З. Перля - Боевые корабли
Но вот под водой появился новый скрытный и очень опасный враг надводных кораблей – подводная лодка; она могла скрываться в любом направлении, и ее – то особенно важно было уметь во – время и точно «нащупать». Эта новая задача еще больше вдохновила ученых и изобретателей. И очень скоро они решили ее. При этом они использовали особенности распространения звука в воде и создали приборы, посылающие в толщу морской воды «звуковой луч», который можно сравнить с нащупывающей палкой слепого.
Не сразу удалось ученым и инженерам применить замечательные свойства звукового луча для подводной разведки.
Первый изобретенный подводно-звуковой прибор был назван гидрофоном. Он еще не служил кораблю как нащупывающая «палка», а скорее действовал, как ухо человека дли как слуховая трубка врача. Гидрофон выслушивал подводные звуки – шумы двигателя и винтов подводной лодки. Степень громкости звука показывала, на каком расстоянии находится его источник. Очень скоро' стали оборудовать надводные корабли двумя гидрофонами и так их располагать, что удавалось определять, в каком направления скрывается, подводная лодка. При искусном маневрировании атакующий корабль мог оказаться над подводной лодкой и забросать ее глубинными бомбами.
Подводники очень быстро нашли такие средства, которые помогли им избегать, не допускать такого обнаруживания. Так например, можно было остановить работу двигателей и винта; подводная лодка на некоторое время оставалась неподвижной или даже ложилась на дно, если глубина моря это позволяла. Все шумы при этом замирали, и никакое механическое «ухо» не могло помочь обнаружить невидимого и притаившегося противника. Кроме того, и подводные лодки обзавелись гидрофонами, выслушивали шумы надводных кораблей. Это позволяло им определять, где на поверхности находится, куда идет надводный противник. Значит, можно было во – время переменить свое место, скрыться от преследования и, если нужно, «замереть».
Все же изобретатели продолжали улучшать гидрофоны; они сделали эти приборы настолько чувствительными, настолько обострили механический «слух» корабля, что даже на расстоянии в 7-8 миль удавалось определить, где скрывается подводная лодка. Но в то же время не прекращались поиски более надежного средства борьбы с невидимым врагом.
У ученых возникла такая мысль: если не всегда можно «услышать» подводную лодку, если она’ может «замолчать», надо суметь заставить ее звучать, и не только ее, а всякое подводное препятствие, пусть оно даже будет неподвижным. И тогда впервые появился подводный «звуковой луч», звук- «разведчик». Были созданы особые приборы- электромагнитные осцилляторы, мощные излучатели звуковых волн. Эти приборы подвешивались под днищами кораблей. Осциллятор – нерусское слово, оно происходит от французского «osciller», что по- русски означает «колебаться» или «дрожать». В новом приборе электрический ток заставлял стальную пластину совершать колебания с большой частотой, почти дрожать. Возникали звуковые волны, которые передавались воде. Эти волны распространялись на несколько миль во все стороны от своего источника, как водяные круги от камня, брошенного в воду. Получался не один, а очень много «звуковых лучей». Если эти «лучи» встречали какое-нибудь препятствие- айсберг, подводную скалу, подводную лодку, мину, – часть их возвращалась к своему источнику, как эхо. Именно этим способом ученым удалось заставить звучать даже неподвижные, «тихие» подводные объекты. Автоматическое приемное устройство ловило подводное эхо, умножало скорость звука под водой (около одной мили в секунду) на время, в течение которого оно вернулось. Это позволяло точно определить, на каком расстоянии находится «нащупанное» препятствие. Труднее было определить направление. Ведь вернувшееся эхо могло оказаться отражением одного из нескольких смежных «звуковых лучей». Пусть эти «лучи» разошлись в море совсем близко друг от друга, все же ошибка могла получиться достаточно большой. Значит, надо было устранить и этот недостаток.
Ультразвуковые волны отражаются от подводных препятствий и возвращаются к излучателю. Их «донесения» наносятся в виде кривых линий или контуров на экранах записывающих приборов.
До сих пор речь шла об обыкновенных звуках. Такие звуки улавливал гидрофон, такие же звуки «излучал» электромагнитный излучатель. Эти звуки могло бы воспринять и человеческое ухо, если бы оно находилось под водой или если бы человек в лодке или на корабле спустил под воду слуховую трубку. Но существуют и необыкновенные звуки: они возникают, если какое- нибудь тело колеблется с очень высокой частотой- больше 14 тысяч колебаний в секунду. Это – ультразвуки. Они не улавливаются ни человеческим ухом, ни гидрофолом; их волны не расходятся во вое стороны от своего источника. Ультразвуковые волны пронизывают воду в одном направлении. Если на своем пути они встретят препятствие, они отразятся обратно таким же лучом в сторону своего источника.
Как «излучается», распространяется и принимается звук под водой. / – В воде звук распространяется в пять раз быстрее, чем в воздухе.
Больше 300 лет назад Леонардо да-Винчи заинтересовался явлением распространения звука в воде. Источником подводного звучания в те времена служил обыкновенный колокол, а приемником – обыкновенная слуховая трубка, очень похожая на разговорно-слуховую трубку, которой и в наше время пользуются плохо слышащие люди.
В прошлом столетии появился прибор – осциллятор. В осцилляторе стальная пластинка (мембрана)' под действием переменного тока колеблется с очень большой частотой. Возникают звуковые волны, которые передаются окружающей среде – воде. Осциллятор – источник звуковых колебаний, но он же может служить и приемником. Когда посланные откуда-нибудь или отраженные звуковые волны доходят до осциллятора, который «молчит», они заставляют мембрану колебаться. Прибор так устроен, что от этих колебаний возникает электрический ток, а другие приборы снова превращают его в звуковые сигналы.
Современные осцилляторы превратились в систему микрофона и звукоприемника телефонного типа. Еще более совершенная аппаратура для передачи и приема ультразвука, появившаяся в начале первой мировой войны и непрестанно улучшающаяся, «рисует» эти сигналы (с помощью самопишущих приборов) в виде начерченных линий, или контура морского дна, или того предмета-препятствия, откуда звук отразился. Передатчики и приемники звуковых сигналов помещаются под днищем корабля внутри корпусов обтекаемой формы. Корпус излучателя делается или убирающимся (это значит, что можно его убрать, спрятать в углубление в днище корабля), или крепится наглухо.
В 1917 году, в конце первой мировой войны, очень остро ощущалась необходимость в наиболее совершенном оружии против германских подводных лодок. И вот тогда известный французский ученый профессор Ланжевен предложил снабдить надводные корабли излучателем ультразвука. Он справедливо считал, что именно ультразвуковой луч будет служить кораблю так же верно, как палка слепому, как чувство осязания. Если он встретит корпус подводной лодки и отразится к своему излучателю, не случится никакой ошибки в определении направления, откуда пришло его «эхо», – оно будет точно известно. Скорость распространения ультразвука в воде тоже известна. Значит, можно будет точно определить место неприятельской подводной лодки.
В конце первой мировой войны ультразвуковые приборы еще только проходили первые испытания. В последние десятилетия ученые усиленно работали над их улучшением. И к началу второй мировой войны «излучатели» ультразвука сделались уже испытанным и надежным средством обнаруживания подводных лодок.
В 1941 году целая группа работников одного из наших заводов заслужила высокую награду – Сталинскую премию – за создание ультразвукового прибора, который во время Отечественной войны помогал советскому флоту в борьбе с подводными лодками фашистов.
* * *
Устройства для нащупывания подводных препятствий называются подводнозвуковыми приборами наблюдения (и связи), а люди корабля, которые работают с ними, – акустиками. Наименование это происходит от греческого слова «акустика»; по-русски оно означает «учение о звуке». На акустиков корабля (и их приборы) и возложена задача во-время услышать невидимого врага и дать сначала направление, а затем и точку попадания для удара по противнику.
Теперь проследим, как они это делают. Представим себе боевую работу старшины- акустика на эсминце, который входит в охранение каравана транспортов с войсками и идет в строю конвоя на одном из его флангов.