Ехолокація і морська акустика

Крихітний острівець, загублений у бірюзовому океані. Коралові кліщі охоплюють блакитну лагуну, де сховалися американські бойові кораблі. І хоча до Японії більше тисячі миль, вахтові чергують беззмінно: йде друга світова війна. Вартові пильно оглядають вузькі «ворота» атола. В акустичних рубках чергові напружено вслухаються в голос моря: у нього сьогодні немає тривожних ноток — гул прибою, шелест прибережної гальки, шум риб’ячих косяків.

Раптово до неба злетіло полум’я, важко гримнули вибухи… Оповиті парою кораблі йшли на дно.

Довгий час фахівці ламали голови в пошуках невидимого супротивника. На допомогу прийшло море. Хвилі викинули на мілину підводний снаряд з білими ієрогліфами. Всередині виявили труп японського майора-смертника.

Отже — торпеди. Але чому не спрацювали прилади гідроакустиків! Відповісти на це питання вдалося лише після війни, коли серед морських трофеїв американці виявили японський навчальний фільм про способи імітації мови моря. З’ясувалося, що гвинти керованих «живих торпед» відтворювали шум риб’ячих зграй!

Звучить безмовність

Море шумить! Мешканці глибин свистять, нявкають, цвірінькають, цокають, наче ходики. Часом вони дзвенять, як корабельний дзвін, іноді тихо, по-дитячому «плачуть». І все це — риби. Проста чорноморська ставридка «гавкає». Знайома всім нашим підводним мисливцям цікава зеленушка цокає і скрегоче.

Шумлять не тільки тварини, але й рослини. На морській мілини після відливу можна почути тонкий свист і шипіння. Це з морських жолудів виходять бульбашки газу. Встановлено, що морські мешканці ніколи не видають звуків «просто так». Риби сигналізують про небезпеку, подають сигнал «в атаку»; мова морських глибин — особливий засіб зв’язку. Морські тварини використовують також звук для ультразвукової локації. Визначаючи відстані до різних предметів, скупчень планктону тощо, вони, користуючись військовою термінологією, орієнтуються на місцевості.

Чимало клопоту доставили людям настільки незвичайні здібності мешканців глибин. У 1942 році акустики військово-морської охорони США поблизу Вашингтона підняли тривогу: під водою пролунав гуркіт барабанів! Що це! Невідомий підводний противник йде в наступ! Стривожених вояк заспокоїли вчені: поблизу проходив косяк риб-барабанщиків.

Дещо пізніше екіпажі човнів, що стояли біля Зондських островів, всю ніч не могли заснути. І не дивно: в морі лунали… автомобільні гудки. «Автомобілісти» були виявлені лише вранці. Ними виявилися рибки-терапони.

Попсували кров морські мешканці й американським мінерам. В роки війни в безлічі розставлялися акустичні міни. Вони повинні були спрацьовувати від шуму гвинтів корабля, однак раптово стали вибухати без видимих причин. Довго ламали голови фахівці, доки не «спіймали на гарячому» риб-жаб. Досить було одній такій рибці «квакнути», і міна спрацьовувала.

Поведінка підводного звуку

Звук поширюється у воді неоднаково. Чим вище частота, тим сильніше поглинається звукова енергія. Через це доводиться по багато разів збільшувати потужність випромінювання. Але зате ультразвуки — найбільш високочастотні з усіх — дозволяють точно визначити відстані до предметів, що перебувають у воді, та їх розміри.

Швидкість поширення звуку у воді — близько 1500 метрів у секунду — приблизно в 4 рази більше, ніж у повітрі. З підвищенням температури води на один градус швидкість звуку зростає приблизно на 3,5 метра в секунду.

Температура верхніх шарів води змінюється кілька разів на добу, отже, і звук поширюється нерівномірно.

Нещодавно відкрито наддалеке поширення звуку по звуковому каналу — області глибин, всередині якої звукові промені багаторазово і відображаються повністю. Вісь каналу в різних океанах проходить на різних глибинах. Відстані, на яких можна послати по каналу звук, вражаючі. Якщо на осі каналу підірвати бомбочку вагою 1,8 кілограма, то її неголосний звук можна прослухати за 18 тисяч кілометрів від місця вибуху!

Звук і війна

Звук вбирається у військовий мундир. Він використовується як зв’язківець. Акустична апаратура дозволяє вести під водою двосторонні переговори в телефонному та телеграфному режимі. Звук-розвідник встановлює місцезнаходження підводних човнів.

Для боротьби з ними Військово-морські сили США оснащуються катерами на підводних крилах з особливими акустичними системами. Така система, буксирувана на малій швидкості, зможе виявляти човен на великій відстані.

Гідроакустикою озброїли навіть морську авіацію. Гідролокатор, що опускається з вертольотів дозволяє вести круговий огляд з дальністю виявлення підводного човна до п’яти миль. Особливо гарні для протичовнової оборони дирижаблі. Величезна тривалість польоту і велика швидкість буксирування апаратури зробила їх небезпечними навіть для швидкісних атомних підводних човнів.

Не менш небезпечні і радіогідроакустичні буї. Вони встановлюються з повітря потай. З допомогою радіопередавача буй сигналізує літаку-торпедоносцю. Послідовний прийом сигналів від групи буїв проводиться на літаку автоматично.

Біля східного узбережжя США створюється ланцюг далекого попередження з глибоководними якірними акустичними буями. За кордоном вважають, що в майбутньому вдасться створити системи з автоматичною подачею сигналів до зарядів, мін або самонаводних снарядів.

Звук працює і в різних зразках морської зброї. В торпедах він застосовується для самонаведення на кораблі противника, особливо на підводні човни. У США розробляють особливу ракето-торпеду. Такий «гібрид» має акустичну систему самонаведення.

Звук застосовується і для дезінформації противника. Випущені під водою імітаційні патрони виділяють хмару газових бульбашок. Ехо, відбите від бульбашкової завіси, нагадує ехо від корпусу підводного човна, що вводить в оману акустиків, збиває з курсу самонавідні торпеди.

Американці створили самохідний імітатор підводного човна. Він видає відповідні шуми і з допомогою спеціального пристрою може виконувати маневри, тим самим ще більше збиваючи з топку акустиків противника.

Звук використовується і як… десантник. Під час другої світової війни розвідники встановлювали в місцях майбутньої висадки десанту гідроакустичні маяки. У заданий час маяки посилали ультразвукові сигнали, за якими орієнтувалися головні десантні човни.

Наддалеке поширення акустичних хвиль дозволяє дуже точно визначити джерела звуку. Рятувальна служба США, використовуючи звуковий канал, створила в Тихому океані систему «Софар», яка по вибуху сигнальної бомбочки визначає місце аварії корабля або літака.

Автор: В. Міланов.