Военное применение гидроакустики

Ширина рабочего спектра частот военной гидро­акустической аппаратуры составляет пять-шесть октав. Инфранизкие частоты, лежащие у нижней границы этого спектра, исполь­зуются датчиками давления гидродинамических мин, реагирующих на уменьшение давления воды при прохождении вблизи от них корабля. Это понижение давления представляет собой гидродина­мический эффект (эффект Бернулли), а не результат воздействия звуковых волн, поскольку для его существования упругие свой­ства среды не играют роли и оно не распространяется от места возникновения. Однако в мине этот процесс воспринимается дат­чиком так, как если бы он представлял собой звуковую волну. Промежутки времени, в течение которых проявляются указан­ные изменения давления, соответствуют, как правило, частотам ниже 1 Гц.

В противоположность гидродинамическим акустические мины чувствительны к собственно звуковому излучению корабля. Поэтому мины этого типа взрываются, когда звуковое давление в полосе пропускания их датчиков достигает определённого уровня. При тралении акустические мины подрывают, воздействуя на них звуковым полем мощного источника, буксируемого траль­щиком. В акустических минах и средствах их уничтожения обычно используется полоса частот, соответствующая максимуму излучения кораблей-целей.

Собственное излучение надводных и подводных кораблей является также фактором, используемым для их обнаружения методами шумопеленгования. Прослушивание шумов кораблей осуществляется с помощью гидрофонных антенн, устанавливае­мых на других кораблях или на дне моря на большом расстоянии от шумящего объекта.

Спектр частот, прослушиваемых при пассивном обнаружении, несколько выше, чем в акустических минах, поскольку для пелен­гования шумящих целей приёмная антенна должна обладать достаточно высокой направленностью.

Примером большой современной активной гидроакустической станции является гидролокатор AN/SQS-26, устанавливаемый на надводных кораблях (рис. 1.1). В этой станции излучение производится в горизонтальной и вертикальной плоскостях мощ­ными импульсами большой длительности. Принятые эхосигналы обрабатываются для представления на индикаторных устройствах с использованием современных методов. Если судить по входя­щим в гидролокатор устройствам, AN/SQS-26 представляет собой весьма сложную гидроакустическую систему, обладающую значи­тельной гибкостью в выборе режима работы.

Другим типом гидроакустических станций для надводных ко­раблей является буксируемый гидролокатор AN/SQS-35 (рис. 1.2) Акустическая антенна этого гидролокатора размещена в теле обтекаемой формы, буксируемом за кораблём на глубине несколь­ких десятков или сотен метров. Благодаря этому удаётся опустить антенну ниже слоёв с большими температурными градиентами и одновременно обеспечить поиск целей в кормовом секторе, где гидролокаторы с подкильной антенной работать не могут.

Рис. 1.2. Буксируемое тело гидролокатора AN/SQS-35 с подъёмно-опускным устройством, установленным в кормовой части эскадренного миноносца

Умеренно высокие частоты используются в самонаводящихся торпедах. Применение повышенных частот позволяет получить достаточно узкую характеристику направленности при неболь­ших размерах антенны и снизить влияние шумов. В зависимости от используемого метода обнаружения и пеленгования целей само­наводящиеся торпеды подразделяются на активные и пассивные. В обоих случаях, обнаружив цель, торпеда автоматически наводится на неё и далее движется в её направлении.

В гидроакустических станциях миноискания и гидролокаторах для поиска малых объектов применяются высокие частоты, по­зволяющие реализовать острую направленность акустических антенн. Узкие характеристики направленности в сочетании с короткими излучаемыми импульсами обеспечивают обнаружение мин и других небольших объектов на фоне реверберационных помех.

Рис. 1.3. Гидроакустический телефон UQC-1 для связи с подводными лодками [10]

1 – акустическая антенна АТ-186/UQC-1; 2 – приёмопередатчик RT-158C/UQC-1; 3 – пульт управления С-535А/UQC-1

Можно назвать несколько гидроакустических устройств спе­циального назначения. Одним из них является подводный теле­фон, предназначенный для связи надводных кораблей с подводными лодками или подводных лодок друг с дру­гом. На рис. 1.3 изображено устройство подобного типа UQC-1, работающее на не­сущей частоте 8 кГц с одно­полосной модуляцией рече­вым сигналом и представ­ляющее собой гидроакусти­ческий аналог приёмо-передатчика радиоволн.

Вторым примером спе­циального применения под­водной акустики являются ра­диогидроакустические буи — небольшие гидролокацион­ные устройства, сбрасывае­мые с самолёта для эхо­локации подводных целей или прослушивания созда­ваемых ими шумов. Тран­сляция принятых сигналов на самолёт осуществляется в этих малогабаритных лока­торах с помощью миниатюр­ных радиопередатчиков. На рис. 1.4 изображены буй, подводная лодка — цель и самолёт.

Рис. 1.4. Поиск подводной лодки с самолётом

1 – заряд взрывчатого вещества; 2 – радиоакустический буй; 3 – самолёт;

4 – подводная лодка

Активная локация подводных целей может осуществляться также с помощью специальных взрывных зарядов, сбрасываемых с самолёта. В этом случае радиогидроакустический буй исполь­зуется для приёма эхосигналов и передачи их на самолёт. Общий вид буя и его основные компоненты показаны на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Основные элементы радиогидро­акустического буя

1 — антенна; 2 — плавающий корпус с элек­тронной аппаратурой; 3 — гибкая подвеска;

4 — демпфирующий цилиндр;

5 — предусилитель; 6 ‒ гидрофон; 7 — груз