar, Sonar & Navigation. Volume: 11, Issue: 3. - Р. 481 - 489. -URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/7887099. -- Дата публикации: 24.04.2017.
31. Tunaley J.K.E. The Bernoulli Hump Generated by a Submarine. - URL: http://www.london-rese-arch-and-development.com/Bernoulli-Hump.pdf. -Дата обращения 01.03.2015.
^^'•Подтверждаю согласие на
опубликование статьи в Интернете (в системе РИНЦ или на сайте издания).
Автор: 09 июня 2019 г. В. Поленин
МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАТЕЛЯ ЧАСТИЧНЫХ ОСТАТКОВ УСТРОЙСТВА
ПРИВЕДЕНИЯ ПО МОДУЛЮ_
ЭдЫбеккызы Сайран1 Айтхожаева Евгения Жамалхановна2 Тынымбаев Сахыбай3
'Магистр военного дела и безопасности, инженер
2Канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник
3Канд. техн. наук, научный руководитель проекта Алматинский Университет Энергетики и Связи, гАлматы, Казахстан
DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2019.2.63.167
АННОТАЦИЯ
Разрабатывается структура быстродействующего устройства приведения по модулю с оптимальными аппаратными затратами. Выполняется разработка принципиальной схемы устройства в САПР Quartus Prime Lite Edition. Приводятся результаты моделирования формирователя частичных остатков - основного блока устройства приведения по модулю. Временное моделирование устройства подтверждает его высокое быстродействие: Fmax=68, 77МГц.
ABSTRACT
A structure for a high-speed modular reduction device, which has optimal hardware costs, is being developed. The schematic diagram of the device is implemented in CAD Quartus Prime Lite Edition. The simulation results of the partial remainder former that is the main unit of the device for modular reduction, are presented. The time modeling of the device confirms its speed: Fmax = 68.77 MHz.
Ключевые слова: асимметричный криптоалгоритм, приведение по модулю, моделирование.
Keywords: asymmetric cryptoalgorithm, modular reduction, simulation.
Введение. Аппаратное шифрование имеет ряд существенных преимуществ перед программным шифрованием, одним из которых является более высокое быстродействие. Проектирование и реализация оптимальных схемных решений одной из базовых операций асимметричного криптоалгоритма RSA - приведения чисел по модулю, является актуальной задачей в связи с широким применением на практике данного алгоритма и его низким быстродействием по сравнению с симметричными алгоритмами. Последнее обстоятельство сдерживает применение асимметричных криптосистем, несмотря на такое их преимущество, как отсутствие необходимости распространения секретных ключей, что является недостатком симметричных криптосистем.
Приведение по модулю является наиболее затратной операцией по времени по сравнению с другими используемыми операциями в алгоритме RSA, чем и объясняется повышенный интерес к созданию быстродействующих устройств приведения по модулю.
Основная часть. Имеется большое
количество публикаций, в том числе и патентов, в которых предлагаются различные алгоритмы и устройства приведения по модулю [1-4]. Большинство предлагаемых решений является неприемлемыми при реализации алгоритма RSA, так как при его реализации необходимо выполнять сложные и громоздкие математические вычисления над очень большими (многоразрядными) числами, что приводит к большим аппаратным затратам. В [5] был предложен метод на основе модификации и адаптации машинного деления двоичных чисел и разработана структурно-функциональная схема нового быстродействующего устройства приведения 2и-разрядного числа А по и-разрядному модулю P (R=A mod P) с оптимальными аппаратными затратами. Повышение
быстродействия устройства достигается путем сдвига остатков на два разряда влево для уменьшения тактов выполнения операции приведения по модулю. На рисунке 1 приведена структура данного устройства с выделением основных составляющих блоков.
На управляющий блок поступают сигналы
