УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕ

СОДЕРЖАНИЕ

СТАЦИОНАРНАЯ ГИДРОАКУСТИКА

Книга УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕНаряду с развитием гидроакустических станций надводных кораблей и подводных лодок, а также авиационных гидроакустических средств в зарубежных флотах совершенствуются стационарные гидроакустические станции.

 

Отличительная особенность таких станций заключается в том, что акустические антенны располагаются на дне моря, а остальные приборы — на берегу. Акустическая антенна соединяется с приборами, находящимися на берегу, специальным кабелем.

Стационарные гидроакустические станции устанавливаются у входов в базы и порты, в районах рейдовых стоянок и вдоль побережья. Они, как правило, входят в систему противолодочной обороны. Эти станции позволяют своевременно обнаружить проникновение подводных лодок и надводных кораблей в охраняемые районы. Современные стационарные гидроакустические станции работают в режимах шумопеленгования и эхопеленгования.

Для охраны районов базирования кораблей большую часть времени используются гидроакустические станции, работающие в режиме прослушивания, без излучения акустических сигналов.

При обнаружении шума для его классификации станции переводят на работу в режиме эхо-локации, что позволяет определить местоположение цели (пеленг и дистанцию) и классифицировать контакт. Гидроакустические станции объединяются в стационарные системы, которые могут быть пассивными и активными.

 

В США, например, уже давно используется пассивная стационарная система дальнего обнаружения подводных лодок «Сeasar». Приемные посты системы представляют собой шумопеленгаторы в пластмассовых контейнерах, расположенные на континентальном шельфе вдоль восточного побережья США. Данные с постов по подводному кабелю поступают на береговые пункты сбора и обработки информации. Посты пассивных стационарных систем охватывают многие районы Атлантического океана и ведут непрерывное наблюдение. Подводные сигналы и шумы записываются специальными устройствами. Таким способом американским специалистам удалось, например, определить место гибели подводной лодки «Скорпион» в 1968 г.

Устройством был записан звук, напоминающий разрыв электрической лампочки. Оказалось, что этот звук возник в момент разрушения корпуса подводной лодки от большого гидростатического давления. Звук был принят несколькими постами, в результате чего по разности времени его прихода удалось установить, что подводная лодка погибла примерно в 400 милях юго-западнее Азорских островов. По этим данным специальными средствами были обнаружены на большой глубине остатки подводной лодки.

Помимо пассивной системы в США создана активная стационарная система дальнего обнаружения подводных лодок «Artemis». Она включает в себя гидроакустическую станцию большой излучающей мощности и сеть приемных постов, которые принимают эхо-сигналы от подводных лодок.

 

Отраженные сигналы могут принимать и приемные посты пассивных систем. Дальность действия системы при благоприятных гидрологических условиях составляет 500 миль и более. Увеличение дальности достигается повышением до очень больших величин излучаемой акустической мощности на сверхнизких частотах. Излучающее устройство расположено на надводном корабле.

Акустическая антенна имеет высоту 15 метров, ширину 9 метров, массу около 400 тонн. Конструктивно антенна представляет собой пространственную решетку, состоящую из отдельных крупногабаритных излучателей, расположенных в несколько рядов по горизонтали и вертикали. Такое расположение излучателей обеспечивает большую концентрацию излучаемой энергии. Наряду с плавучим излучающим устройством в США применяется стационарная система с акустической антенной массой около 450 тонн, установленной на глубине 360 метров.

Позиционные системы дальнего обнаружения

Одновременно с совершенствованием имеющихся гидроакустических станций в военно-морском флоте США создаются специальные позиционные системы дальнего обнаружения и опознавания подводных лодок— главным образом атомных ракетных подводных лодок — на расстояниях, превышающих максимальную дальность стрельбы ракетами. Действие системы основано на использовании свойства сверхдальнего распространения акустических волн в подводных звуковых каналах. Большая дальность обнаружения целей достигается применением в системе особых методов выделения сигналов на фоне других шумов.

Специальным проектом предусмотрено создание вдоль Атлантического побережья США позиционной пассивной гидроакустической системы, состоящей из сети низкочастотных гидрофонов, установленных ниже возмущенных верхних слоев воды. Гидрофоны помещены в герметические пластмассовые контейнеры и соединены кабелями с береговыми постами наблюдения, где с помощью электронно-вычислительных машин обрабатываются данные, позволяющие из всей поступающей информации выделить неопознанный шум и ориентировочно определить местонахождение его источника, т. е. цели.

Для Тихоокеанского побережья США разработана усовершенствованная позиционная гидроакустическая система со значительно большей дальностью действия. В состав системы входит береговая гидроакустическая станция АN/FQQ-10.

Позиционные гидроакустические системы восточного и западного побережий США объединены в единую систему обнаружения подводных лодок. Вдоль западного побережья установлена усовершенствованная система, в состав которой также входят береговые гидроакустические станции АN/FQQ-10 Гидрофоны системы установлены на якорях.

По данным зарубежной печати, в США, Англии и других странах НАТО создаются автономные гидроакустические системы обнаружения подводных лодок, вынесенные в открытый океан и в зоны наиболее вероятных путей прохождения подводных лодок в Тихом и Атлантическом океанах. Для автономных систем разрабатывается специальная гидроакустическая станция, которая включает в себя гидрофон диаметром 3 м, ядерный термоэлектрический генератор, кабели и другое оборудование. Станция рассчитана для установки на глубине 6000 м и более. Систему предполагается использовать в качестве первого барьера для защиты побережья США от ракетных подводных лодок.

По мнению зарубежных специалистов, новые малошумные ракетные подводные лодки могут запускать ракеты с таких дистанций, на которых вероятность их обнаружения позиционными гидроакустическими системами незначительна. Поэтому дальнейшее развитие позиционных гидроакустических систем направлено прежде всего на повышение дальности их действия, вероятности обнаружения и точности определения местонахождения целей и на повышение эксплуатационной надежности. Продолжаются разработки и других систем обнаружения, которые совместно с существующими должны отвечать современным требованиям.

По сведениям зарубежной печати, позиционным (якорным) системам обнаружения подводных лодок в США уделяется большое внимание, так как они имеют существенное преимущество — возможность быстрого развертывания в любых районах океана. В этих системах предусматривается использование якорных гидроакустических буев длительного действия, которые можно сбрасывать с самолетов и надводных кораблей. Для передачи информации от буев на береговые пункты применяются автоматизированные системы. Ведутся также работы по передаче информации через искусственные спутники Земли, что позволит длительное время следить за подводными лодками, а также определять с необходимой точностью их местонахождение и элементы движения (курс, скорость).

Как следует из сообщения зарубежной печати, при организации наблюдения на противолодочных рубежах предполагается совместное использование стационарных и позиционных средств обнаружения подводных лодок. Считается, что эффективность обнаружения может быть повышена за счет широкого внедрения автоматических устройств. Ряд стран ведет разработку системы обнаружения подводных лодок на рубеже между Азорскими островами и Европейским материком. Приемные посты этой системы располагаются на специально созданных на морском дне основаниях высотой до 120 м, а также на вершинах подводных возвышенностей этого района.

По мнению зарубежных специалистов, оборудование Тихого океана стационарными и позиционными средствами сопряжено с большими трудностями из-за больших глубин и отсутствия естественных узкостей, через которые вынуждены были бы проходить подводные лодки. Небольшая протяженность континентального шельфа вдоль американского побережья, не превышающая 20 миль, не позволяет создать надежную систему обнаружения в этом районе.

Для отображения информации о подводной обстановке в Тихом и Атлантическом океанах в американском флоте ведутся специальные карты, для чего изучаются гидрологические характеристики разных районов океанов. Считается целесообразным создать единую систему сбора, обработки, анализа и отображения информации от стационарных и позиционных средств обнаружения подводных лодок, а также от других источников информации.

Стационарные и позиционные системы на флотах стран НАТО разрабатываются по нескольким направлениям: создание акустических антенн, предназначенных для использования на больших глубинах, новых электроакустических преобразователей для глубоководных антенн, акустических антенн для сверхнизких частот, различных вспомогательных устройств позиционных систем, таких, например, как автономные источники питания, в том числе и радиоизотопные с большим сроком службы (до нескольких лет).

По сообщению зарубежной печати, в США создана новая комплексная система для сверхдальнего обнаружения подводных лодок в масштабах Мирового океана. Система объединяет информацию, получаемую от стационарных гидроакустических средств, известную океанографическую информацию и текущие метеорологические данные, поступающие от искусственных спутников Земли. Такая система может функционировать только на основе достоверных характеристик распространения звука во всех точках океана, которые моделируются с помощью электронно-вычислительных машин в реальном масштабе времени. Подводная лодка обнаруживается при выявлении аномалии распространения звука частотой 50 Гц от активных излучателей, настолько мощных, что звуковые волны отражаются от одного берега океана до другого. Система позволяет отличить на расстояниях до 1600 км подводную лодку от подводных гор и косяков рыб и определить ее местонахождение с точностью до 16 км. Внутри этой небольшой зоны подводная лодка может быть затем обнаружена обычными авиационными средствами противолодочной обороны, которые определяют ее координаты с достаточной для противолодочных ракет точностью. Предполагается, что новая система сверхдальнего обнаружения подводных лодок может привести к нарушению стратегического равновесия.

По данным зарубежной печати, в США для обеспечения работы пассивных гидроакустических стационарных систем создано сбрасываемое с самолета устройство, являющееся взрывным источником звука. Цилиндрический с оперением корпус этого устройства включает в себя: носовую часть с взрывным механизмом, срабатывающим по достижении заданной глубины; среднюю часть, в которой в виде восьмерки уложен длинный шнур; хвостовую часть с устройством для автоматического развертывания шнура и растягивания его по вертикали при опускании корпуса на глубину. Вертикально растянутый шнур под действием веса корпуса погружается на глубину, на которой от датчика гидростатического давления срабатывает детонирующее устройство, подрывающее заряд. При взрыве большая часть акустической энергии излучается в горизонтальной плоскости.

Зарубежные специалисты проводят исследования и по некоторым проблемным вопросам, например, касающимся выбора мест установки позиционной гидроакустической аппаратуры. На больших глубинах размещать ее трудно, поэтому в США рассматривают возможности использования для этого подводных рифов, вершин подводных вулканов и других подводных возвышенностей. В Тихом океане насчитывается более 1400 возвышенностей, вершины которых находятся на 1000 м и более выше уровня дна. По мнению американских специалистов, многие из них пригодны для установки гидроакустической аппаратуры.

Проектирование позиционных спутниковых систем

В настоящее время исследуется возможность передачи информации от позиционных систем на береговые посты через искусственные спутники Земли

По данным зарубежной печати, в США был проведен эксперимент по передаче информации от акустических приемников, находящихся на глубине 3600 м, на береговые посты с помощью искусственных спутников Земли (ретрансляторов). Предполагается, что сбор информации от позиционных средств с помощью искусственных спутников Земли позволит создать «глобальную» систему обнаружения подводных лодок и слежения за ними.

Особое внимание в зарубежных флотах уделяется вопросам правильной классификации гидроакустических контактов. Для этого предусматривается использование электронно-вычислительных машин, которые должны обеспечить быстрый анализ огромного потока поступающей информации. Американские специалисты считают, что автоматизированные центры значительно повысят эффективность систем противолодочной обороны, и в частности средств обнаружения подводных лодок.

Как отмечается в зарубежной печати, гидроакустические средства находят довольно широкое применение и для других целей. Так, например, в США разработана малогабаритная стационарная гидроакустическая станция, которая используется для обнаружения диверсантов-подводников. Она портативна и достаточно проста, обеспечивает автоматическую подачу сигналов тревоги, имеет невысокую стоимость. Может использоваться малоквалифицированным персоналом как средство эффективного подводного наблюдения от проникновения подводных диверсантов в гавани, бухты, порты, на рейдовые стоянки кораблей, к мостам, плавучим казармам и другим объектам.

Портативная гидроакустическая станция работает в режиме непрерывного излучения и имеет в своем составе излучатель и приемник направленного действия, устройство обработки данных для анализа сложного принимаемого сигнала, набор перестраиваемых и фиксированных фильтров, устройство индикации, на котором отмечается любое изменение уровня подводных шумов. Передающий и приемный гидроакустические преобразователи размещаются выше по течению охраняемого объекта. Принимаемый сигнал содержит в своем спектре доплеровские частоты, являющиеся результатом отражения звуковых волн от любых движущихся в воде или плывущих по течению объектов. При обнаружении объектов на выходе того или иного фильтра отмечается увеличение амплитуды шумов, сигнализирующее о прохождении через охраняемый объект нарушителей.