ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Гидроакустическая техника в первую мировую войну из "Анализ гидроакустических систем " В годы первой мировой войны акустическую технику использовали для обнаружения самолетов, дирижаблей и подводных лодок. Больших успехов достигли английские и французские исследователи в области обнаружения и определения координат самолетов противника по излучаемым ими акустическим сигналам. Их обнаруживали либо с использованием рупоров и слуховых трубок, связанных со слуховым аппаратом оператора, либо с помощью угольных микрофонов и телефонного приемника. Эти приборы были внедрены и в гидроакустике в целях поиска подводных лодок противника. [c.11] Рэлей своими ранними работами, а впоследствии и как консультант, внес значительный вклад в развитие акустики в Англии. В XIX в. предполагали, что бинауральная способность человека позволяет определять направление на источник звука за счет разности интенсивностей сигналов, принимаемых из окружающего пространства, когда направление акустической (звуковой) волны не совпадает с осью, лежащей в плоскости симметрии головы. При этом считалось, что разность интенсивностей звука образуется за счет экранирующего действия головы. [c.11] Рэлей предположил [8], что подобная точка зрения не объясняет нашей способности определять направление на источник низкочастотных колебаний, длины волн которых сравнимы с размерами головы. Например, на частоте 100 Гц длина акустической волны в воздухе составляет 3 м, поэтому голова не может вызвать заметного экранирования акустической волны. Рэлей сделал вывод, что дополнительно к определению разности интенсивности сигналов слух способен различать разность их фаз, т. е. чувствовать различия во времени прихода акустических колебаний к каждому уху. [c.11] Если направление на источник звука можно определять за счет разности фаз, то, очевидно, что точность такого определения будет тем выше, чем больше расстояние между приемниками. [c.11] Подобные наблюдения послужили поводом разработки устройств для определения направления на источник звука. [c.12] Типичное устройство для прослушивания шумов самолетов состоит из пары больших акустических рупоров. Каждый из них соединяют с ухом оператора с помощью трубки и стетоскопа. Меняя положение рупоров в пространстве, оператор добивается того, чтобы звук в ушах был одинаковой силы и таким образом определяет направление на его источник. [c.12] При разработке этой аппаратуры было замечено, что авиационные двигатели излучают звуки определенных тональных частот в диапазоне 80. .. 130 Гц. Для повышения качества работы аппаратуры в этом диапазоне были созданы резонансные и перестраиваемые фильтры, исключающие интерференцию акустических колебаний на других частотах. В неэлектрических звукоулавливающих системах такие фильтры представляли собой резонаторы Гельмгольца. [c.12] Акустические рупоры для обнаружения самолетов были длиной 1,2 м и отстояли друг от друга на расстоянии 2,3 м, соответствующем половине длины волны на частоте 80 Гц. Таким образом, если цель находилась в направлении, совпадающем с максимумом характеристики направленности, то в обоих рупорах сигналы частотой 80 Гц полностью взаимно уничтожались. Дополнительно к рупорам, закрепленным в горизонтальной плоскости, устанавливали два рупора по вертикали. Они позволяли определить угол наклона приходящего сигнала. [c.12] Чтобы исключить необходимость механических поворотов четырех рупоров, было разработано приспособление, позволяющее оператору изменять эффективную длину трубки, подходящей к каледому уху. С помощью такого устройства менялась эффективная длина акустического волновода, что обеспечивало одинаковую силу звука в каждом ухе. Подобный компенсатор длины траектории распространения акустических колебаний был откалиброван так, чтобы направление на источник звука можно было определять непосредственно по положению регулятора длины трубки. [c.12] В 1915 г. в ответ на усиление угрозы немецких подводных лодок интенсифицировалась разработка средств обнаружения погруженных подводных лодок. Одновременно с акустическими рассматривались оптические, температурные, магнитные и электромагнитные датчики. Было установлено, что практическое применение могут найти только акустические устройства. [c.12] В Англии работа по созданию гидроакустических систем была проведена А. Вудом и его коллегами из отдела изобретений и научно-исследовательского отдела Британского адмиралтейства. В США первые работы в области создания пассивных шумопеленгаторов провел X. Хаиес (Нью-Лондонский испытательный полигон, в настоящее время Центр подводных систем ВМС). [c.12] Естественным усовершенствованием этого устройства стал прибор МВ (рис. 1.2). На каждой стороне поворачиваемой вручную перекладины размеш,алось по шесть резиновых приемников. Приемники с каждой стороны перекладины соединены с соответствуюш,ей воздушной трубкой, согласованной с ним по акустическому импедансу, и закаичиваюш,ейся стетоскопом, как и в приборе 5С. Для определения направления на источник звука оператор поворачивал вручную перекладину до получения одинакового звучания в ушах. Новый прибор имел повышенную чувствительность и более высокую точность определения направления, чем 5С. [c.13] Прослушивание устройства с опускаемой за борт поворотной антенной нельзя было использовать даже на малом ходу корабля. Для решения этой проблемы прибор МУ, состояш,ий из резиновых баллонов-приемников, разместили заподлицо с корпусом корабля. Поворот осн ее характеристики направленности выполняли изменением длины линии каждого из каналов акустического компенсатора. [c.13] Шесть приемных элементов каждой части антенны были соединены вместе и после компенсации направления оси приемной характеристики сигналы от каждой части поступали к соответствующему уху. Поворотный штурвал на компенсаторе был ориентирован относительно шкалы, позволявшей оператору определять направление на цель. [c.14] Габариты прибора составляли 8,4. .. 12 м. Типовое размещение аппаратуры предусматривало установку по одной станции с каждой стороны носовой оконечности корабля. Экранирование сигналов корпусом корабля позволяло исключать неоднозначность определения направления прихода сигнала с правого или левого борта, характерную для любых линейных антенн. [c.14] Из использованной в первую мировую войну аппаратуры неэлектрического типа прибор МУ был наиболее совершенным. Как сообщалось, он позволял осуществлять сопровождение подводной лодки на дистанции до 1,8 км при ее движении со скоростью 20 уз. [c.14] В годы первой мировой войны было хорошо известно вредное влияние собственных помех движущегося корабля на характеристики акустических приемников. В целях удаления приемника сигналов от источника собственных помех было разработано несколько типов буксируемых гидрофонов. Наиболее совершенный буксируемый прибор и-3 был разработан в 1918 г. [c.14] Прибор и-3 включал в себя две такие антенны, буксируемые на расстоянии 90. .. 150 м от кормы корабля. Расстояние между антеннами по горизонтали составляло 3,6 м. Электрические сигналы подавались на борт корабля по многожильному кабелю. Компенсация разности времени прихода сигналов к различным акустическим приемникам осуществлялась электрическим компенсатором. Он вводил собственную электрическую задержку в электрический тракт (канал) каждого гидрофона до суммирования. Как и при использовании антенны с воздушными трубками, новая антенна была разделена на две половины. Сигналы от шести гидрофонов каждой половины антенны суммировались и подавались соответственно на правый и левый наушники оператора. [c.14] Как и в более ранних станциях, оператор вращал компенсатор в целях получения в наушниках одинакового звучания. [c.14] Таким способом определялось направление на цель. Задача буксировки не одной, а двух разнесенных по горизонтали антенн состояла в обеспечении однозначного определения направления (правый — левый борт), с которого пришел сигнал. [c.15] Вернуться к основной статье