ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Первые шаги в гидроакустике из "Анализ гидроакустических систем " Истоки большинства современных областей техники прослеживаются в отдаленные от нас века, когда были сделаны важнейшие открытия науки и техники, составившие их фундамент. Следует отдать должное первопроходцам, чьи открытия оказались на стыке нескольких, ранее казавшихся не связанных между собой, областей науки. [c.7] Не многие могут сравниться с Леонардо да Винчи широтой деятельности и размахом творческой мысли. Более инженер, чем ученый, он предвидел исключительное число способов применения как существовавшей тогда, так и будущей технологии. Поразительный пример этому имеется в его заметках по акустике, представляющих особый интерес для тех, кто занимается подводными акустическими системами. В конце XV в. он писал [1] Если Вы остановите судно, возьмете длинную полую трубку и одним концом опустите в воду, а другим приложите к уху, то услышите корабли, находящиеся на большом расстоянии... . [c.7] Это выдаюш,ееся открытие включает все основные элементы современной пассивной гидролокационной системы и устанавливает, что движущееся судно, даже парусное или гребное, создает в воде звук, который затем распространяется на значительное расстояние. Описываемое приемное устройство (заполненная воздухом трубка) служит для преобразования акустических колебаний в воде в звук в воздухе и позволяет человеку воспринимать сигналы и идентифицировать типы удаленных су дов. Отмечается в заметках и тот факт, что результаты улучшатся, если уменьшить собственные шумы судна (путем его остановки), которые приходят к приемнику одновременно со звуками отдаленных судов. [c.7] Открытие Леонардо да Винчи в настоящее время научно обосновано и получило развитие в виде усовершенствованной приемной аппаратуры. [c.7] Леонардо да Винчи открыл также, что звук распространяется с определенной скоростью Увидев вспышку молнии, можно с помощью слуха узнать расстояние до места удара грома . [c.7] В 1687 г. И. Ньютон опубликовал Математические принципы естествознания , которые содержали первое математическое рассмотрение теории звука. Ему удалось связать физическое представление о распространении звука в жидкостях с такими измеряемыми физическими величинами, как плотность и упругость. Теоретически он определил, что скорость звука в воздухе должна быть пропорциональна корню квадратному из отношения атмосферного давления к плотности. В действительности эта формула давала заниженные значения скорости звука. Позже она была откорректирована П. Лапласом с учетом отношения теплоемкостей воздуха [2] . [c.8] Дополнительно к ранним исследованиям теории звука математические разработки Ньютона были, конечно, очень важны для получения и решения математических выражений, описывающих волновые явления. [c.8] Многие теоретические работы ХУП —XIX вв. связаны с изучением высоты тона и качества звука, создаваемого музыкальными инструментами. Исследованиями в этой области занимались знаменитые ученые Ж. Даламбер, Ж- Лагранж, Д. Бернулли, Л. Эйлер. Действительно, гармонический анализ звука возник в связи с решением некоторых проблем по исследованию теплоты. Ж. Фурье использовал бесконечные тригонометрические ряды (которые теперь носят его имя), чтобы описать более сложные функции в своем трактате Аналитическая теория теплоты (1822 г.). В 1843 г. немецкий физик Г. Ом открыл, что сложные звуки можно раскладывать в ряды одиночных тональных колебаний и математически выразил это с использованием рядов Фурье, что было важно для исследования не только акустических, но и любых других сигналов. [c.8] В 1877 г. лорд Рэлей (Дж. Стратт) опубликовал книгу Теория звука [4]. В этой фундаментальной работе вопросы излучения, распространения и приема звука рассмотрены в строгой математической форме. Излагая основы теории акустики в такой форме, в какой она существует в настоящее время, он описал упругие свойства твердых тел, жидкостей и газов. [c.9] Вернуться к основной статье