Ваш логин:
Ваш пароль:

Регистрация
запомнить меня
Забыли пароль?
На главную
Обратная связь
Карта сайта
Хроника COMSTAR Новости рынка Индекс
ЭВОЛЮЦИЯ >> ПОДВОДНЫЙ ЗВОН

История подводных средств связи насчитывает столетия

Впервые подводная лодка уничтожила надводный военный корабль во время американской гражданской войны Севера против Юга. Но сама субмарина тоже затонула, потому что подошла слишком близко к противнику и была втянута в воронку, образовавшуюся от уходящего на дно судна водоизмещением в 1200 тонн. Было ясно, что роковая причина гибели — в отсутствие связи с надводными кораблями, без которой огромное подводное судно уподоблялось мощному, но неразумному морскому животному. Создание подводных средств связи стало для субмарин главным вопросом выживания.

Все началось с «Эврики!», вернее — с детективного расследования, известного всякому из уроков истории. Древнегреческий ученый Архимед (287 — 212 годы до н. э.) открыл закон, позволивший людям спустя века совершать подводные плавания. Историки утверждают, что сиракузский царь Гиерон решил заказать себе корону из чистого золота. Когда она была изготовлена, недоверчивый правитель усомнился в честности мастеров. Он подозревал, что в золото ювелиры добавили некоторое количество серебра. Но выяснить, так ли это, казалось невозможным. Тогда Гиерон призвал на помощь Архимеда. В Сиракузах ученый слыл человеком, для которого нет неразрешимых задач. Но мудрому Архимеду пришлось изрядно поломать голову, прежде чем он догадался, как можно выяснить соотношение в короне серебра и золота. Догадка озарила его в бане, когда он вошел в ванну, полную воды. Вода перелилась через край. Архимед понял, что любой предмет в воде теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость. У Архимеда появился повод воскликнуть: «Эврика!», а у Гиерона — наказать смошенничавших ювелиров: вес короны не был равен весу золота.

Испытание потаенного судна

Прошло около 2000 лет, прежде чем люди стали использовать закон Архимеда для строительства подводных судов. Россия одной из первых начала практические работы в этой области. Известно, что русский император Петр I огромное значение «в укреплении государства Российского» придавал флоту. Все, что касалось кораблестроения, не ускользало от его внимания. Президент Адмиралтейств-коллегии Иван Головин должен был докладывать царю всю, даже самую на первый взгляд фантастическую информацию, если она касалась морского дела. Но исполнительный служака Головин несколько месяцев не мог решиться показать Петру челобитную плотника из села Покровского Ефима Никонова. В ней шла речь о судне, которое могло бы плавать под водой. Дерзкий смерд уверял, что знает, как построить «потаенное судно, которое «в море в тихое время будет из снаряду разбивать вражеские корабли». Встреча императора и плотника все же состоялась осенью 1717 года. К удивлению присутствующих при беседе вельмож, Петр не разгневался на «сказку» своего верноподданного и с увлечением обсуждал с ним детали безумной затеи. Оказывается, еще в Голландии, когда Петр изучал там премудрости судостроения, он слышал о том, что «на реке Темзе уже лет сто назад такое судно исхитрились испытать». Было решено, что в «режиме секретности», чтобы не прознал неприятель, Никонов начнет строить «судно малой пропорции для испытания в реке и показания его действия». В адмиралтейской конторе завели дело № 54 «О построении потаенного судна». На галерном дворе Никонову было выделено место для постройки, отряжено под его команду десять плотников и дана казенная бумага об отпуске леса, разных материалов и припасов. Но «подводная Одиссея» первого российского Кусто закончилась печально. После смерти Петра I все работы по созданию «потайного судна» были прекращены, а самого изобретателя за урон, «нанесенный адмиралтейским припасам и доходам» было приказано «разжаловать и отправить под караулом в астраханское адмиралтейство». В конечном счете Никонов закончил свои дни гребцом на одной из весельных барок, которые буксировали баржи с грузом для астраханской верфи.

Бог войны спускается под воду

Меньше всего Петра I можно было бы упрекнуть в расточительстве государственной казны на фантастические прожекты. Он хотел иметь «хитрость для внезапного нападения на корабли противника». Эта идея была не нова. Уже Аристотель упоминает о том, что его ученик Александр Македонский (356 — 323 годы до н. э.), создавший одну из самых обширных империй древности, хотел применить бронзовый водолазный колокол при взятии Тира. В войсках персидского императора Ксеркса во время похода на Грецию в 480 — 479 годах до н. э. был специальный отряд боевых водолазов.

Большой интерес к подводному плаванию был и в средние века. Самые ранние эскизы субмарин принадлежали Леонардо да Винчи. Но впервые подводную лодку построил и испытал в 1620 году человек, казалось бы, далекий от судостроения. Это был голландский врач Корнелиус Ван-Дреббель. Его субмарина, о которой, видимо, и был наслышан Петр I, погрузилась на глубину более четырех метров. Эстафету подхватили итальянец Джованни Борели и английский корабельный плотник Уильям Саймонс. О технической стороне первых подводных судов сведений сохранилось совсем немного. Обращает на себя внимание тот факт, что все изобретатели занимались только проблемой погружения лодки, но не ее всплытия на поверхность. И еще ясно просматривается цель, которую преследовали изобретатели — прежде всего создание мощного смертоносного оружия. И только один из них — Леонардо да Винчи — уничтожил чертежи своей субмарины. Он объяснил это тем, что сомневается в полезности для людей своего изобретения: «Люди настолько полны ненависти, что готовы уничтожать друг друга даже на дне морском».

«Бронированная креветка» заговорила

Но, представляя сильнейшую угрозу надводным судам, подводные лодки сами были очень уязвимы. Например, субмарина, уничтожившая военное судно «Хаузотоник» во время гражданской войны 1862 — 1865 годов в Америке, затонула вместе со своим противником, потому что подошла слишком близко к кораблю и была втянута в воронку, образовавшуюся от его вынужденного «погружения» на дно. Было ясно, что нужна связь с надводными кораблями, которые взяли бы на себя функцию координации действий субмарин. У подводников того времени была грустная шутка. Они называли субмарины «бронированными креветками».

Закон подлодки
Любой предмет, оказавшись в воде, теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость. Если вес тела больше вытесненной им воды, то оно тонет. Если же вес полностью погруженного тела равен весу вытесненной жидкости, то оно может плавать под водой независимо от глубины, на которой находится. Так плавают рыбы и подводные лодки. Но подводной лодке необходимо плавать не только на глубине, но и на поверхности моря. Поэтому объем субмарины должен быть больше объема воды, который она могла бы вытеснить своим весом. Для погружения на дно лодка имеет в корпусе специальные дополнительные емкости — цистерны балласта. Чтобы уйти на глубину, балластные цистерны заполняются забортной водой до тех пор, пока вес вытесненной воды не станет равным весу лодки.

Казалось, что решением проблемы могла быть радиосвязь. И попытки применить ее для передачи информации под водой были сделаны.

Это произошло на русском флоте, где, как известно, зародилось радио. Почти одновременно с радиофикацией надводного флота начались эксперименты в области подводной связи. Этим занимался инженер Балтийского судостроительного завода Р. Г. Ниренберг (1877 — 1939). В марте 1908 года недалеко от Севастополя состоялись испытания первой звукоподводной станции. Дальность связи была восемь верст (около девяти километров). Уже в 1909 году такая станция связала подводную лодку «Карп» и броненосец «Три Святителя». Но принимать радиосигналы лодка могла, только находясь на поверхности, потому что радиоволны, распространяющиеся в атмосфере, практически не проникали под воду. Для того, чтобы принять радиосигнал, подводной лодке пришлось бы или подниматься на поверхность, или выпускать надводную антенну длиной более 100 метров. Но это невозможно, если лодка находится в движении. Поэтому на подводном флоте начал интенсивно развиваться гидроакустический вид связи.

Кстати, самые первые примеры использования гидроакустики на практике были известны гораздо раньше. Уже в средние века на маяках устанавливали бронзовые колокола и на специальных канатах опускали их под воду. Если на море была плохая видимость, то смотритель маяка должен был звонить в колокол, предупреждая мореходов о том, что берег близко.

Природное свойство звуковых волн использовал и английский физик Томас Грин Фессенден. В 1912 году он разработал электромагнитный источник звука, который позволил осуществлять связь между подводными судами путем сигналов азбуки Морзе.

Подводные учителя

Очень часто самые сложные технологии люди «заимствовали» у морских животных, которых сама природа наградила уникальными способностями. Морские обитатели — это огромный каталог моделей, которым человек учился подражать в течение долгого и трудного пути научных открытий. Например, дельфины. Они служили «натурщиками» еще судостроителям Древней Греции, которые стремились делать корпусы своих судов такими же обтекаемыми, как тело дельфина. Исследователей в области навигации заинтересовало другое свойство — поразительная коммуникабельность и способность ориентироваться даже в мутной воде. Зрение в этом случае не имеет никакого значения: дельфины не теряли способности ориентироваться, даже если им закрывали глаза специальными шорами. Оказалось, что они могут производить своеобразные вибрирующие движения головой, излучая при этом до 200 ультразвуковых импульсов в минуту. По сути, каждый дельфин имеет в личном пользовании уникальный природный гидролокатор, который помогает ему не только бесперебойно добывать пропитание, но и передавать информацию.

Природное свойство звуковых волн стали использовать и для создания навигационных приборов. Подводная навигация невозможна, например, без эхолота, прибора созданного, согласно источникам по гидроакустике, в 1913 году немецким физиком Альфредом Бемом. Подводникам очень важно знать, сколько метров у них под килем. Ведь даже самое незначительное повреждение на глубине может привести к тому, что лодка не сможет всплыть на поверхность. Изобретатель воспользовался обстоятельством, что звук в воде распространяется приблизительно со скоростью 1500 метров в секунду и отражается от дна. Если знать время между моментом излучения звука и возвращением отраженного звука, можно определить глубину моря. Любая современная подводная лодка обязательно имеет на днище звуковой передатчик и приемник, соединенный с самописцем, который непрерывно вычерчивает на бумажной ленте профиль морского дна под килем. У нынешних эхолотов, как и у дельфинов, имеются ультразвуковые передатчики.

Звонок президента

Природное свойство передачи звука под водой позволяло осуществлять необходимую связь между подводными лодками. Но новая проблема не заставила себя долго ждать.

Тихоокеанская подводная экспедиция «Силэб-2» началась в 1965 году на Калифорнийском берегу в подводном каньоне Скриппса. В нее входили: геологи, гидрологи, медики, биологи, физики-акустики, химики и т.д. Сама станция представляла собой семнадцатиметровый подводный цеппелин, в котором кроме систем жизнеобеспечения разместилась центральная лаборатория. В 30 метрах от «Силэб» на дне моря стояла телеметрическая бентическая (глубинная) станция. В нее стекалась вся информация, полученная многочисленными приборами, которая затем передавалась на поверхность. «Силэб» была первой подводной экспедицией, имеющей в своем распоряжении все существующие виды связи. Двадцать телефонных каналов были предусмотрены для связи с надводной базой.

Основные 130 каналов предназначались для передачи научной информации, полученной многочисленными приборами под водой. Кроме того, круглосуточную трансляцию вели четыре телевизионных канала. В 1966 году в Вашингтоне состоялся научный симпозиум, на котором обсуждались результаты экспедиции. Практически все выступающие говорили о том, что успех работы во многом зависел от оперативной связи подводной станции с надводной базой «Силэб». Правда, не все виды связи одинаково хорошо зарекомендовали себя на большой глубине. Больше всего океанавты страдали от отсутствия связи между собой, когда они выходили за пределы подводной станции. «Виновником» того, что обмен информацией был практически невозможен, был гелий.

Этот инертный газ без цвета и запаха впервые был обнаружен не химиками, а астрономами. В 1871 году француз Жак Жансен и англичанин Джордж Локьер, производя спектральный анализ солнечного луча, обнаружили ярко-желтую полосу. Это указывало на присутствие вещества, которое до того времени было неизвестно. Ученые дали ему название «гелий» — солнечный. На земле гелий впервые получил английский химик Уильям Рамзай в 1895 году. Ученый установил, что гелия на земле содержится очень мало — всего 0,0003 миллиграмма на один килограмм земного материала. Но даже такое мизерное количество давало необычный эффект второго звука. Второй звук — это слабозатухающие температурные волны, возникающие в воздушной или водной среде. Чем сложнее звуковой сигнал, тем труднее понять его смысл. Человеческая речь представляет собой сложную систему звуковых сигналов.

Со скоростью звука
Согласно данным современной гидроакустики — науки, изучающей особенности распространения, отражения и затухания звуковых волн в водной среде — скорость распространения звука в воде не является постоянной величиной. Она зависит от многих причин. Например, в холодное время года или в утренние часы она больше. Но в любом случае она колеблется от 1450 метров в секунду для пресной воды до 1500 для морской.

Поэтому при передаче ее в водной среде она превращается в совершенно невозможное для понимания «чириканье». Для исправления искажения потребовались корректоры речи. Они представляют собой внушительные по размерам стационарные приборы, которые акванавтам невозможно использовать для непосредственной связи друг с другом. Одной из важнейших задач, которую ставили перед собой гидроакустики, работавшие на подводной станции, — испытание более компактных корректоров речи. Оно прошло успешно — при включении корректора телефонная связь между «Силэбом» и надводными службами работала отлично. Океанавты могли поддерживать связь даже со своими семьями. Несколько раз в глубины океана им звонил президент США Линдон Джексон.

Во время этой экспедиции был совершен еще один прорыв. Необычный эксперимент по осуществлению телевизионной связи между двумя стихиями: подводным миром и космосом оказался удачным. Абонентами с космического корабля «Джеминай-5» были космонавты Купер и Ликман, а собеседником из «гидрокосмоса» — их бывший коллега Малькольм Скотт Карпентер. Но средства связи использовались не только для общения и передачи информации. Акванавты говорили о том, что наличие телевизионной связи позволяло им чувствовать себя под водой гораздо комфортнее. Телевизионные системы, несмотря на одностороннюю связь, значительно повышали безопасность, поскольку обеспечивали визуальный контроль за тем, что происходит с людьми в подводном мире.

Лариса Кабанова

 


Для того, чтобы оценить статью или добавить комментарий, пожалуйста, введите свои логин и пароль или зарегистрируйтесь.


Наверх  Оглавление раздела    Предыдущая статья  Следующая статья