СВЯЗЬ С ПОДВОДНОЙ ЛОДКОЙ: НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ
Важность задач, решаемых подводными лодками, определяет требование к обеспечению их надводной связью. Основное направление работ – создание надежного, помехозащищенного оборудования, отвечающего современным условиям. Для обеспечения скрытности действий подводных лодок принимаются организационные и технические меры, включая маневр видами связи, энергетикой, временем, частотой и т.д. В направлении «берег – ПЛ» основным средством остается связь на сверхдлинных волнах (СДВ) в диапазоне 2-30 кГц. Сигналы на этих частотах способны проникать вглубь океана до 50 м.
Для приема сигналов в СДВ, ДВ и СВ диапазонах ПЛ используют различные типы антенн. Одна из них, шлейфная, или «плавающий кабель», – длинный проводник с положительной плавучестью, изолированный от морской среды. При движении на глубине этот кабель выпускается с подводной лодки и, всплывая к поверхности, принимает радиосигналы.
Такая антенна проста по устройству, однако может визуально обнаруживаться с самолетов или ИСЗ, а также гидроакустическими средствами наблюдения по шуму, который возникает при движении кабеля в воде. Серьезным недостатком «плавающего кабеля» отмечают и то обстоятельство, что использовать его можно лишь на малых ходах, в противном случае он будет притапливаться до глубин, где прием сигналов невозможен.
Как звучит тифон и сирена подводной лодки
Другой вид – «буксируемый буй» – представляет собой отсек обтекаемой формы, в нем смонтирована чувствительная антенна, связанная с буксирующей ее лодкой кабелем, по которому принятый сигнал поступает на вход приемника. Устройство автоматического контроля глубины удерживает заданное заглубление на различных скоростях хода. Однако при плавании на значительной глубине нужен кабель большой длины, и во избежание его разрыва, а также для снижения уровня акустических шумов скорость ограничивается.
Второй канал связи в направлении «берег – ПЛ» – сверхнизкочастотная связь (СНЧ), позволяющая разрешить ряд указанных выше ограничений.
Волны СНЧ диапазона способны проникать на большие глубины океана. С помощью буксируемой антенны ПЛ может принять СНЧ сигнал на глубине нескольких сотен метров и даже под полярными льдами со средней толщиной около 3 м. Не случайно СНЧ система связи считается на сегодняшний день, но оценке специалистов, единственным средством оповещения подводных лодок по тревоге и служит для указания о подвсплытии их для приема передач на СДВ или диапазонах КВ и УКВ. Она не зависит от воздействия ядерных взрывов на среду распространения радиоволн и от преднамеренных помех.
К ее недостаткам относят: низкую скорость передачи информации (всего 3 знака за 15 мин), большие размеры береговых антенных систем, энергоемких источников питания и их уязвимость от ядерных ударов противника. В целях повышения живучести СНЧ связи командованием ВМС США рассматривается возможность использования неуправляемых аэростатов в качестве ретрансляторов.
За рубежом полагают, что, несмотря на несомненные преимущества, СНЧ связь не обеспечивает высокой информационной скорости передачи и приема сообщений при соблюдении скрытности на рабочей глубине погружения.
U-571 подаёт сигнал SOS/Подводная Лодка U-571
Ведутся интенсивные работы в других нетрадиционных направлениях. В частности, изучаются перспективы оптической (лазерной) связи, принципиальным достоинством которой является возможность элемтромагнитных волн, этого диапазона проникать в толщу океана на значительную глубину. Полагают, что в большинстве акваторий Мирового океана с помощью чувствительных датчиков на корпусе ПЛ можно принять оптический сигнал на глубине 500-700 м. Считается, что предпочтительней использовать лазер, размещенный на ИСЗ.
Одним из недостатков оптической связи считают необходимость точного знания места адресата для наведения луча, что преодолевается путем последовательной передачи одного и того же сообщения в разные районы, хотя это увеличивает время его прохождения до адресата. В перспективе предусматривается применение мощных лазеров для циркулярных передач во все зоны вероятного нахождения подводных лодок.
Несмотря на преимущества лазерных каналов связи, практическая реализация их задерживается вследствие сравнительно большой стоимости.
Зарубежные специалисты отмечают, что связь берега с лодкой можно осуществлять с помощью акустических средств. Звуковые волны распространяются на тысячи миль, однако требуется много времени при передаче информации на большие дальности. Кроме того, сигнал легко обнаруживается противником и подавляется средствами РЭБ. Считается, что одним из способов гидроакустической связи может быть работа стационарных приемников и маломощных акустических передатчиков на подводных буях, соединенных кабелем с берегом.
Потенциальные возможности связи с подводными лодками в подводном положении ученые видят и в использовании лучей нейтрино (электрически нейтральные элементарные частицы). Они способны проходить сквозь землю со скоростью света с очень малой потерей энергии. При помощи специальных фотоумножителей можно принимать на ПЛ импульсы света, возникающие в результате столкновений нейтрино с ядрами молекул морской воды. Полагают, что такое абсолютно скрытное средство связи будет эффективным на больших глубинах, где помехи солнечного света и космических лучей минимальны. Однако создание нейтринного генератора в настоящее время требует таких материальных затрат, что оно практически трудно осуществимо.
Для связи в направлении «берег – ПЛ» одновременно с СДВ диапазоном производятся передачи и на коротких и ультракоротких волнах. Для приема в этих диапазонах подводная лодка должна подвсплывать на перископную глубину и поднимать мачтовую антенну. При этом теряется скрытность. Поэтому такой связью пользуются только в случаях крайней необходимости по назначенным сеансам. Вместе с тем отмечается, что УКВ и КВ связь в условиях ядерной войны будет наиболее живучей, устойчивой и надежной, поскольку береговые узлы с массивными и сложными антенными полями СНЧ, СДВ систем могут быть уничтожены.
Передачи в направлении «ПЛ – берег» осуществляют на перископной глубине на КВ и УКВ через ИСЗ или посредника (корабль, самолет). При этом используется мачтовая антенна, которую можно легко обнаружить радиолокационными средствами, а излучаемый сигнал этого диапазона запеленговать. Для обеспечения скрытности первоначально использовалась аппаратура сверхкратковременных передач (СКП), а в настоящее время – техника широкополосной модуляции (ШПМ). Она затрудняет обнаружение и перехват передачи вследствие того, что энергия полезного сигнала распределяется в очень широком частотном диапазоне.
ШПМ связь допускает, кроме того, прием и передачу с высокой информационной скоростью, что также снижает вероятность пеленгования подводной лодки.
Принципиальным недостатком ее остается необходимость подвсплытия для развертывания антенн.
В направлениях «ПЛ – ПЛ» и «ПЛ – надводный корабль» применяется гидроакустическая связь. Поскольку основное тактическое требование к подводным лодкам – это скрытное плавание на глубине, то возможность связи с ними современными средствами весьма ограничена.
Полагают: достижения ШПМ техники, а также применение в высокочастотных сигналах прыгающей перестройки по частоте на фоне помех гарантируют, что передача подводной лодки не будет обнаруживаться самой развитой сетью радиоэлектронной разведки, что намного повысит скрытность, а следовательно, и эффективность подводных сил. И наконец, только комплексное использование всех видов и средств связи может обеспечить ее надежность.
Источник: www.libma.ru
У истоков звукоподводной связи
Гидроакустика существует очень давно (от Аристотеля (384–322 до н. э.) и Леонардо да Винчи (1452–1519 гг.) до наших дней), однако практическим использованием высоких звукопроводящих свойств воды для беспроводной подводной связи и наблюдения начали заниматься только в начале XX ст. Первые разработки в этой области техники были выполнены в России инженером Р. Г. Ниренбергом и в США ученым и изобретателем Р. Фессенденом. Именно о них пойдет речь в этой статье.
«ПРИБОР АКУСТИЧЕСКОГО ТЕЛЕГРАФИРОВАНИЯ ЧЕРЕЗ ВОДУ» РОБЕРТА НИРЕНБЕРГА
В 1904 г. молодой инженер Роберт Густавович Ниренберг, уроженец города Кременец Волынской губернии, выпускник Варшавского политехнического института и Электротехнического института в Санкт-Петербурге (последовательно), начал работать на Балтийском судоремонтном и механическом заводе Морского министерства. Семь тысяч рабочих и инженеров этого завода строили подводные лодки, бронированные канонерские лодки и линкоры.
В том же 1904 г. капитан 2-го ранга Михаил Николаевич Беклемишев, один из первых специалистов в области строительства и тактики использования подводных лодок, явился инициатором развития средств гидроакустической связи. По его инициативе в начале 1905 г. Ниренберг приступил к созданию прибора «гидроакустического телеграфирования через воду», и в том же году такой прибор был им предложен.
Этот прибор представлял собой динамическую сирену, в которой вместо воздуха подавалась (при помощи помпы) под некоторым давлением забортная вода. Главная часть сирены — вращающийся на оси диск с расположенными по окружности круга отверстиями, находящийся над таким же, но неподвижным кругом с такими же отверстиями. Диск на оси приводился во вращение отдельным мотором.
В сирене определенный звук получается вследствие перерывов постоянного потока воды в зависимости от скорости вращения диска. Вода подавалась в сирену через клапан, используемый по принципу телеграфного ключа, в результате чего в окружающей воде создавались импульсы, соответствующие знакам азбуки Морзе. Эти сигналы распространялись за бортом корабля.
В качестве приемника колебаний служил водонепроницаемый угольный микрофон, помещенный в коробку с водой, которая прикреплялась изнутри к борту судна или подводной лодки.
Исторической справедливости ради следует сказать, что именно Элиша Грей, американский инженер-электрик, автор более 70 патентов на изобретения, в 1899 г. обнаружил, что угольный микрофон в соответствующем водонепроницаемом кожухе может использоваться как гидрофон для приема сигналов подводной связи, в частности от подводного колокола.
В 1906 г. первый образец гидроакустического телеграфа Ниренберга был создан на Балтийском заводе, а через два года испытан на Черном море. Эксперименты прошли успешно, поэтому на заводе создали гидрофоническую мастерскую, руководителем которой назначили Ниренберга. Балтийский завод получил заказ на изготовление 10 подобных приборов.
На изобретенный Ниренбергом прибор была получена Привелегия № 19736 от 31 августа 2011 г. «Передающая станция для беспроводного гидрофонического телеграфирования через воду» (дата заявки — 15 января 1907 г.).
В 1910 г. гидрофонические приборы были установлены на судах Черноморского флота (линкор «Три святителя» (рис. 2) и подводная лодка «Карп»).
В мае 1911 г. специальная комиссия произвела в акватории Балтийского завода испытания гидрофонических установок системы Ниренберга и сделала вывод о том, что станция соответствует своему назначению и может обеспечить в открытом море дальность связи свыше двух миль.
В сентябре 1911 г. началась установка приборов Ниренберга на подводных лодках «Пескарь», «Стерлядь», «Макрель», «Окунь» Балтийского флота, которая закончилась в 1912 г.
Следует отметить, что при установке этих приборов на корабли и подводные лодки и при их ходовых испытаниях перед разработчиками возникли значительные трудности. Необходимо было максимально уменьшить шумы (помехи), возникавшие от работы собственных механизмов корабля и движения его корпуса в воде. Под руководством Ниренберга были разработаны буксируемые чечевицеобразные приемники обтекаемой формы, что привело к значительному снижению уровня помех (чечевицеобразная форма характеризуется шириной, равной длине, при значительно меньшей толщине). Однако техника того времени не позволила создать надежные буксируемые устройства, необходимые для практического использования в аппаратуре подводной связи.
Следующим шагом по созданию приемника, надежно работающего при движении корабля, была разработка в середине 1913 г. Балтийским заводом «мечевого» устройства, позволяющего при помощи выдвижного мечевидного корпуса (меча) удобообтекаемой формы опускать приемник, находящийся в нем, под киль корабля.
Продолжение статьи читайте в мартовском номере журнала «Наука и техника» за 2021 год. Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.
В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.
Источник: naukatehnika.com
Будет ли в подводной лодке работать мобильный телефон?
Интересно, сможет ли обычный мобильный телефон работать в погруженной подводной лодке? Конечно, под словом «работать» подразумевается поймать сигнал и иметь возможность позвонить, а не просто быть включенным.
Ответ однозначен – нет. Радиоволны сотовой связи высокой частоты очень хорошо поглощаются соленой морской водой, поэтому не проникают в глубину, где находится подводная лодка. Но даже если субмарина всплывет, то матросы на ее палубе вряд ли смогут поговорить по телефону. Если только подводная лодка не будет находиться близко от берега.
Дело в том, что высокочастотная сотовая связь с длиной волны от 0,1 до 1 метра работает стабильно только при наличии поблизости сотовых вышек или станций связи, передающих сигналы. Максимальное расстояние для приема телефоном сигнала базовой станции достигает 70 км, поэтому на суше станции приема находятся близко друг к другу, чего в открытом море, конечно, не случается.
Но это не значит, что подводные лодки остаются без связи на время выполнения задания. Информацию погруженной подводной лодке передают при помощи длинных и сверхдлинных радиоволн — длина волны от 100 до 1000 км и даже больше. Такие радиоволны проникают на большую глубину и могут улавливаться антеннами подводных лодок. Недостаток такого вида связи – крайне медленная скорость передачи данных, которая становится тем ниже, чем меньше частота радиоволны.
| Это интересно: смогут ли инопланетяне, если они, конечно же, существуют, поймать идущие от нашей планеты радиоволны? Читаем ЗДЕСЬ. |
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник: mydiscoveries.ru