> Техника, страница 75 > Радиоакустическая сигнализация
Радиоакустическая сигнализация
Радиоакустическая сигнализация, один из новейших методов определения положения кораблей в море на небольших расстояниях от суши, в основании которого лежит принцип вычисления пути прохождения звука по времени распространения его в воде. Скорость звука в воде (смотрите Звук) после развития Р. с. послужила предметом многочисленных и весьма тщательных исследований. В среднем эта •скорость принимается 1 492 м/ск, при температуре воды +13° и солености ее 33,5%0, •что приблизительно соответствует прохождению одной морской мили в 1х/з ск. времени. Два типа приборов Р. с. можно считать установившимися в настоящее время <1931 г.): 1) радиоакустические маяки (Европа, США, Японское море), дальность действия которых не превышает 20—24 км, и 2) радиоакустические определители дистанций (США: Атлантич. и Тихий океан), дающие иногда вполне благоприятные результаты на расстояниях даже свыше 100 миль.
Первый тип приборов весьма широко применяется для облегчения навигации в узких проливах Каттегата, по берегам Германии, Англии, Швеции, вдоль берегов США и Канады. Он является наиболее простым как с точки зрения устройства приборов, установленных на корабле, так и по самому методу обработки наблюдений. Береговая станция (радиоакустический маяк) посылает условный сигнал одновременно при помощи двух передатчиков: радиотелеграфного, обычно незатухающими модулированными колебаниями," и акустического (смотрите Звук, Гидроакустика), например осциллятора Фессендена. Радиотелеграфный сигнал принимается на корабле обычным радиоприемником, настроенным в момент измерения на волну излучения маяка. Звуковой сигнал приходит позже и воспринимается гидроакустическими приемными приборами, например бортовыми гидрофонами или же бортовыми осцилляторами, переключенными на прием. Прием на осциллятор менее чувствителен, особенно если частота звука гидроакустического, сигнала отличается от резонансной частоты осциллятора, находящегося на борту корабля, и поэтому в большинстве случаев прием совершается бортовыми гидрофонами. Оба сигнала, радиотелеграфный и гидроакустиче--ский, принимаются одной парой телефонов, так что наблюдатель имеет возможность оценить или измерить точно время прохождения звука от маяка до корабля. Радиотелеграфный сигнал принимается в момент его посылки (мгновенно, т. к. скорость электромагнитной волны очень велика: она равна 299 860 км в ск.) и служит указанием начала движения звукового сигнала. Наиболее простой способ "измерения времени между первым сигналом (радио) и вторым—это наблюдение за движением секундной стрелки карманных часов, в которых оно совершается толчками по Vs секунды. Визуальный отсчет на простых часах труден и дает лишь приблизительные результаты. Бблыная точность получается при помощи секундного хронометра (смотрите), к-рый пускается в ход наблюдателем в момент появления радиосигнала и останавливается, как только появляется гидроакустический сигнал. Пересчет по времени прохождения звука дает расстояние корабля от маяка.
Для облегчения маниций при этих измерениях «Submarine Signal Corporation» (США) дает на корабельные радиоакустич. установки взамен секундных хронометров специальные счетчики, циферблат которых отградуирован в милях, так что в момент появления гидроакустич. сигнала расстояние указывается остановившейся стрелкою счетчика. Точность измерений подобного рода в значительной степени зависит от тренировки наблюдателя. Но можно считать вполне легко достижимой точность до 200—300 метров Для упрощения подобных наблюдений в Германии разработан особый метод подачи радиоакустич. сигналов, при помощи которых можно производить измерения расстояний без всяких счетчиков на корабле. Для этого радиоакустические маяки дают комбинированный сигнал своих позывных радиопередатчиком и гидроакустический—осциллятором. Затем, непосредственно за этими излучениями передаются короткие сигналы (точки), уже только по радио. Промежутки времени между каждыми посылками этих точек, Н/з ск.,соответствуют прохождению звуком в воде одной морской мили. Наблюдатель на корабле принимает прежде всего позывной маяка по радио и затем отсчитывает число коротких радиосигналов, вплоть до появления гидроакустич. сигнала. Число принятых точек соответствует расстоянию корабля от радиоакустического маяка (фигура 1).
о 5 ю
В наиболее удаленном положении корабль принимает десятую точку вместе с началом гидроакустич. сигнала (10 миль), затем пятую, что соответствует 5 милям, и наконец оба сигнала приходят непосредственно один за другим, что означает прохождение корабля мимо маяка. Несмотря на кажущуюся грубость таких отсчетов, подобный метод Р. с. имеет большое распространение по берегам проливов между. Балтийским и Немецким морями вследствие своей простоты в эксплуатации. Оборудование радиоакустич.
24
Т. Э. m. XVIII.
маяков этого типа состоит из гидроакустич. передатчика (типа «Electroacustic» или «Фессендена») и радиостанции незатухающих модулированных колебаний, питаемых одним и тем же агрегатом. Сигналы подаются автоматически специальным контактным прибором (фигура 2). Этот последний имеет диск с выемками 1, соответствующими тем сигна-
Фпг. 2.
лам, которые данный маяк передает. При вращении диска электродвигателем 2 в его выемки попадает контактный рычажок, к-рый поднимает и опускает толкатель под контактными пружинами 3. Они замыкают ток на мощное реле 4, отк-рогоработаетпередатчик. Для подачи радиосигналов одновременно с гидроакустическим применяется контактный прибор с двумя такими дисками. Осцилляторы для передачи звуковых сигналов в воде подвешиваются на мощных треногах, вынесенных от берега на несколько сот м. Пловучие маяки опускают подобнце же осцилляторы в специальные трубы или просто с борта на глубину 10—20 м, то есть в зону спокойного состояния воды (фигура 3). В последи. время почти исключительно применяют двойные осцилляторы, по 200 Wкаждый (см.
фигура 4), дающие цилиндрический харак-Д тер распространения Й волнам и значитель-Ц но более экономичные, Н чем передатчики с од-. Фигура з. i;;j ной мембраной (Фес-
j сендена). Радиостанция маяка обычная, с ненаправленной антенной, чем отличается от радиомаяков (смотрите), и служит также для связи с кораблями. Радиоакустические сиг
налы для определения расстояния даются в ясную погоду по требованию. В тумане некоторые маяки дают их регулярно. Точной регламентации на этот счет пока не установлено.
В Северной Америке разработан и вошел в эксплуатю другой метод радиоакустического определения корабля. Гидрографическое управление США применяет этот способ с успехом на расстояниях до 250 км (Тихий океан). В основном он заключается в следующем (смотрите фигура 5). Звуковой сигнал подается не с берега, как в предыдущем случае, а с самого корабля при помощи бомбы В, брошенной в воду. ее (электрическим путем с корабля) на значительной глубине может вызвать звуковую волну гораздо более мощную, Фигура 4. чем электромагнитные или электродинамические гидроакустические излучатели. Заряд бомбы обычно колеблется от 0,5 до 2 килограмма тринитроа, в зависимости от дальности удаления корабля от берега. Звук а действует прежде всего на
бортовой гидрофон корабля, и этот сигнал после усиления записывается на специальный хронограф (смотрите). Распространяясь одновременно в направлении берега, звук действует на гидрофоны Н специальной береговой маломощной радиостанции R, которая вследствие этого посылает автоматически сигнал по радио, сопровождаемый своими позывными. Тем временем на корабле, тотчас же после получения пускового сигнала от гидрофона при е бомбы, усилитель хронографа вручную переключается на радиоприемник, так что получаемые радиосигналы записываются на ленте и можно определить не только время прохождения зву-
Фигура 6.
ка в воде до данной радиостанции, но и определить, какая именно радиостанция дала сигнал. Обычно определение положения корабля этим методом производится так, чтобы звук достиг двух или трех береговых установок. При этом на ленте будут получены ответные сигналы от этих станций в последовательности их удаления от корабля, и самое положение его может быть определено очень точно.
Оборудование корабля заключается в следующих приборах. 1) Бомбы различи, размеров с зарядами тринитроа от 400 г до 1,25 килограмм.
2) Звуковой приемник, которым может служить бортовой навигационный гидрофон или же гидрофон эхо-лота, если таковой на корабле имеется. Для использования этих приборов гидрофонные провода подводятся к двухполюсному переключателю, который дает пересоединение с работы на эхо-лот на работу по определению дистанции. 3) Усилитель низкой частоты, обычного типа, на трансформаторах, аналогичный принятому в радиотехнике для записи сигналов на ленту и снабженный телеграфным реле в последней ступени,например тип «WG» Всесоюзного электро-технич. объединения (ВЭО). 4) Радиоприемник коротких волн, в диапазоне 20—200 м, служащий также для телеграфного обмена и предварительных переговоров перед звуковой сигнализацией. 5) Хронограф любого типа на 2 или 3 пера, из которых одно служит для записи секунд от контактного хронометра, а другое для записи акустических и радиосигналов. Береговая станция имеет гидрофоны специального типа большой чувствительности, вынесенные на некоторое расстояние от берега (около 100 м). В США применяются гидрофоны, разработанные морским ведомством под маркой «Unit-Sonic Microphone, type S. E. 1808», сопротивлением от 400 до 800 Ω. Гидрофоны питаются батареей в 3— 4 V и соединяются последовательно (числом два) или параллельно, в зависимости от длины кабеля, причем кабель применяется одножильный; вместо обратного провода служит земля. Для уменьшения влияния шума волн гидрофоны помещаются в деревянный ящик, к-рый до известной степени экранирует шумы, прихедящие сверху. Сигнал от гидрофона усиливается усилителем, подобным тому, что применяется и на корабле, т. к. он должен довести мощность сигнала до работы реле (телеграфного типа, поляризованное). Замыкание реле приводит в действие пусковой электромагнит М автоматического ключа, который устроен наподобие музыкального метронома (фигура 6). Электромагнит отпускает собачку, удерживающую маятник метронома Р, который и начинает качаться с периодом, заданным ему заранее, как это делается и для счета ритма в музыке. На ведущей оси механизма насажен диск D с выемками, в которые попадают контактные пружины передаваемых сигналов; после полного оборота (9—15 ск.) пружины замыкают цепь электромагнита, к-рый останавливает весь механизм. Такой прибор работает очень надежно и может быть применен для несколь ких станций, т. к. его сигналы могут быть, изменены простым перемещением противовеса на маятнике. Для гидрографич. и военных целей применяют легкие переносные радиостанции, и вся установка может носить временный характер и помещаться в палатке, т. к. дальность действия в 100—150 миль, может быть легко покрыта и маломощными коротковолновыми станциями (фигура 7, где А—усилитель, II—гидрофон, R—реле, АК—· автоматический ключ, Т—передатчик, S—приемник, СМ—хронометр, CG—хронограф, ЕМ—его электродвигатель, РМ,1,2—перья хронографа).
Лит.: S mi til F. Е., Modern Navigational Devices, «Engineering», 1924, v. 117; Wood A. B.a. Browne Η. E., A Radioacoustical Method of Locating Positions at Sea, «Proceedings of the Physical Society», L., 1923, Apr. 15; Heck N. H. a. oth., Radio icoust.ic Method of Position Finding, U. S. Coast a. Geodetic Survey, Special Publication, 107, Wsh.; Hydrographic Manual, ibid., 143; Radioacoustic Position Finding, ibid., 146; Публикации фирм: «Elek-troakustik», Kiel; «Atlas-Werke», Bremen; в особен-, ноети статьи Nebelsignale в «Elektroakustik», Kiel, 1928, Pubi., 21 и Wasserschali-Empfangsanlage, ibid., Pubi., 14. Скорости звука в воде, в зависимости от давления и солености, посвящены спец, работы, из которых особенно важны: Stephenson Е. В., Velocity of Sound in Sea Water, «Physical Review», N. Y., 1923, Febr.; Heck N. H., Velocity of Sound in Sea Water, D. S. Coast and Geodetic Survey, Special Publication, Wsh.; «Peterinann’s Mitteilungen», «Oceanography» и др. В. Гуров.