УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕ

СОДЕРЖАНИЕ

АВИАЦИОННАЯ ГИДРОАКУСТИКА

Книга УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕСредства борьбы с подводными лодками непрерывно совершенствуются. В иностранных военно-морских флотах большое значение придается гидроакустическим средствам, используемым с самолетов и вертолетов.

 

Авиационные гидроакустические средства за рубежом подразделяются на опускаемые и буксируемые. Они действуют на принципах регистрации шумов подводной лодки и определения ее координат методом эхо-локации.

Гидроакустические опускаемые станции, устанавливаемые на вертолетах, по устройству почти ничем не отличаются от корабельных, за исключением того, что акустическая антенна опускается в воду на специальном кабель-тросе, а остальные приборы находятся на борту вертолета.

Преимущество этого способа заключается в том, что отсутствуют помехи от движения своего корабля и его механизмов, а главное —ускоряется обследование района. Обследовав один участок, вертолет поднимается с акустической антенной и, быстро перелетев на другой участок, опять опускает акустическую антенну и т. д.

По сведениям зарубежной печати, опускание акустической антенны, обследование участка и обратный подъем ее занимают несколько минут. Расстояние между соседними точками, в которых ведется обследование, выбирается с таким расчетом, чтобы во избежание пропусков изучаемые участки перекрывались.

 

По данным зарубежной печати, в последние годы в военно-морских силах капиталистических стран вертолетные опускаемые гидроакустические станции получили довольно широкое применение. Зарубежные специалисты полагают, что использование этих станций обеспечивает высокую эффективность поиска подводных лодок. Считается целесообразным использование с одного вертолета одновременно двух станций с акустическими антеннами, погружаемыми на разную глубину. Это позволяет одновременно просматривать большой участок водной среды по глубине.

Наряду с опускаемыми гидроакустическими станциями для поиска подводных лодок за рубежом применяются и буксируемые станции. Носителями их могут быть вертолеты и дирижабли. Преимущество такого поиска состоит в том, что сокращается время обследования района, так как буксировка производится на скорости 35—40 уз, при этом помехи станции значительно меньше, чем на кораблях. С помощью таких станций можно устанавливать связь с подводной лодкой. На вооружении противолодочных вертолетов США имеется несколько модификаций буксируемого гидролокатора АN/АQS-2 с небольшой дальностью обнаружения подводных лодок до 4 миль. Общая масса этой аппаратуры — около 1500 кг.

Опускаемые и буксируемые гидроакустические станции конструктивно выполнены в виде двух блоков: опускаемой акустической системы и бортового индикаторного устройства. В состав аппаратуры станции входят отметчик и индикаторные приборы, показывающие высоту полета вертолета и глубину погружения преобразователя.

 

Основной элемент гидролокационной станции — преобразователь (вибратор) — размещен внутри специального обтекателя. Там же находится компас с электродатчиками, предназначенный для дистанционного управления преобразователем. Станция может работать в двух режимах: шумопеленгаторном с круговым вращением акустической антенны и режиме шагового эхо-пеленгования. Зарубежные специалисты считают, что у гидролокационных станций шагового поиска имеется существенный недостаток — обследование горизонта занимает много времени (3—5 мин). Поэтому разрабатываются опускаемые гидролокаторы кругового обзора, которые позволяют обследовать горизонт на 360° за 8—10 с. Это достигается одновременным излучением акустической энергии в круговом секторе и автоматическим приемом отраженных сигналов от подводных целей с помощью вращающейся с определенной скоростью характеристики направленности. Время одного ее оборота не превышает длительности посылки сигнала. Пеленг на цель с помощью искусственно формируемой характеристики определяется автоматически.

Американские вертолеты оснащаются опускаемыми гидроакустическими станциями АN/АQS-10, АН/АQS-13, АН/АQS-13A. Станция АN/АQS-13 состоит из гидроакустического преобразователя, передающего и приемного устройств, блока питания и совмещенного блока обработки сигнала, отображения и управления. Общая ее масса 345 кг. В станции применены твердотельные элементы, модульные конструкции и устройства. Она может работать в активном режиме с длительностью импульса 35 мс (мощность в импульсе 5 кВт), в пассивном режиме (прослушивание) и в режиме звукоподводной телеграфной и телефонной связи. Рабочие частоты 9,25; 10; 10,75 кГц. Дальность обнаружения целей этими станциями 5—6 км. Станция выдает данные о дальности до цели и пеленге на нее, угле отклонения гидроакустического кабеля, а также о температуре воды, заглублении гидроакустического преобразователя и величине выходной мощности. В станции используется индикатор кругового обзора. При модернизации станции АN/АQS-13А были установлены индикатор движущейся цели и многоцелевой рекордер. На экране индикатора движущейся цели отображаются только сигналы цели, а сигналы реверберации и местных помех из видоизображения исключаются. Многоцелевой рекордер при погружении гидроакустического преобразователя на глубину до 137 м позволяет замерять температуру воды. Он работает и к"ак обычный рекордер дальности гидроакустической станции при ведении поиска и сопровождении цели. Масса модернизированной станции 227 кг, а в дальнейшем, как считают зарубежные специалисты, она может быть уменьшена до 160 кг.

Акустическая антенна станции состоит из трубчатых преобразователей (одного излучающего и нескольких приемных) и имеет цилиндрическую форму. Такая конструкция антенны обеспечивает формирование сравнительно узкой диаграммы направленности в вертикальной плоскости при излучении и приеме, что способствует снижению уровня собственных помех, вызываемых шумом вертолета. В горизонтальной плоскости излучение производится вкруговую (на 360°), а при приеме формируется 8 лепестков шириной 45° каждый, равномерно перекрывающих весь горизонт. Опускается и поднимается антенна на многожильном кабель-тросе с помощью гидравлической лебедки.

В состав бортовой аппаратуры входят генератор, приемно-усилительное устройство, пульт управления с элементами обработки сигнала и индикатором, источники питания.

Результатом дальнейшего совершенствования опускаемых гидроакустических станций, как следует из сообщений зарубежной печати, явилась станция дальнего обнаружения АN/QQS-13В. Она позволяет классифицировать цели, а также определять на них направление и скорость. Военно-морские силы США заканчивают подготовку к осуществлению программы противолодочной обороны "Proteus". Предназначенная для нее аппаратура обнаружения подводных лодок включает процессор, магнитофон, устройства воспроизведения и датчики. Эта система должна заменить находящиеся на вооружении гидроакустические станции АN/АSQ-13А/В и АN/АQA-7.

Кроме гидролокаторов для обнаружения подводных лодок в иностранных флотах весьма широкое применение получили радиогидроакустические буи, которые сбрасываются с самолета или вертолета в предполагаемом районе нахождения подводных лодок.

Радиогидроакустический буй состоит из акустического приемника, усилителя, радиопередатчика, источника питания и приемной аппаратуры. Акустический приемник улавливает шумы подводной лодки или других целей. От него сигналы шумов поступают на усилитель, далее на радиопередатчик, а затем в виде радиосигналов передаются в эфир. Приемная аппаратура, находящаяся на самолете или вертолете, регистрирует эти радиосигналы.

Радиогидроакустические буи применяются комплектом (до нескольких десятков штук в каждом). Барьер гидроакустических буев устанавливается у входов в базы и порты, в районе рейдовых стоянок кораблей, а также на предполагаемых маршрутах движения подводных лодок. Каждый радиогидроакустический буй связан с Приемной аппаратурой отдельным радиоканалом на определенной частоте, что позволяет оператору на самолете знать, какой буй передает сигналы. Зная местонахождение буя, можно определить, в каком районе находится подводная лодка. Радиогидроакустические буи могут работать постоянно (непрерывный режим) или периодически (дежурный режим). После израсходования энергии аккумуляторов буи самозатопляются.

Некоторые конструкции радиогидроакустических буев за рубежом приспособлены не только для обнаружения шумов, но и для определения расстояния до цели. Такие радиогидроакустические буи работают в активном режиме, как обычная гидролокационная стадия. Активный радиогидроакустический буй устанавливают на определенной глубине. По данным зарубежной печати, в последние годы созданы радиогидроакустические буи, автоматически классифицирующие гидроакустические контакты, что позволяет избавиться от ложных контактов. Пассивные радиогидроакустические буи могут также использоваться как активное средство обнаружения совместно с подводными взрывами. Волна от взрыва, распространяясь на большие расстояния, достигает подводной лодки и отражается от нее. Этот эхо-сигнал принимается гидрофоном радиогидроакустического буя и далее по радио передается на самолет или вертолет.

В США уделяется большое внимание авиационным средствам обнаружения подводных лодок. Для этой цели созданы две специальные системы — пассивная и активная. Пассивная система обнаруживает подводную лодку по издаваемым ею шумам, активная — принимает отраженные подводной лодкой эхо-сигналы, возникающие в воде от взрыва сброшенной с самолета небольшой глубинной бомбы. Составными частями обеих систем являются радиогидроакустические буи, сбрасываемые с самолета или вертолета, и бортовое радиоприемное оборудование. В соответствии с этими системами созданы радиогидроакустические буи пассивного и активного действия. Более просты по устройству пассивные буи ненаправленного действия, которые служат только для обнаружения подводной лодки. Активные буи направленного действия предназначены не только для обнаружения подводной лодки, но и для определения направления на нее. Поэтому они более сложны по устройству.

Одним из примеров пассивных радиогидроакустических буев ненаправленного действия является американский буй АN/55Q-23. Он включает в себя гидрофон, систему передачи информации, источник питания и маркерное устройство, обеспечивающее визуальное (зрительное) наблюдение за буем. Аппаратура и источник питания помещены в цилиндрический корпус, который после приводнения разделяется на две части. Нижняя часть с источником питания и гидрофоном (приемником) на кабель-тросе опускается на установленную глубину, а верхняя с радиоаппаратурой и антенной остается на поверхности воды.

После того как буй сброшен, его гидрофон принимает различные шумы, в том числе и шумы от подводных лодок, которые преобразуются в электромагнитные колебания. Усиленные сигналы ультракоротковолновым радиопередатчиком передаются в эфир. На самолете или вертолете эти сигналы принимаются, усиливаются и поступают на индикаторное устройство.

По мнению зарубежных специалистов, радиогидроакустические буи имеют существенные недостатки: одноразовость использования и ограниченность времени их работы, вследствие чего приходится сбрасывать новые комплекты. Эти недостатки заставляют специалистов принимать соответствующие меры по совершенствованию радиогидроакустических буев, при этом стремятся к тому, чтобы увеличить дальность их действия за счет использования низких, вплоть до инфразвуковых, частот, продлить время работы, уменьшить габариты и массу без ухудшения технических характеристик.

Среди авиационных средств поиска подводных лодок широкое распространение в США получили радиогидроакустические буи АN/SSQ-53, а затем и более совершенные АN/SSQ-53, которые вместе с бортовой аппаратурой самолета, включающей электронно-вычислительные машины, представляют собой поисковую систему. Раньше для определения места цели нужно было ставить не менее трех пар радиогидроакустических буев, на что затрачивалось около 15 мин. За это время быстроходная атомная подводная лодка легко уклоняется от преследования. Новая система позволяет определять местонахождение подводной лодки гораздо быстрее и всего двумя буями АN/SSQ-5З. В конструкцию этого буя введено устройство для пеленгования.

В составе авиационных средств противолодочной обороны используется большое количество различных типов радиогидроакустических буев. Для отображения обстановки, получаемой от буев, на самолете устанавливается индикаторное устройство типа АN/AQA-7. Радиосигналы от буев поступают на приёмник и после усиления и преобразования фиксируются аппаратурой магнитной записи, которая записывает без искажений амплитудно-модулированные и частотно-модулированные сигналы. Положение буев относительно самолета отображается на специальном индикаторе. Перемещение самолета учитывается электронно-вычислительным устройством.

В зарубежных флотах в системе противолодочной обороны радиогидроакустические буи используются и в комплексе с другими средствами обнаружения: радиолокационной станцией, поисковым радиолокационным приемником для обнаружения работающих радиолокационных станций, магнитным обнаружителем, телевизионной аппаратурой, газоанализатором и др. Эти средства взаимно дополняют друг друга, и, как считают зарубежные специалисты, правильное сочетание их возможностей дает максимальный эффект при обнаружении и уничтожении подводных лодок. Информация, поступающая от средств обнаружения, обрабатывается с помощью электронно-вычислительной машины, выполняющей до 85% работ, которые раньше производились экипажем. Электронно-вычислительная машина считывает исходные данные для полета, выбирает наиболее эффективные средства обнаружения, обрабатывает получаемую от них информацию, выбирает наиболее эффективное противолодочное оружие и производит расчеты по его применению.

Радиогидроакустические буи могут быть стационарными и устанавливаться на якорях. Такие буи можно лучше оборудовать, периодически перезаряжать их аккумуляторы, что значительно удлиняет срок их службы. Стационарные гидроакустические буи в отдаленных районах используются лишь в том случае, когда имеется достаточно мощный, малогабаритный источник электроэнергии. По мнению зарубежных специалистов, в качестве источников питания стационарных радиогидроакустических буев могут служить атомные батареи, которые способны работать несколько лет без перезарядки. В США разрабатываются глубоководные якорные радиогидроакустические буи. Они состоят из излучателя, электронной аппаратуры, гидрофонов, установленных на кабель-буйрепе, блока питания. Конструкция буя предусматривает его установку на глубине до 6000 м. Для какого буя необходим автономный источник энергий мощностью 3 кВт со сроком службы до 10 лет.

По заказу военно-морских сил США разрабатывается гидроакустическая система МSS. Радиогидроакустические буи этой системы модернизируются с таким расчетом, чтобы их можно было устанавливать с надводных кораблей и подводных лодок с помощью обычных торпедных аппаратов. Кроме того, создается устройство, обеспечивающее автоматическую установку буев системы МSS на якорях и размещение приемных антенн на требуемых глубинах (до 5400 м). Предполагается, что позиционная система будет обеспечивать наблюдение за подводной обстановкой в заданном районе в течение 90 дней.

В зарубежной печати сообщалось о новом направлении в дальнейшей разработке элементов гидроакустической аппаратуры. В частности, научно-исследовательской лабораторией военно-морских сил США создан относительно дешевый высокочувствительный гидрофон разового действия для многоэлементных антенных решеток системы обнаружения подводных лодок, которые могут развертываться в океане с помощью самолетов. Гидрофон включает два цилиндра из керамики в сочетании с малошумящим предусилителем, с высоким коэффициентом усиления. Рабочие частоты гидрофона 10 Гц — 3 кГц, глубина погружения до 4500 м. Сигналы обнаруженной подводной лодки передаются на патрулирующий в зоне обнаружения самолет.

Таким образом, по мнению зарубежных специалистов, решение задач противолодочной обороны определяется прежде всего способностью самолетов и вертолетов обнаруживать подводные лодки, следить за ними и определять их координаты с точностью, обеспечивающей применение авиационного противолодочного оружия. Поэтому в зарубежных странах большое внимание уделяется средствам обнаружения подводных лодок, и прежде всего гидроакустическим. В США проводятся эксперименты по поиску подводных лодок, плавающих подо льдами Арктики. С этой целью созданы радиогидроакустические буи новой конструкции, которые можно использовать во льдах толщиной 1,2—1,8 метра. После приледнения акустический приемник уходит в воду на определенную глубину, а радиопередающее устройство остается на льду. Для повышения эффективности поисковых возможностей вертолетов зарубежные специалисты предложили применять морские буксируемые платформы на подводных крыльях. Преимущество этого варианта состоит в том, что на платформе можно устанавливать различные средства обнаружения и противолодочное оружие в таком количестве (весовом и габаритном), которое невозможно разместить на вертолете. Скорость буксировки платформы 75 — 80 узлов. При необходимости вертолет может сесть на платформу, например для отдыха личного состава и заправки горючим.