Подводные лодки. Submarine.itishistory.ru
ПОДЛОДКИ МОДЕЛИ ТАНКИ ИСТОРИЯ

Эхопеленгование на Подводной Лодке

В связи с развернутой Германией неограниченной подводной войной, в 1915г. в Париже собрался конгресс военных специалистов и ученых-физиков Англии, России, США и Франции для отыскания эффективных способов борьбы с подводными лодками. Наряду с другими на конгрессе были заслушаны доклады русского изобретателя К. В. Шиловского и французского физика П. Ланжевена об устройстве обнаружения подводных лодок с помощью отраженных эхо-сигналов, позволявшем измерять пеленг и дистанцию. Это устройство работало на ультразвуковых волнах и явилось прототипом современных гидролокационных станций.

 

Блок-схема гидролокационной станции шагового обзора с плоской наклонно-поворотной антенной

Блок-схема гидролокационной станции шагового обзора с плоской наклонно-поворотной антенной:

1 — антенна; 2 — усилитель мощности; 3, 5 и 6 — индикаторы глубины; дистанции и слуховой; 4 — устройство управления работой тракта излучения и индикаторных устройств; 7 — блок управления характеристикой направленности; 8 — приемный тракт

 

Заслуга Шиловского в создании гидролокатора заключена в двух основополагающих решениях. Во-первых, применение принципа эхолокации, то есть посылки коротких сигналов большой мощности в заданном направлении с последующим приемом слабых, отраженных от подводной лодки сигналов и измерения дистанции по временному промежутку между излученным и принятым сигналами. Во-вторых, использование ультразвукового диапазона, что позволило реализовать направленное излучение и прием, чего нельзя было сделать в звуковом диапазоне.

Гидролокатор Шиловского и Ланжевена испытывался на Средиземном море под Тулоном и показал дальность обнаружения подводной лодки до 2 км. Успешные испытания, а также все нарастающая эффективность действий немецких подводных лодок побудили Англию, США и Францию организовать в 1916г. Международный комитет по борьбе с подводными лодками (Anti submarine dateksten international committee, сокращенно «Asdic»), в котором были сосредоточены виднейшие ученые-физики этих стран. Результатом предпринятых усилий явилось создание нового гидроакустического прибора. По аббревиатуре комитета в Великобритании он так и стал называться — аздик, в США — сонар, а у нас — гидролокатор.

Основным недостатком шумопеленгаторной станции является невозможность с ее помощью определить дистанцию до шумящего объекта. Кроме того, она не позволяет обнаружить нешумящий объект, например мину или корабль противника, стоящий без хода. Этих недостатков лишены гидролокационные станции, которые работает как в активном режиме (эхопеленгование), так и в пассивном (шумопеленгование).

Режим эхопеленгования

Режим эхопеленгования основан на излучении мощных акустических импульсов и их обратном приеме после отражения от объектов. Он обнаруживает шумящие и нешумящие объекты и измеряет дистанции до них. Различают гидролокационные станции так называемого шагового поиска и кругового обзора.

Гидролокационная станция шагового поиска имеет плоские наклонно-поворотные антенны, с помощью которых создается узконаправленная диаграмма направленности излучаемого сигнала. При срабатывании автомата посылок переменное электрическое напряжение, выработанное генератором, передается через коммутационное устройство на вибратор. Например, в магнитострикционных преобразователях колебательной системой служит пакет, набранный из никелевых пластин. Их толщина — около 0,1 мм. Через окна в пакете вокруг стержней наматывается обмотка. Одна из граней пакета (перпендикулярная к стержням) является излучающей поверхностью. При пропускании через обмотку тока вокруг ее витков появляется магнитное поле. Так как переменный ток меняется по величине и направлению, то и напряженность магнитного поля также изменяется. Вследствие прямого магнитострикционного эффекта пластинки под влиянием магнитного поля деформируются, то есть колеблются. Таким образом преобразует электрический импульс в механические колебания, которые излучаются в воде в определенном телесном угле*.

* Телесный угол — часть пространства, ограниченная некоторой конической поверхностью, в частности трехгранный и многогранный углы ограничены, соответственно, тремя и многими плоскими гранями, сходящимися в вершине телесного угла. Единицу измерения телесного угла называют стерадианом.

 

Магнитострикционный преобразователь из никелевых пластин

Магнитострикционный преобразователь из никелевых пластин:

1 — обмотка; 2 — направление излучения

 

После излучения вибратор подключается к усилителю. Приходящий отраженный ультразвуковой сигнал преобразуется в электрическое напряжение, которое поступает на усилитель и затем подается на индикаторы, в том числе на специальный регистрирующий прибор — рекордер. На нем сигнал записывается специальным пером на электрохимической ленте.

В динамике процесс выглядит следующим образом:

♦    вибратор подключен с помощью коммутатора приема-передачи к генератору (с подводной лодки излучается сигнал в направлении корабля-цели). Момент излучения фиксируется на рекордере в виде штриха А;

♦    вибратор подключен к усилителю. Звуковая волна, дойдя до цели, отразилась от нее и возвращается обратно в направлении подводной лодки.

Перо рекорда движется слева направо со скоростью, пропорциональной скорости распространения звука в воде;

 ♦   отраженный от цели звуковой сигнал, возвратясь к подводной лодке, воздействует на вибратор, который по принципу магнитострикционного или пьезоэлектрического эффекта превращает звуковой сигнал в электрический и подает его через коммутатор приема-передачи на вход усилителя. После усиления и преобразования сигнал подается на индикаторы и на рекордер, где он фиксируется в виде короткого или длинного штриха Б в зависимости от курсового угла корабля-цели. По расстоянию штриха Б от штриха А можно определить дистанцию Д от лодки до цели. По азимутному кругу поворотного устройства отсчитывается курсовой угол на цель.

 

Принцип работы гидролокатора

Принцип работы гидролокатора:

1 — вибратор; 2 — генератор; 3 — коммутатор; 4 — усилитель; 5 — рекордер; 6 — телефоны

 

Вращая вибратор шаг за шагом, гидроакустик «прощупывает» все пространство вокруг подводной лодки. Гидролокаторы шагового поиска имеют существенный недостаток: время обследования горизонта такими гидролокаторами весьма значительно, но зато за счет узкой диаграммы направленности можно точно определить координаты подводного объекта, осуществлять автоматическое сопровождение цели. Поэтому гидролокационные станции шагового поиска наиболее часто применяются в качестве станций сопровождения цели для выработки данных для применения оружия.

В послевоенный период были разработаны гидролокаторы кругового обзора. Они имеют цилиндрические или даже сферические антенны. С их помощью гидроакустик может обследовать водное пространство вокруг подводной лодки за несколько секунд. Обнаруженные цели фиксируются на индикаторе гидролокатора кругового обзора. Принцип и общая схема работы гидролокаторов кругового обзора те же, что и в гидролокаторах шагового поиска. Однако между этими типами гидролокаторов имеются существенные отличия.

 

Блок-схема гидролокационной станции кругового обзора с цилиндрической антенной

Блок-схема гидролокационной станции кругового обзора с цилиндрической антенной:

 1 — антенна; 2, 3 и 11 — устройства формирования характеристики направленности; 4 — усилитель мощности; 5, 8 и 9 — индикаторы дистанции; глубины и слуховой; 6 — приемное устройство тракта кругового обзора; 7 — устройство управления; 10 — приемное устройство тракта сопровождения

 

В гидролокаторах кругового обзора вибратор излучает энергию в горизонтальной плоскости всенаправленно, то есть на 360°. Это достигается применением цилиндрической акустической системы, совершающей радиальные колебания. Акустическая система секционированная и может иметь, например,60 секций. Каждая секция состоит из нескольких, предположим восьми, магнитострикционных преобразователей.

При передаче все секции подключаются таким образом, чтобы система работала как единый излучатель. Акустические волны распространяются от него равномерно по всему горизонту. При приеме каждую секцию можно рассматривать как отдельный акустический приемник, а все секции вместе — как цилиндрическую акустическую базу шумопеленгатора.

Прием отраженных от цели эхосигналов осуществляется с помощью вращающейся характеристики (лепестка) направленности. Как правило, в индикаторах гидролокаторов кругового обзора применяется спиральная развертка. В момент излучения импульса электронный луч находится в центре экрана. После излучения он начинает двигаться по спирали синхронно с вращением характеристики направленности со скоростью, пропорциональной скорости распространения звука в воде.

Как и в радиолокации, в гидролокаторах применяется яркостная отметка сигнала. В момент прихода эхосигнала яркость электронного луча увеличивается. По удалению засветки от центра экрана определяется дистанция до цели. Экран индикатора ориентирован относительно стран света. Поэтому направление на отметку сигнала, полученное с помощью визира, является и истинным пеленгом на цель. При помощи послесвечения, которым обладает экран индикатора, можно одновременно наблюдать все цели, находящиеся в радиусе действия гидролокатора.

Предыстория Подводной лодки

Первые двигатели для Подводных лодок

Первое оружие Подводных лодок

Почему Подводная Лодка не тонет

Первые работоспособные Подводные лодки

Тактико-технические элементы первых Подводных лодок

Первые двигатели сгорания на Подводных Лодках

Создание первых Торпед для подводных лодок

Жилое помещение на Подводной лодке

Подводные лодки на Войне

Позиционные Подводные лодки

Подводные минные заградители

Паросиловые установки на Подводной лодке

Погружение Подводной лодки

Перископ на Подводной лодке

Гидроакустика на Подводной лодке

Эхопеленгование на Подводной лодке

Радиолокация на Подводной лодке

Торпеда — главное оружие Подводной лодки

Подводные лодки Крейсера

Основные тактико-технические элементы подводных крейсеров

Подводные Авианосцы

Вентиляционные трубы Подводной лодки

Спасательный комплекс Подводной лодки

Анализ Подводных лодок после Второй мировой войны

Двигатели для Подводной лодки

Разработки двигателей для Подводной лодки

Схема электродвижения Подводной лодки

Первые Подводные лодки с ядерной энергетической установкой

Многоцелевые атомные Подводные лодки

Подводные лодки с баллистическими ракетами

Баллистические ракеты Подводных лодок

Подводные лодки с ядерной энергетической установкой

Минно-торпедное оружие Подводных лодок

Крылатые ракеты Подводных лодок

Спасательная камера Подводной лодки

Конструкция корпусов современных Подводных лодок

Центральный пост дизельной подводной лодки

Навигационное вооружение Подводных лодок

Летопись подводного флота

Основы теории корабля

Модель торпедного катера

Модель тральщика

Модель подводной лодки

Модель противолодочного корабля

Модель эскадренного миноносца

Модель крейсера

Двигатели для моделей кораблей

Гребной винт для модели корабля