БИБЛИОТЕКА

Просмотров

Website Hit Counters

УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ИЗ ИСТОРИИ

Книга УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕДо начала XX века законы распространения звука в море почти не изучались, отчасти исследовался только поверхностный слой океана (10— 15 м) для нужд мореплавания и рыболовства. Интерес к изучению морских глубин, и особенно к распространению звуков в воде, возрос в связи с появлением нового класса кораблей — подводных лодок, главным преимуществом которых была скрытность.

 

Шла первая мировая война. 22 сентября 1914 г. три английских крейсера —«Абукир», «Хог» и «Кресси» -— находились в дозоре в Северном море. Внезапно у борта одного из крейсеров раздался мощный взрыв, корабль начал тонуть. Два других крейсера поспешили на помощь, но одного из них постигла та же участь. Третьему пришлось спасать команды с обоих крейсеров, но вскоре и он пошел ко дну от такого же таинственного взрыва огромной силы. Без единого выстрела три крейсера были потоплены, а вместе с ними погибло более тысячи человек. Боевые английские крейсеры стали добычей небольшой немецкой подводной лодки.

Начались лихорадочные поиски средств борьбы с подводными лодками. Правда, в то время они, имея большое преимущество в скрытности, были тихоходными, неповоротливыми и почти беспомощными против надводных кораблей при всплытии на поверхность. Если подводная лодка находилась на небольшой глубине, корабли таранили ее своими форштевнями или килями. Но все это делалось вслепую. В подводном же положении лодка оставалась неуловимой.

 

В сложной системе средств и мер борьбы с подводными лодками, называемой противолодочной обороной (ПЛО), не хватало самого главного — средств надежного обнаружения лодок. Вскоре они были найдены. Если подводную лодку нельзя видеть в подводном положении, то ее можно услышать, так как на ней работают гребные винты, вспомогательные механизмы. Появились приборы, обнаруживающие предметы, которые производят шум, и определяющие направление на них. Эти приборы назвали шумопеленгаторами.

Стала развиваться наука о законах прохождения звука в воде — гидроакустика. Однако проходило время, а методы прослушивания подводных звуков оставались примитивными. Появившиеся в первую мировую войну гидрофоны не решили проблемы уверенного обнаружения подводных лодок. Поэтому во многих странах продолжались настойчивые поиски новых средств обнаружения подводных лодок.

Еще в 1905 году на судостроительном заводе в Петербурге был изготовлен прибор «для акустического телеграфирования» через воду. Передающим устройством служила подводная сирена, а приемником сигналов— угольный микрофон. Прием и передача сигналов производились по азбуке Морзе. В 1907 году два таких прибора были успешно испытаны на кораблях Черноморского флота. Несколько позже на этом же заводе было разработано более совершенное передающее устройство мембранного типа.

 

В 1912 году русский инженер К. В. Шиловский изобрел прибор для предотвращения столкновения кораблей с плавающими айсбергами и льдинами. Работа прибора основывалась на принципе подводной звуковой эхо-локации, т. е. приема отраженных от предметов эхо-сигналов. Этот прибор явился прототипом современного гидролокатора.

В то время опытами К. В. Шиловского заинтересовалось французское морское ведомство, так как неуязвимые немецкие подводные лодки каждый день отправляли на дно десятки торговых судов. По приезде в Париж К. В. Шиловский начал исследования в области распространения звука в воде. Несколько позже к работе русского изобретателя присоединился французский ученый-физик П. Ланжевен. Их сотрудничество дало положительные результаты. Проведенные в Средиземном море

Ее приборы должны работать на излучение, чтобы не демаскировать себя. Основным средством наблюдения и обеспечения атаки на подводной лодке служит шумопеленгаторная гидроакустическая станция, которая работает в пассивном режиме, т. е. не излучает в водную среду ни звуковой, ни ультразвуковой энергии. Шумопеленгаторная гидроакустическая станция предназначена для обнаружения источника акустических шумов в море, определения направления на него и классификации. Так, шумопеленгатором можно обнаружить подводные лодки, надводные корабли, определить направление на них, а также обеспечить командира подводной лодки необходимыми данными для атаки кораблей торпедами из подводного положения. Шумопеленгатор обнаруживает также и торпеды и выдает данные для уклонения от них.

Шумопеленгаторная гидроакустическая станция состоит из следующих основных элементов (рис. 9): акустическая система, компенсирующая система, усилительное устройство и индикаторные приборы.

Упрощенная блок-схема шумопеленгаторной гидроакустической станции

Рис. 9. Упрощенная блок-схема шумопеленгаторной гидроакустической станции: 1 — акустическая система; 2 — предварительный усилитель; 3 — электрический компенсатор; 4 — усилитель; 5 — супергетеродинный усилитель; 6 — слуховой усилитель; 7 — электронный отметчик; 8 — телефоны; 9 — динамик

Акустическая система состоит из большого количества пьезоэлектрических приемников, расположенных линейно или по кругу (эллипсу) обычно в носовой части подводной лодки. Пьезоэлектрические приемники преобразуют акустические колебания шумящего объекта в электрические. Каждый отдельный приемник не обладает направленностью, а группа приемников, расположенных линейно, по кругу или эллипсу, образует базу.

Чем больше приемников и больше база (расстояние между крайними приемниками), тем больше направленность акустической системы. При одинаковых размерах в плоскости пеленгования линейной и сплошной (по кругу или эллипсу) акустических антенн последняя обеспечивает более высокую точность пеленгования.

Линейная акустическая система сложна в эксплуатации, так как для ее вращения требуется поворотное устройство. Более удобна и совершенна шумопеленгаторная станция с неподвижной акустической антенной. Ее характеристика направленности вращается искусственным путем с помощью электрического компенсатора. При поиске, направленном приеме и пеленговании шумов по горизонту приемники подключаются к электрическому компенсатору, обеспечивающему формирование и вращение в плоскости наблюдения острой характеристики направленности. Направление на цель определяется акустиком на слух или, более точно, с помощью индикатора с электронно-лучевой трубкой.

Электрический компенсатор представляет собой набор электрических задерживающих цепей, которые состоят из индуктивности и емкостей, включенных параллельно. Подключая электрические задерживающие цепи к приемникам, к которым звук пришел раньше, мы добиваемся, чтобы к усилителю от всех приемников сигналы поступали одновременно, без сдвига фаз. Гидроакустик, вращая штурвал компенсатора, добивается максимальной слышимости сигнала, при этом стрелка указателя пеленга показывает направление на шумящий объект.

Принцип работы компенсатора можно объяснить, рассмотрев упрощенную акустическую систему, состоящую из двух приемников — левого и правого. К левому приемнику звук приходит раньше (рис. 10, а), чем к правому, следовательно, преобразованные электрические сигналы с выходов приемников к усилителю поступят не одновременно, а со сдвигом фаз. В этом случае, чтобы определить направление на источник звука, нужно развернуть акустическую систему так, чтобы звук приходил одновременно к обоим приемникам. Геометрическая ось акустической системы укажет направление на источник звука (рис. 10,6).