Текст книги "Звуки в морских глубинах"
Автор книги: Иван Хорбенко
сообщить о нарушении
Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)
По данным зарубежной печати, в США и Англии ведутся работы по увеличению дальности действия гидролокаторов. По некоторым источникам, дальность обнаружения подводной лодки составляет 35 кабельтовых, а в ближайшие годы может достигнуть 25 миль (250 кабельтовых). Одним из путей увеличения дальности действия гидролокаторов зарубежные специалисты считают увеличение длины волны, т. е. переход от ультразвуковых частот к звуковым, а также применение буксируемых гидролокаторов с переменной глубиной. В этом случае акустическая система может опускаться на необходимую глубину, где условия распространения звука наиболее благоприятны.
В настоящее время в военно-морском флоте США разрабатываются системы раннего предупреждения о нападении подводных лодок. Предполагается установить на дне Атлантического океана (на глубине 4500–5000 метров) около 10 тысяч специальных датчиков-гидрофонов. Такая система якобы позволит обнаружить подводные лодки на расстоянии 500-1000 миль.
Подводные лодки – главная ударная сила флота, поэтому средства борьбы с ними непрерывно совершенствуются.
В иностранных военно-морских флотах большое значение придается также гидролокаторам, используемым с вертолетов и дирижаблей.
По устройству такие станции почти ничем не отличаются от корабельных, за исключением того, что акустическая система опускается в воду на специальном тросе (рис. 39), а остальные приборы находятся на вертолете или дирижабле.
Рис. 39. Вертолетная гидролокационная станция.
Преимущество этого способа в том, что отсутствуют помехи от движения своего корабля и его механизмов, а главное – повышается скорость обследования района. После обследования участка вертолет поднимается с акустической системой и быстро перелетает на другой участок, опускает акустическую систему, после обследования перелетает на третий участок и т. д.
По сведениям иностранной печати, время опускания акустической системы, обследование участка и обратный подъем ее занимают около 5 минут. Расстояние между соседними точками, в которых ведется обследование, выбирается с таким расчетом, чтобы не допускать пропусков обследуемого района и, более того, чтобы обследуемые участки перекрывались между собой.
Звук измеряет глубину
Командиру корабля или штурману необходимо постоянно знать глубину дна моря под кораблем, особенно при плавании в прибрежных районах, где создается опасность сесть на мель.
В старину мореплаватели определяли глубину весьма простым способом – опускали груз на тросе до тех пор, пока он не касался грунта. Длина троса и соответствовала измеренной глубине. Однако не всякую глубину можно определить таким способом. Как, например, измерить глубину сотен, тысяч и даже десятков тысяч метров?
На помощь опять-таки приходит гидролокация. Небольшие и несложные по устройству гидролокационные приборы, называемые эхолотами, быстро и точно измеряют глубину (рис. 40).
Рис. 40. Запись на ленте эхолота позволяет «видеть» дно моря.
Эти приборы основаны также на принципе посылки ультразвукового сигнала и приема отраженного эха от дна моря.
Измеряя глубины отдельных участков или районов моря, можно составить подводную карту, на которой будут видны возвышенности и углубления. Рельеф дна моря или океана в некоторой степени напоминает рельеф земной поверхности. Составление морских карт имеет не только познавательное научное значение, для моряков оно жизненно важно, так как обеспечивает безопасность плавания.
Имея перед глазами ранее составленную карту морских глубин и сравнивая данные ее с показаниями эхолота, штурман может ориентировочно определить место своего корабля в море. При постановке корабля на якорь необходимо также знать глубину места, чтобы не потерять якорь вместе с якорь-цепью на большой глубине. Эхолот и в этом случае приходит мореплавателю на помощь.
Но эхолот все же измеряет только глубину под кораблем, а для того, чтобы обнаружить впереди по курсу подводную банку, скалу, айсберг, либо узкость, используют гидролокационную станцию.
При прохождении узкостей или районов с подводными препятствиями гидроакустик по приказанию командира в режиме эхопеленгования обследует сектор в носовых курсовых углах.
При получении отраженного эха от подводного препятствия гидроакустик докладывает командиру корабля об опасности.
Разговор под водой
Если можно слышать звуки в воде, значит можно и разговаривать, тем более, что под водой в этом есть большая необходимость. Как переговорить командиру одной подводной лодки с командиром другой или командиру надводного корабля с командиром подводной лодки? Проводная связь исключается, радиоволны под водой использовать нельзя. На помощь в этом случае приходит ультразвук.
Если замыкать цепь питания реле приема – передачи телеграфным ключом, то излучение ультразвуковой энергии будет происходить во время нажатия ключа.
Используя азбуку Морзе, можно свободно переговариваться при помощи гидролокаторов, установленных на корабле и подводной лодке. При этом нужно соблюдать правило: когда один работает на передачу, другой работает только на прием. Одновременная работа на передачу недопустима.
Необходимо отметить, что скорость переговоров по азбуке Морзе гидролокаторами значительно меньше, чем по радио. Для ускорения передачи наиболее ходовых фраз используют переговорные таблицы.
В последние годы за рубежом созданы специальные гидроакустические станции связи, при помощи которых можно вести переговоры голосом в телефонном режиме, т. е. разговаривать, как по обычному телефону (рис. 41).
Рис. 41. Телефонный разговор под водой.
Иногда недостаточно сделать вывод, что обнаружена подводная лодка, нужно еще определить, своя это подводная лодка или противника. Для этой цели подводный корабль дает кодированный запрос, на который подводная лодка должна ответить кодированным ответом. Ответ правильный – подводная лодка своя; ответ неправильный или нет никакого ответа – подводная лодка противника.
Раньше запросы и ответы делались обычными гидролокаторами при помощи азбуки Морзе. По данным зарубежной печати, в последнее время на подводных лодках устанавливаются специальные станции связи и опознавания.
Гидроакустика помогает промыслу
Гидроакустические приборы широко применяются в рыбном промысле. Рыболовные суда оборудуются гидроакустическими приборами, простейшим из которых является обычный эхолот.
Косяки рыбы часто достигают больших размеров и передвигаются с довольно большой скоростью. Поэтому важно своевременно обнаружить скопление рыбы и в нужном районе расставить сети.
При работе эхолота ультразвуковые волны, отраженные от рыбы, записываются на специальной бумаге. По характеру записи можно судить о плотности косяков, их размерах, а также узнать глубину, на которой находится рыба.
Интересно отметить, что ультразвук отражается не от тела рыбы, а от плавательного пузыря, наполненного воздухом.
Совсем недавно гидроакустические приборы начали применять не только для обнаружения косяков рыбы, но и для определения ее разновидностей.
Мы уже знаем, что различные животные и рыбы издают звуки, а точнее, ультразвуки различной частоты.
Рыбы издают ультразвуки определенной частоты, присущие каждой породе. Вот этим и воспользовались современные рыбаки; при помощи специальных приборов, опущенных в воду, они обнаруживают таинственные голоса и определяют породу рыб.
Если внимательно прослушать очень слабые «голоса» различных рыб, усиленные гидроакустическими приборами, можно отличить сельдь от кильки. Сельдь издает звуки, на-поминающие чириканье птиц, а звуки, издаваемые килькой, воспринимаются как непрерывное гудение.
Более всего говорливы горбыли, они даже переговариваются между собой, издавая звуки, напоминающие перестукивание.
Наиболее широко используются гидроакустические приборы в рыбном промысле в открытом океане.
КТО ПОБЕДИТ?
Цель или ложное эхо
Гидроакустика помогает ловить рыбу, но рыба иногда «подводит» гидроакустика при поиске подводной лодки. При большой плотности рыбы в косяке эхо бывает настолько четким, что его можно принять за эхо от подводной лодки.
Но не только рыба вводит в заблуждение гидроакустика при поиске подводной лодки. Затонувшие корабли, подводные скалы, кильватерную струю также иногда принимают за подводную лодку.
Можно ли уверенно отличить цель, т. е. подводную лодку от ложной цели? Как бы ни были совершенны приборы, они не смогут этого сделать. Эту задачу выполняет гидроакустик, который при обнаружении эха классифицирует его по нескольким признакам. Такими признаками могут быть протяженность цели, тон эха и изменение пеленга (направления) на цель.
Протяженность цели – первый характерный признак, позволяющий отличить подводную лодку от ложной цели. Протяженность цели измеряется в градусах, а определяется пеленгованием (определением направления) левого и правого срезов цели. Подводная лодка имеет небольшую протяженность (рис. 42, б). Если протяженность цели большая (рис. 42, а), можно сделать вывод, что это не подводная лодка, а ложная цель, например, косяк рыбы или подводное препятствие.
Рис. 42. Протяженность цели: а – косяка рыбы; б – подводной лодки.
Тон эха позволяет определить, движется ли цель или она неподвижна. Изменение тона эха свидетельствует о том, что цель движется. Однако не всегда нужно делать окончательный вывод по этому признаку, так как подводная лодка может следовать курсом, параллельным курсу надводного корабля, в этом случае тон эха не будет изменяться. По тону эха можно определить и ориентировочное направление движения подводной лодки, используя эффект Допплера.
Изменение пеленга на цель также свидетельствует о том, что цель подвижна. Но при определении изменения пеленга необходимо учитывать перемещение своего корабля относительно цели.
Для более полной и уверенной классификации контакта включается рекордер. По записи на рекордограмме можно определить относительную скорость, а зная скорость своего корабля, можно вычислить скорость цели. Кроме того, запись на рекордограмме от подводной лодки имеет четкую форму с ровным левым срезом (рис. 43, а). При ложном эхе, например, от косяка рыбы, запись нечеткая, прерывистая, а ее левый срез имеет извилистую форму (рис. 43, б).
Рис. 43. Запись на рекордограмме: а – от подводной лодки; б – от косяка рыбы.
Иногда гидроакустик переходит из режима эхопеленгования в режим шумопеленгования и прослушивает наличие шумов от винтов подводной лодки или вспомогательных механизмов.
Классификация контакта – очень сложный и ответственный процесс в работе гидроакустика. Навыки в быстрой и уверенной классификации контакта вырабатываются годами практической работы в море.
Обманный маневр
Ложная цель может быть не только природной, но и специально созданной. Если подводная лодка обнаружена, командир ее будет принимать все меры к тому, чтобы оторваться от преследования. Прежде всего применяется специальный маневр уклонения, предусматривающий резкие изменения курсов и скорости.
По данным зарубежной печати, подводные лодки оборудуются специальными устройствами – имитаторами, создающими ложные цели.
Уклоняющаяся от преследования подводная лодка выпускает с кормовой части имитатор цели, хорошо отражающий ультразвук (рис. 44).
Рис. 44. Появилась новая цель – это подводная лодка выпустила имитатор при уклонении от преследования.
Некоторые имитаторы снабжены устройством, создающим шум, напоминающий шум винтов подводной лодки. Такой имитатор может несколько часов самостоятельно передвигаться, имитируя маневр уклоняющейся подводной лодки. Длина имитатора более трех метров, диаметр около 0,5 метра. Маневрирует имитатор по сигналам программного механизма.
Малоопытный гидроакустик может переключиться на работу по ложной цели, а в это время подводная лодка уйдет от преследования.
Ложную цель можно создать также очень простым способом – выпуском воздушного пузыря. Мелкие пузырьки воздуха, как мы знаем, хорошо отражают ультразвук, что может временно дезориентировать гидроакустика.
В иностранных флотах проводятся опыты по уменьшению отражающей способности ультразвука подводной лодки, для чего корпус ее покрывают специальными противоотражающими покрытиями, которые поглощают более 90 процентов ультразвуковой энергии. Недостатком таких покрытий является то, что они обладают большим поглощающим свойством только для определенных частот, а для других частот отражающие свойства могут возрасти.
Поиск цели
До появления гидроакустических станций поиск подводных лодок производился зрительными средствами. Вооруженные биноклями наблюдатели внимательно следили за горизонтом: не появится ли перископ подводной лодки, которая также не имела гидроакустической станции и вынуждена была выходить в атаку по данным наблюдения в перископ.
С появлением гидроакустических станций отпала необходимость подводным лодкам поднимать перископ над поверхностью моря. Следовательно, подводную лодку можно обнаружить только гидролокатором.
При поиске подводной лодки гидроакустическая станция надводного корабля работает в режиме эхопеленгования, т. е. через определенные промежутки времени делаются посылки ультразвуковых сигналов.
Поиск ведется при вращении вибратора с левого борта к носу, а затем то же с правого борта и т. д. Такой поиск называется симметричным поиском (рис. 45, а). Шаг поиска может быть различным, например, 5 или 10°. После каждой посылки акустическая система поворачивается на соответствующий угол.
Если вероятность обнаружения подводной лодки больше с какого-нибудь борта, то ведется асимметричный поиск (рис. 45, 6), т. е. с одного борта сектор увеличивается, а с другого уменьшается.
При вероятности появления подводной лодки прямо по курсу поиск ведется с перекрытием носовых курсовых углов (рис. 45, в). В этом случае носовой сектор обследуется дважды.
Рис. 45. Виды гидроакустического поиска подводной лодки: а – симметричный; б – асимметричный; в – с перекрытием носовых курсовых углов.
При поиске шагом 5 или 10° на обследование сектора уходит много времени. Пока гидроакустик ведет поиск с одного борта, подводная лодка может приблизиться с другого борта на дистанцию торпедного залпа. Поэтому поиск подводных лодок более выгодно вести гидролокационной станцией кругового обзора. Такая станция не только обеспечивает быстрое обследование сектора, но и обнаруживает одновременно все цели, которые могут оказаться в зоне действия станции.
При попадании подводной лодки в зону действия гидролокатора от нее отразятся ультразвуковые волны и гидроакустик услышит эхо. После получения эха от второй посылки гидроакустик докладывает командиру корабля направление на цель и дистанцию до нее.
Получив приказание классифицировать контакт, гидроакустик определяет протяженность цели, тон эха, изменение пеленга и четкость записи на рекордограмме. Пеленгуя левый и правый срезы, он определяет средний пеленг на цель и докладывает командиру корабля.
Гидроакустик подводной лодки в это время тоже не бездействует. Он внимательно пеленгует шум винтов преследующего корабля и докладывает командиру подводной лодки направление и по силе звука ориентировочно определяет, сближается корабль или удаляется.
Кроме того, гидроакустик подводной лодки пеленгует ультразвуковые посылки, излучаемые гидролокатором преследующего корабля, что позволяет определить не только направление, но и ориентировочную дистанцию до него. Опытный гидроакустик подводной лодки может также определить, на каком расстоянии рвутся глубинные бомбы и какого они калибра.
Гидроакустики двух кораблей (надводного и подводного) состязаются между собой в умении, опыте, хладнокровии, выдержке. В подводной борьбе побеждает опыт и воля к победе.
Гидролокационной станцией можно обнаружить не только подводную лодку, а и маленькие, но исключительно опасные для всех кораблей контактные мины. Раньше надводные корабли совершенно были беспомощны при плавании в районах, не очищенных от мин, а подводные лодки форсировали минные поля с ежесекундным ожиданием взрыва. Гидролокация позволила определять заранее места, где выставлены контактные мины. А если место постановки мин определено, их всегда можно обойти.
Обнаружить мины труднее, чем подводную лодку, так как эхосигнал от мины очень слаб, и на рекордере запись тоже будет слабой (рис. 46).
Рис. 46. Запись на рекордограмме от мин.
Атака
«Атака подводной лодки!» – раздается команда командира корабля. Все занимают свои места: для каждого боевого расчета, боевого номера строго определены боевые функции (обязанности). Особенно ответственные обязанности при атаке подводной лодки у расчета противолодочной обороны (ПЛО), куда входят командир корабля, офицер ПЛО, гидроакустик и посты сбрасывания глубинных бомб и бомбометов.
В атаке подводной лодки принимает участие также расчет боевого информационного поста, где обобщают, анализируют и оценивают обстановку.
Атака подводной лодки длится всего несколько минут, но напряженность каждого боевого номера достигает предела. Особенно напряженно работает гидроакустик. Он поддерживает контакт с подводной лодкой, не теряя его даже на несколько секунд, и непрерывно выдает данные командиру корабля: пеленг, дистанцию, тон эха, протяженность цели.
Гидроакустик в это время превращается как бы в аппарат слуха, ничто его не должно отвлекать. Он должен своевременно заметить ложный маневр цели, не потерять цель, увлекшись ложной целью, кроме того, следит за маневрированием своего корабля.
И вот отметки на рекордограмме приближаются к нулю. Наступает наиболее ответственный период – последняя фаза атаки.
Результат напряженной работы расчета ПЛО скоро будет известен всем.
– Мгновенное эхо, – докладывает гидроакустик, а через несколько секунд следует одна за другой команды «Первая!», «Вторая!», «Третья!». Это значит, что сейчас будут сброшены три серии глубинных бомб.
Едва прозвучали последние слова команды, как корабль резко вздрагивает, за кормой корабля трижды взбугривается вода – взорвались глубинные бомбы (рис. 47).
Рис. 47. По данным гидроакустика глубинные бомбы сброшены, подводная лодка поражена.
Борьба не окончена. Гидроакустик восстанавливает контакт с подводной лодкой, командир корабля повторяет атаку и, может быть, еще не один раз.
Но что это? На поверхности моря появились маслянистые пятна и плавающие предметы – глубинные бомбы попали в цель. Однако гидроакустик неоднократно проверяет: не коварность ли это врага, нарочно выпустившего масло и выбросившего предметы, чтобы обмануть корабль ПЛО ложным потоплением лодки, Корабль ПЛО еще много раз обходит подозрительное место. Звуков не слышно, гидролокатором лодка не обнаруживается. Командир корабля поздравляет экипаж с победой.
Одиночный корабль не всегда обнаружит подводную лодку, а после первой атаки может потерять контакт. Для более эффективного поиска подводных лодок и атаки их корабли ПЛО объединяются в поисковые ударные группы (ПУГ).
При совместном поиске группой кораблей резко повышается вероятность обнаружения подводной лодки и вероятность ее уничтожения. Действиями нескольких кораблей руководит командир ПУГ, находящийся на одном из кораблей.
Глубинные бомбы – грозное оружие в борьбе с подводными лодками. Однако торпеды еще страшнее для надводных кораблей.
Подводная лодка обладает большим преимуществом, находясь в подводном положении. Она, как притаившийся хищник, ждет своей добычи.
Во время второй мировой войны скорость подводных лодок под водой не превышала 10 узлов[3]3
Узел – скорость, принятая для кораблей. Один узел – это одна миля (1852 метра) за один час.
[Закрыть], а скорость надводных кораблей обычно была 20–28 узлов. Поэтому подводные лодки, как правило, не «гонялись» за надводными кораблями, а подстерегали их на пути следования. В настоящее время скорости надводных и новых подводных кораблей приблизительно равны, а потому приемы борьбы подводных лодок могут быть иные.
Гидроакустик на подводной лодке в подводном положении знает об обстановке больше всех, потому что он слышит все звуки. По его докладу «Слышу шум винтов» командир объявляет боевую тревогу. По данным гидроакустика командир подводной лодки принимает решение на выход в атаку. Гидроакустик «берет прицел», и по его данным торпеды выходят в цель (рис. 48).
Рис. 48. Гидроакустик «берет прицел», и торпеды идут в цель.
Подводная лодка может атаковать торпедой с акустической головкой самонаведения, т. е. с собственной акустической станцией и собственной системой управления.
Такая торпеда, выпущенная в направлении движущегося корабля, по шуму его винтов сама обнаружит цель и при помощи устройства самонаведения поразит ее. От нее трудно уклониться, так как она стремительно мчится на шум винтов и, имея преимущество в скорости, настигает цель. Эта система называется пассивной, и работает она по принципу шумопеленгаторной станции.
Есть торпеды с активной системой наведения, которые работают по принципу гидролокационной станции. Торпеда с гидролокационной станцией излучает ультразвуковые импульсы, а приняв отраженный эхосигнал от цели, автоматически наводится на цель.
Торпеды с системами самонаведения применяются как подводными лодками, так и надводными кораблями.
