Техника - молодёжи 1945-09, страница 11

Инж. И. КЛЮКНИ

Рисунки С. ЛОДЫГИНА

«Если ты, будучи на морс, опустишь в воду отверстие трубы, а другой конец ее приложишь к уху, то услышишь идущие вдали корабли» Этой фразой Леонардо да Винчи, по существу, предвосхитил современную практику подводного подслушивания кораблей. Однако прошло четыре века, прежде чем прогноз гениального ученого осуществился в полной мере. Главным поводом к этому послужило развитие оружия, которое «едва не остановило биение сердца Англии» в первую мировую войну. Оружие это — подводная лодка — действует в среде, в которой из всех из» вестных видов энергии (свет, радиоволны, тепловые лучи, звук) лишь звук распространяется на достаточно большие расстояния. Поэтому лишь звук может быть использован для определения -местонахождения погруженных подводных лодок и для связи между ними.

Звук представляет собой весьма часто повторяющиеся сгущения и разрежения какой-либо среды, которые распространяются с определенной скоростью. Звук характеризуется высотой (частотой) и силой. По частоте все звуки разбиваются на три группы. Первая — инфразвуки — имеет частоты меньше 16 герц (колебаний в секунду) и не воспринимается человеческим ухом. Между 16 и 16 000 герц лежит полоса звуков, на которые реагирует ухо. Наконец звуки с частотами более 16000—20 000 герц-ультразвуки — снова не слышны. Тем не менее, как мы увидим ниже, ультразвуки используются в современной гидроакустике едва ли не больше, чем слышимые звуки.

С помощью специальных устройств частота ультразвуков может быть понижена, и они» таким образом, превращаются в слышимые звуки.

Говоря о звуке, часто подразумевают чистые тоны определенной частоты, по-

бы не было мешающего прослушиванию шума морских волн.

Тогда, как показывают расчеты, корабли в океане прослушивались бы на расстояниях в тысячи километров. Но на самом деле пути звуковых лучей совсем не похожи на прямые, чго объясняется явлением преломления. Замечено, что звуковой луч всегда загибается в сторону- более холодных и менее соленых слоев воды. Зимой более холодные слои расположены обычна у поверхности моря. Туда и стремится звуковой луч., испускаемый, например, погруженной подводной лодкой. Дойдя до поверхности, он отражается от нее, но затем вновь стремится к ней, подчиняясь тому же закону преломления. По образному сравнению одного ученого-акустика, образуется как бы кружево, сплетенное из звуковых лучей и подвешенное к поверхности воды. Летом, наоборот, луч уклоняется ко дну, и траектория его подобна как бы изгороди, стоящей на дне. При каждом отражении теряется часты энергии, и луч постепенно слабеет. Наконец его интенсивность доходит до интенсивности «помех» от шума моря и самого слушающего корабля, после чего звук уже трудно уловить даже самым совершенным гидрофоном.

По этим причинам дальность прослушивания кораблей в море не превосходит обычно 10—15 миль (миля — 10 кабельтовым—1,85 километра), а в большинстве случаев имеет еще меньшую величину.

Приемники подводных шумов (гидрофоны) разделяются иа чисто акустические и электроакустические, В первом типе приборов звуковая энергия на пути между приемником и ухом наблюдателя не претерпевает преобразований в дру»

Голос коия

КОА«САНИЯ »©»А**^а яы»§лним§ Г»И»Х0ЖАКНИ6М ВЕТРА НАД Г«вИЯМИ ВОАИ

ятей за *г*ми₄

©ктлаы с***И

AAAbJL TfAM

hwpas^vkh ...........t_L.

J±

семь

эчол&ты м пидоры лодцв^иот ОвНАРЯЯМ*** И семи

Слышимые звуки ——L--

Ультразвуки

I л

гие виды энергии. Простейший акустический приемник —это резиновый шарик или коробка, с резиновой мембраной. Периодические изменения давления среды вследствие звуковых волк воспринимаются шариком или мембраной и передаются по трубкам к стетоскопам, прикладываемым к ушам слухача.

Электроакустический приемник представляет собой коробку с металлической мембраной, к которой присоединен элемент, преобразующий звуковые колебания в электрические. Такого типа приемники обладают свойством обратимости. Это означает, что при подведении к ним электрических колебаний звуковой частоты они превращаются в излучатели, то есть в источники акустических колебаний, посылаемых вводную среду.

Другим важным преимуществом электроакустических приемных установок является то, что они позволяют применять значительное усиление принятых сигналов с помощью специальных усилителей, После усиления электрические колебания, соответствующие принятым звукам, поступают в телефонные трубки, где они снова превращаются в звук. На пути между гидрофоном и телефоном принятые колебания проходят ч«рез специальное устройство — компенсатор, позволяющий определить напрявленш, (пеленг) на выслушиваемый корабль.

В первую мировую войну акустические и электроакустические приемники были несовершенны. Главным недостатком их была сильная подверженность посторонним помехам.

В настоящее время применяются почти исключительно приборы с электроакустическими приемниками.

От «резинового угря» и рыбы Нэша (так назывались изобретенные англичанами в войну 1Ш4—11918 годов первые примитивные гидрофоны) до установок, обнаруживающих плывущие корабли на расстоянии больше десятка миль и определяющих пеленг на них с точностью в 2—3°, — таков прогресс гидроакустики в период между двумя мировыми войнами.

Особенно большое значение имеет гидроакустика для подводной лодки,

Шкала звуковых частот.

_{f А} которая уже по роду своей деятельно

го») jweeo" _e ^rEfJi , сти значительную часть времени пребы-» «**м _{ва€Т в} погруженном состоянии. Она, как

добные, например, тону, даваемому камертоном. Но на практике гидроакустике чаще приходится иметь дело с шумами, представляющими собой сложную смесь большого числа простых звуков.

Мощность обычных звуковых колебаний весьма мала. Подсчитано, например, что если бы все жители Москвы говорили непрерывно в течение четверти часа и энергия всех этих звуков была бы превращена в тепло, то полученного тепла едва хватило бы иа приготовление чашки чаю.

Корабли излучают в воду звуковую мощность, во много раз превышающую мощность голоса, но и она значительно меньше мощности, например, различных электрических установок. Тем не менее звуковые колебания могут быть уловлены в воде на расстояниях значительно больших, чем в воздухе. Эти расстояния могли бы быть еще в сотни и тысячи раз большими, если бы звуковые лучи обладали способностью распространяться -по прямым линиям {вернее, параллельно поверхности воды) и если

Шумопеленгаторная установка на подводной лодке: L Приемники, вделанный в корпус лодки. 2. Компенсатор, указывающий направлений нщ источник подводного шума„ 3. Усилитель. i 4 Фильтры для срезания помех. 5. Телефон. Установка для звуковой подводной связи: в. Нижний опускной меч с двумя вибраторами. 7. Верхний меч, работающий при нахождении лодки на дне„ 8. Переключатель мечей. 9. Реле приема-передачи. 10. Ключ Морзе. //. Генератор электрических колебаний звуковой частоты. 12. Усилитель. 13. Телефон.