В. Рачков - Чудесные кристаллы

• Название: Чудесные кристаллы
• Автор: В. Рачков
• Издательство: Воениздат
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1962

Автор брошюры рассказывает о том, как было открыто пьезоэлектричество, какова физическая сущность этого явления, какими свойствами обладают пьезокристаллы.

В брошюре говорится об устройстве пьезоэлектрических приборов и их применении в различных областях науки и техники. Особое внимание уделено применению этих приборов в военном деле

Брошюра рассчитана на широкий круг читателей.

---

Для точного измерения направления на шумящий предмет в корпус подводной лодки вделывается несколько пьезоэлектрических приемников. Располагаясь по кругу или эллипсу, они образуют приемную базу (рис. 21). Чем больше размеры базы, тем больше точность измерения направления на источник шума, т. е. точность пеленгования.

Для обследования пространства и определения направления на шумящий объект применяется специальное устройство, называемое компенсатором. Оно позволяет «поворачивать» базу в разные стороны и по максимальной громкости принятого шума определять направление на него.

Достоинства шумопеленгаторов очевидны. В отличие от гидролокаторов они являются пассивным средством наблюдения: шумопеленгатор не излучает никаких звуков, Поэтому обнаружить его работу невозможно. А эго очень важно для подводной лодки, так как сохраняется ее основное преимущество — скрытность. Дальность обнаружения целей у шумопеленгаторов значительно больше, чем у гидролокатора.

Рис. 21. Акустическая база подводной лодки

И еще одним ценным свойством обладают шумопеленгаторы. При помощи этих приборов опытный специалист-гидроакустик может не только определить направление на шумящий объект, но и классифицировать шум, т. е. определить, какой класс корабля обнаружен. Более того, опытный гидроакустик по характеру шума может определить скорость корабля.

Однако шумопеленгатор имеет и существенные недостатки: он не может измерять расстояние до обнаруженной цели и обнаруживать нешумящие объекты.

В ряде зарубежных Флотов шумопеленгаторы применяются не только на подводных лодках, но и в качестве береговых неподвижных станций для обнаружения подводных лодок противника вблизи крупных военно-морских баз и портов. Приемная база такой станции расположена поблизости от побережья на дне моря и при помощи кабелей связана с приборами, находящимися на берегу. Здесь используются самые большие приемные базы и наиболее чувствительные приемники, позволяющие обнаружить подводную лодку на значительном расстоянии (рис. 22).

В конце второй мировой войны появились торпеды с акустической-головкой самонаведения. Основной частью этой головки был шумопеленгаторный приемник. При помощи электромеханической схемы шумы, преобразованные в электрические сигналы, воздействовали на приборы управления торпедой и направляли ее в кормовую часть корабля (рис. 23).

Рис. 22. Береговая шумопеленгаторная станция
Рис. 23. Акустическая торпеда направляется на источник шума

На надводных кораблях некоторых флотов также устанавливаются шумопеленгаторные станции. Однако применение их затруднено, так как при своем движении корабль создает большие шумовые помехи. Поэтому надводный корабль может эффективно использовать шумопеленгатор только при застопоренном ходе.

ГИДРОЛОКАТОР СЕГОДНЯ

Гидролокатору, сконструированному Ланжевеном и его сотрудниками, не было суждено принять участия в борьбе с немецкими подводными лодками: первая мировая война к этому времени уже закончилась. Однако работы по усовершенствованию средств обнаружения подводных лодок не прекращались.

За короткий исторический срок подводные лодки стали ведущим родом военно-морских сил. В результате бурного развития науки и техники чрезвычайно выросли возможности подводного флота. Атомные подводные лодки, например, могут плавать по всем морям и океанам, неделями не всплывая на поверхность. Значительно увеличились скорость и глубина погружения подводных лодок. Их стали вооружать атомным и ракетным оружием.

Усиление мощи подводных лодок заставило непрерывно совершенствовать средства борьбы с ними и в первую очередь средства обнаружения. На помощь гидролокатору пришла радиолокация. Появились и другие приборы для обнаружения подводных лодок.

Однако по-прежнему одним из основных средств поиска и обнаружения подводных лодок остается гидролокатор. Только гидролокационные приборы могут обнаружить подводную лодку, совершенно невидимую на поверхности воды.

Современные гидролокационные станции прошли большой путь непрерывных усовершенствований и стали малопохожими на своих предшественниц.

Рис. 24. Устройство пьезоэлектрического вибратора

Для увеличения мощности излучатель современного гидролокатора имеет уже несколько слоев пьезоэлектрической мозаики. Каждый слой находится между стальными электродами, которые одновременно служат и мембранами излучателя. Слои мозаики и электроды склеены между собой специальным клеем и помещены в металлический корпус (рис. 24). Чтобы противостоять ржавчине, корпус излучателя изготовлен из специального сплава меди, никеля и алюминия, называемого куниалом.

Для излучения ультразвука только в одном направлении на одном из внешних электродов ставят резиновую заглушку, не пропускающую звуковых волн. В некоторых случаях вместо резиновой заглушки между корпусом и электродом оставляют воздушную прослойку.

Для получения более узких пучков ультразвуковых волн за рубежом в гидролокаторах применяется специальное устройство, называемое отражателем или рефлектором. Пьезоэлектрический излучатель помещают в центре отражателя (рис. 25). Звуковые или ультразвуковые волны, излучаемые вибратором, отражаясь от стенок отражателя, образуют узкий пучок лучей. Дальность действия гидролокатора при этом увеличивается.

Преобразователь гидролокатора помещается в специальном устройстве, называемом обтекателем, и устанавливается в носовой части днища корабля (рис. 26). Обтекатель уменьшает помехи, вызываемые завихрениями воды, а также предохраняет вибратор от повреждений в случае ударов о подводные препятствия.

Рис. 25. Рефлектор позволяет создать узкий пучок звуковых лучей
Рис. 26. Обтекатель гидролокатора
Рис. 27. Чаще всего обтекатель делают каплеобразной формы
Рис. 28. Обтекатель помещается в специальной шахте и может опускаться и подниматься

Чтобы уменьшить завихрения, обтекатель делают каплеобразной, обтекаемой формы (рис. 27). Отсюда и появилось название обтекатель. Обтекатель с преобразователем называют акустической системой.

Чаще всего обтекатель с преобразователем может выдвигаться и убираться в специальную шахту внутри корабля. Дело в том, что при движении корабля на его днище образуются воздушные пузырьки, затрудняющие прохождение ультразвука. С удалением от корпуса корабля число пузырьков уменьшается. Бот почему обтекатель и делают выдвигающимся (рис. 28).

Чем мощнее колебания излучателя, тем больше дальность действия гидролокатора, а следовательно, и дальность обнаружения подводной лодки. Для создания мощных колебаний необходимо к электродам излучателя подключать электрическое напряжение значительной величины, которое создается специальным генератором. При работе гидролокатора на передачу преобразователь подключается к генератору. В паузах между очередными посылками ультразвука преобразователь подключается к усилителю. Роль переключателя выполняет реле приема — передачи (рис. 29).

Принятые эхосигналы усиливаются усилителем и преобразуются из неслышимых ультразвуков в обычные звуки, которые прослушиваются при помощи репродуктора или телефонных наушников. В современных гидролокаторах принятые сигналы можно еще просмотреть на экранах электронно-лучевых трубок. Упрощенная схема гидролокатора приведена на рис. 29.

По данным зарубежной печати, для поиска подводных лодок применяются вертолеты с опускающимися на длинном стальном троссе акустическими системами (рис. 30). Все остальные приборы гидролокатора находятся в кабине вертолета. Совершая полет над водной поверхностью, вертолет время от времени зависает, опускает акустическую систему и обследует подводное пространство.

Гидролокатор есть и на подводной лодке. Здесь он используется для измерения расстояния до цели, по которой производится торпедная атака. Кроме того, гидролокатор предупредит подводную лодку о минном заграждении или другом подводном препятствии.

Рис. 29. Упрощенная схема гидролокатора
Рис. 30. Использование гидроакустических приборов с вертолета

Гидролокатор — это активное средство наблюдения. Для обнаружения целей гидролокатор должен излучать ультразвук, который может быть услышан находящимися поблизости вражескими кораблями. Поэтому подводники очень осторожно используют гидролокационную станцию, соблюдая скрытность.