Техника - молодёжи 1945-09, страница 12

слепой человек, принуждена изощрять свой слух —и для того, чтобы избегать многочисленных опасностей, подкрадывающихся к ней по воде и иод водой, и для того, чтобы самой находить врага и подкрадываться к нему.

О значении гидроакустики для подводной лодки говорит следующий пример. Однажды акустики английской лодки «Грейф» обнаружили по шуму немецкую подводную лодку. Командир «Грейфа» решил атаковать немецкую лодку, оставаясь под водой. Через 20 минут после обнаружения врага «Грейф» дал торпедный залп с предельной дистанции. Послышались два взрыва, затем третий — большей силы— и громкий треск. Все было кончено... Так гидрофон привел лодку к победе.

Лодке надо не только следить за врагами, но и обезопасить себя от обнаружения их гидрофонами. Путь к этому ясен — лодка должна испускать в воду возможно меньше шума. Для этого ее механизмы делаются малошумны-ми и устанавливаются на специальные звукоизолирующие амортизаторы, не пропускающие шума механизмов в воду. Лодка- в буквальном смысле слова делается «тише воды», потому что излучаемый ею при подводном ходе шум уже на малом расстоянии сравнивается с шумом моря и становится не отличимым от него. Казалось бы, гидроакустика терпит поражение. Однако исчерпывается лишь возможность «пассивно го» способа обнаружения. На помощь приходит активный способ, при котором шум преследуемого корабля уже не играет роли. Преследующий корабль сам излучает волны и принимает отраженное преследуемым кораблем эхо. Как видно, идея этого способа та же, что и идея, лежащая в основе «радара» — прибора, позволяющего определять с помощью радиоволн местоположение самолетов и кораблей. Только в нашем случае радиоволны, не проходящие через воду, заменены механическими — звуковыми. Если частоту этих колебаний взять достаточно высокой, то можно получить тонкий расширяющийся луч, в котором сосредоточено большое количество акустической энергии. Этим широким подводным щупальцем корабль обшаривает пространство вокруг себя. Наткнувшись на препятствие (подводная лодка, мина, скала), луч возвращается к пославшему его кораблю и воспринимается приемником. В данном случае мы узнаем не только направление на выслеживаемый объект, но и точное расстояние до него, определяемое по времени прихода отраженного эха. Наконец этот способ имеет еще одно преимущество. Благодаря тому, что тон принимаемого эха хорошо различается на фоне шума собственного корабля, возможно вести .наблюдение за противником на большом ходу, при котором шумопеленгаторы уже не могут работать вследствие больших помех.

Способ «эхо» был предложен в акустике гораздо раньше, чем в радиотехнике,— задолго до рождения последней. Возникновение его восходит к 1807 году, когда знаменитый французский математик Ара го высказал мысль о возможности определения этим способом водных глубин. Первый практически пригодный, хотя и недостаточно совершенный эхолот был построен лишь в 1913 году.

Этот эхолот использовал слышимые звуки. Но уже через четыре года французский физик Ланжевен построил ультразвуковой эхолот, работающий на принципе пьезоэлектрического эффекта, заключающегося в способности некоторых материалов преобразовывать электрические колебания в механические (и обратно). Излучателем в остро* умном приборе Ланжевена служит «нро-

Схема эхолота. L Генератор электрических колебаний звуковой или ультразвуковой частоты. 2. Излучатель.

3. Приемник отраженного сигнала.

4. Усилитель. б. Указатель глубины.

б. Замыкатель цепи излучателя.

жектор», состоящий из склеенных между собой кусочков обладающего пьезоэлектрическим эффектом минерала кварца, помещенных между двумя массивными металлическими электродами. Излученный кварцем в воду ультразвуковой импульс отражается от дна моря или какого-нибудь подводного препятствия и возвращается к «прожектору», который к этому времени превращается в приемник. «Принятый ультразвуковой импульс претерпевает обратное превращение в электрические колебания, которые подводятся к прибору, регистрирующему разность времени между посылкой и приемом сигнала. Подобный процесс повторяется несколько (пять-десять) раз в секунду. При этом на шкале регистрирующего прибора можно прочесть расстояние до отражающей звук подводной преграды.

Позднее в качестве излучателя и приемника стали применяться не только пьезокварцевые камеры, но и более мощные преобразователи, использующие так называемый эффект магиитострик-ции₇ то есть способность металлов никеля и кобальта преобразовывать колебания магнитного поля в механические колебания.

Устройства, работающие на принципе

эха, находят самое разнообразное применение в различных областях мирной и военной жизни. Эхолот имеет неизмеримые преимущества перед механическими лотами, работающими очень медленно и все же? неточно. С помощью эхолотов стало возможным производство быстрых автоматических промеров глубин и составление подробных карт рельефа морского дна. Эхолот позволяет обнаруживать глубины, которые невозможно измерить механическим лотом. Именно эхолотом найдена наибольшая известная глубина океана — около 11 километров.

Эхолотом можно производить промеры глубины не только с корабля, но и с воздуха. Таким путем мерили во время полетов глубину Северного Полярного моря Амундсен в 1926 году и Виль-кйнс в 1927 году. Эхолоты дают, кроме того, возможность определять состав подводного грунта по интенсивности эха, так как разные грунты обладают различной способностью¹ отражать звук. Если на дне есть илистый, песчаный нанос, то на эхограмме получается двойная линия профиля дна: одна- из линий соответствует эху от поверхности наноса, вторая же — звуку, отразившемуся от более твердого грунта, лежащего под наносом. С помощью эхолотов можно измерять толщину наносов, следить за движением подводных мелей и тем самым определять наличие, мощность и направление подводных течений.

Эхолот оказался настолько чувствительным прибором, что отмечает на эхограмме даже резкое различие в физическом состоянии двух слоев воды: например, различную соленость, температуру, мутность и т. п. Гидрологам, гидрографам и океанографам эхолот оказывает неоценимые услуги. Эпронов-цам он помогает находить затонувшие суда. Эхограмма указывает не только место потонувшего судна, но и положение его на грунте.

Подводные лодки, снабженные картами морского дна и эхолотами, могут долгое время итти под водой, так как для определения своего места или- проверки счисления им теперь не нужно всплывать на поверхность. При опускании на дно эхолот оказывает подводникам- новую услугу, помогая выбрать удобное место для лежания на грунте — ровное и не слишком илистое.

В устьях многих рек Англии у станов-лены эхоуказатели уровня приливов, снабжающие необходимыми сведениями каботажные суда, не имеющие эхолотов

Эхолот признан даже рыбопромышленниками, заметившими, что с его помощью

Эхолот измеряет уровень приливов. /. Генератор колебаний. 2. Излучатель и приемник. 3. Усилитель. 4. Указатель

уровня.

можно с большой точностью определить место, глубину и размеры косяков рыбы. Только за пять лет (с 1931 по 1936 год) описанными выше

-.....— Ланжевена было

оборудовано в Европе больше 1 100 рыболовных судов.

эхолотами

За год до изобретения Лин-жевеном пьезоэлектрического эхолота! Шилове кий в Париже впервые предложил применить

1()