Некоторые аспекты гидроакустики
[Про историю становления и развития в Англии, понимания настоящее время в России и в будущем Америки]
Гидроакустическая антенна кригсмарин "Балкон", 1943 г.
Ученые исследовательской лаборатории адмиралтейства разработали метод цифровой кросскорреляционной обработки сигналов, шифр "ДАЙС" (акустический цифровой компьютер), для серии испытаний гидроакустических неподвижных систем наблюдения "КОРСЭЙР", протяженные антенны с вычислительным наземным центром на Шетландских островах, для обработки данных и сверхдальнего, свыше ста миль, обнаружения подводных лодок. Эти методы были заложены в разработку гидроакустической антенны «КНАУТ», являющейся развитием немецких разработок гидроакустических антенн "Группенхёрхгерэте". В первых проведенных лабораторией испытаниях "КНАУТ" использовались многогидрофонные решетки, установленные на корпусах лодок "Тайрлес" и "Туле". По высказываю Филда «Эти испытания были настолько успешными, что в течение нескольких недель было предложено увеличить массив антенны до горизонтальной линии, состоящей из 96 элементов таким образом, чтобы сигналы могли обрабатываться из участков различной длины".
Затем подводная лодка приняла участие в "летних учениях" того же года, во время которых при помощи гидроакустических средств «Туле» обнаружила свыше 130 различных кораблей, из которых 36 были целями учений, лодке приписали восемь успешных атак после обнаружения гидроакустическим массивом датчиков. Аналогичная подводная лодка, не оборудованная этим набором средств, не смогла добиться ни одного обнаружения в течение трех недель.
Исследовательская программа «КНАУТ» привела к разработке того, что стало известно позднее как тип 186 или «Искатель», развитие исследованного массива с 12 двойными гидрофонами на оба борта подводной лодки - 24 гидрофона с каждой стороны. Сигнал от гидрофонов обрабатывался в диапазонах частот 300-600 Гц и 600-1200 Гц, и сигнал выводился на бумажный самописец с четырьмя перьями, представляющих каждую полосу частот с каждого борта. «Искатель» особенно был полезен с учётом значительного прогресса снижение акустического поля лодки, в основном из-за применения резиновых амортизаторов, решение которое заимствовали с захваченной немецкой лодки Ю-570 и внедрение которого привело к снижению шума на лодках серии «Порпойс» на 3% от принятой нормы.
[Корни «неверных» опасений в советских успехах по повышению акустической скрытности подлодок и последующего шока американцев высоким уровнем шумов «Ивана Вашингтона»]
Принятое расположение гидрофонов формировало единый неподвижный луч. Это означало, что подводная лодка должна была либо кружить, либо идти синусоидальным курсом, при этом соблюдая максимальную скрытность. Несмотря на значительные возможности ГАС типа 186, были признаны его ограничения. Основное ограничение накладывалось слабой подвижностью дизельных подводных лодок.
[Британские учёные, инженеры и моряки в год советской космонавтики выясняют, почему американцы не будут строить неатомные лодки на сто лет вперёд]
ГАС типа 186 впоследствии устанавливалась на лодки всех классов, включая ПЛАРБ. Она закупалась на том основании, что имела диапазон обнаружения от 50 до 60 миль в благоприятных условиях по сравнению с шумопеленгаторами типа 2001 с дальностью обнаружения от 25 до 30 миль. Однако монтаж был проведён только в конце программы после замены обоснования "предусматривает" на "обеспечивает".
[Такие дальности как-то объясняют существующую белую зависть американцев и поныне]
Хотя и тип 186, и тип 2007 хорошо себя показали в решении задач обнаружения, оставалась необходимость иметь возможность классификации целей. Как следствие, семь наборов приборов классификации целей AN/BQQ-3 DEMON/LOFAR, переименованных в сонар тип 2006, были приобретены в США. Четыре набора были использованы на подводных ракетоносцах, а один в качестве горячего резерва, один в качестве просто ЗИП и один в качестве учебного.
[Размен: остров в Индийском океане на технологии ПЛАРБ]
Но с январской директивой из Адмиралтейства от 1948 года: «На войне основной задачей наших подводных лодок будет перехват и уничтожение подводных лодок противника в водах, контролируемых противником».
[Холодная война говорите?]
Но работа над этим гидролокатором была прекращена в 1959 году в рамках общей программной политики НАТО, и дальнейшие изыскания были переданы французам. Голландцы вышли из программы через год. Французы затянули время сдачи втрое, а затем честно признались, что воспользовались этой работой для производства своей собственной версии комплекта 218, заявив, что они не будут покупать что-либо из оборудования сами, но что Великобритания должна опплатить всю стоимость разработки.
[Евроскептицизм Великобритании]
Интересным побочным открытием было то, что гидролокатор 719 в пассивном режиме мог перехватывать активный сигнал гидролокатора 177 на расстояние до 35 000 ярдов с точностью ± 5°, что в пять раз больше дальности, на которой срабатывал принимающий тракт гидролокатора корабля, работающего на излучение.
[Показательно о недостатке работы на излучение]
Хакманн категорически заявляет, что одним из двух наиболее ценных вкладов в противолодочную борьбу США во время Второй мировой войны был батитермограф.
Измеритель скорости звука был спроектирован в 1932 году на корабле Королевского военно-морского флота Великобритании «Оспри», и после разработки и экспериментального применения скорость звука под водой могла быть точно определена и, таким образом, влияние градиентов температуры, преломления, отражения, рассеяния, распространения и поглощения, а также всех факторов, влияющих на качество выполнения целей ПЛБ начали понимать. Программа интенсивных испытаний была предпринята в 1930-х годах, и к 1937 году было проведено 285 испытаний в различных уголках мира.
Но именно американцы разработали батитермограф, ставший полезным инструментом для подводников, и тогда британцы показали американским подводникам, как слой скачка для достижения наилучшего эффекта. Британцы купили американский батитермограф AN/BSH-2, который использовался в морях на британских подводных лодках во время Второй мировой войны.
[и далее до 450 мегафлопс и 400 гигабит в секунду]
http://rnsubs.co.uk/articles/development/sonar.html
Все равно подводный звуковой канал и даже летом в наших широтах дрянь. Так что даже вооружение малошумными в полсотни дБ приведённого шума «Вирджиниями» ВМФ РФ не поможет. А вот ближе к экватору ситуация как раз меняется, до возможности скрытого отслеживания китайских ракетоносцев в первой дальней зоне акустического обнаружения 50 - 100 км при грамотном маневре по глубине и курсовому углу «Вирджиниями» с широкоапертурными бортовыми антеннами гидроакустических комплексов.
[см. последний вып. Морской радиоэлектроники за 2019 год]
[Тут разве что глобальное изменение климата, океанских течений следовательно гидрологии что-то изменит. Таким образом ревущий в ПЗК «Посейдон» можно сравнить с «трубой Иерихона» на немецких «штуках», вселять страх своим ревом и неминуемой гибелью от «грязного» взрыва.]
Вы сказали о «сверхчистом» ядерном заряде. Звучит как оксюморон.
- Почему же? Что такое «чистый»? Как ни посмотри, для зажигания термоядерной реакции без ядерного взрыва не обойтись, то есть должна быть какая-то радиоактивность. Значит, чтобы ее не было, во-первых, нужно создать такой заряд, который давал бы очень небольшое количество осколков деления, а это требует эффективного запала небольшой мощности. Вот созданием такого запала, спички, грубо говоря, у нас занимался Юрий Сергеевич Вахромеев, наш главный «геолог» - он много мирными взрывами занимался. Второе - это растопка, береста, то есть способы и средства для того, чтобы разжечь реакцию в самом термоядерном узле. Эту задачу лучше решил арзамасский ВНИИЭФ. Там Владислав Николаевич Мохов, к сожалению, уже покойный, был ведущим специалистом. Дальше уже горение дров, собственно термоядерная реакция, часть работ выполнял ВНИИТФ с моим участием. В итоге мы создали заряд, при взрыве которого никаких осколков деления не возникает - только нейтроны, но они быстро улетучиваются, так что остается только проблема наведенной ими активности. Но это задача, решаемая техническими путями, потому что можно подобрать такие материалы, которые слабо активируются, подобрать нейтронную защиту, в нашем заряде все это было сделано, так что у нас была очень небольшая наведенная активность. В итоге чистота после взрыва была практически полная. Это действительно была уникальная разработка, очень интересная, очень оригинальная.
- «Чистых» взрывов было довольно много, но больше экспериментальных. Заключительный - наша совместная с ВНИИЭФ работа, 150-килотонный заряд, в котором лишь доли процента энерговыделения осуществлялось за счет деления, остальное - за счет термоядерных реакций
А на Кольском полуострове использовался, грубо говоря, небольшой кусочек от этого заряда. Он тоже был достаточно чистый, к тому же там применили еще и систему отвода активности в сторону от полезной руды. Поэтому, когда «выпустили» эту руду, она оказалась действительно практически чистой, ее можно было использовать, она удовлетворяла всем нормам. Но на практике такие заряды не успели применить из-за ограничений на подземные испытания. Да и радиофобия, конечно, сыграла свою роль.
http://freescb.info/en/node/781
Эхолокация приобретает важное значение после начала стрельбы, а новые технологии усиления и обработки сигналов улучшат её качество в будущих сражениях. Существует физический компромисс между дальностью эхолокации и разрешением антенны. Ограниченная информативность низкочастотных (НЧ) систем и тот факт, что сигналы ухудшаются в зависимости от квадрата расстояния между эхолокатором и целью, делают их менее эффективными, чем принято считать в популярной культуре. Центр стратегических и бюджетных исследований считает, что применение вычислительных технологий «биг дейта» компенсирует некоторые из этих ограничений, позволяя обрабатывать отраженные гидроакустические сигналы, «подобно тому, как улучшают в инстаграммах фотографии». Это, вероятно, сделает НЧ эхолокацию полезным средством противолодочной борьбы (ПоЛБы) тактического и оперативного уровня».
https://www.usni.org/magazines/proceedings/2019/october/finding-enemy-below
https://www.reddit.com/r/submarines/comments/djgfpa/finding_the_enemy_below_advances_in_antisubmarine/
Гидроакустическая антенна кригсмарин "Балкон", 1943 г.
Ученые исследовательской лаборатории адмиралтейства разработали метод цифровой кросскорреляционной обработки сигналов, шифр "ДАЙС" (акустический цифровой компьютер), для серии испытаний гидроакустических неподвижных систем наблюдения "КОРСЭЙР", протяженные антенны с вычислительным наземным центром на Шетландских островах, для обработки данных и сверхдальнего, свыше ста миль, обнаружения подводных лодок. Эти методы были заложены в разработку гидроакустической антенны «КНАУТ», являющейся развитием немецких разработок гидроакустических антенн "Группенхёрхгерэте". В первых проведенных лабораторией испытаниях "КНАУТ" использовались многогидрофонные решетки, установленные на корпусах лодок "Тайрлес" и "Туле". По высказываю Филда «Эти испытания были настолько успешными, что в течение нескольких недель было предложено увеличить массив антенны до горизонтальной линии, состоящей из 96 элементов таким образом, чтобы сигналы могли обрабатываться из участков различной длины".
Затем подводная лодка приняла участие в "летних учениях" того же года, во время которых при помощи гидроакустических средств «Туле» обнаружила свыше 130 различных кораблей, из которых 36 были целями учений, лодке приписали восемь успешных атак после обнаружения гидроакустическим массивом датчиков. Аналогичная подводная лодка, не оборудованная этим набором средств, не смогла добиться ни одного обнаружения в течение трех недель.
Исследовательская программа «КНАУТ» привела к разработке того, что стало известно позднее как тип 186 или «Искатель», развитие исследованного массива с 12 двойными гидрофонами на оба борта подводной лодки - 24 гидрофона с каждой стороны. Сигнал от гидрофонов обрабатывался в диапазонах частот 300-600 Гц и 600-1200 Гц, и сигнал выводился на бумажный самописец с четырьмя перьями, представляющих каждую полосу частот с каждого борта. «Искатель» особенно был полезен с учётом значительного прогресса снижение акустического поля лодки, в основном из-за применения резиновых амортизаторов, решение которое заимствовали с захваченной немецкой лодки Ю-570 и внедрение которого привело к снижению шума на лодках серии «Порпойс» на 3% от принятой нормы.
[Корни «неверных» опасений в советских успехах по повышению акустической скрытности подлодок и последующего шока американцев высоким уровнем шумов «Ивана Вашингтона»]
Принятое расположение гидрофонов формировало единый неподвижный луч. Это означало, что подводная лодка должна была либо кружить, либо идти синусоидальным курсом, при этом соблюдая максимальную скрытность. Несмотря на значительные возможности ГАС типа 186, были признаны его ограничения. Основное ограничение накладывалось слабой подвижностью дизельных подводных лодок.
[Британские учёные, инженеры и моряки в год советской космонавтики выясняют, почему американцы не будут строить неатомные лодки на сто лет вперёд]
ГАС типа 186 впоследствии устанавливалась на лодки всех классов, включая ПЛАРБ. Она закупалась на том основании, что имела диапазон обнаружения от 50 до 60 миль в благоприятных условиях по сравнению с шумопеленгаторами типа 2001 с дальностью обнаружения от 25 до 30 миль. Однако монтаж был проведён только в конце программы после замены обоснования "предусматривает" на "обеспечивает".
[Такие дальности как-то объясняют существующую белую зависть американцев и поныне]
Хотя и тип 186, и тип 2007 хорошо себя показали в решении задач обнаружения, оставалась необходимость иметь возможность классификации целей. Как следствие, семь наборов приборов классификации целей AN/BQQ-3 DEMON/LOFAR, переименованных в сонар тип 2006, были приобретены в США. Четыре набора были использованы на подводных ракетоносцах, а один в качестве горячего резерва, один в качестве просто ЗИП и один в качестве учебного.
[Размен: остров в Индийском океане на технологии ПЛАРБ]
Но с январской директивой из Адмиралтейства от 1948 года: «На войне основной задачей наших подводных лодок будет перехват и уничтожение подводных лодок противника в водах, контролируемых противником».
[Холодная война говорите?]
Но работа над этим гидролокатором была прекращена в 1959 году в рамках общей программной политики НАТО, и дальнейшие изыскания были переданы французам. Голландцы вышли из программы через год. Французы затянули время сдачи втрое, а затем честно признались, что воспользовались этой работой для производства своей собственной версии комплекта 218, заявив, что они не будут покупать что-либо из оборудования сами, но что Великобритания должна опплатить всю стоимость разработки.
[Евроскептицизм Великобритании]
Интересным побочным открытием было то, что гидролокатор 719 в пассивном режиме мог перехватывать активный сигнал гидролокатора 177 на расстояние до 35 000 ярдов с точностью ± 5°, что в пять раз больше дальности, на которой срабатывал принимающий тракт гидролокатора корабля, работающего на излучение.
[Показательно о недостатке работы на излучение]
Хакманн категорически заявляет, что одним из двух наиболее ценных вкладов в противолодочную борьбу США во время Второй мировой войны был батитермограф.
Измеритель скорости звука был спроектирован в 1932 году на корабле Королевского военно-морского флота Великобритании «Оспри», и после разработки и экспериментального применения скорость звука под водой могла быть точно определена и, таким образом, влияние градиентов температуры, преломления, отражения, рассеяния, распространения и поглощения, а также всех факторов, влияющих на качество выполнения целей ПЛБ начали понимать. Программа интенсивных испытаний была предпринята в 1930-х годах, и к 1937 году было проведено 285 испытаний в различных уголках мира.
Но именно американцы разработали батитермограф, ставший полезным инструментом для подводников, и тогда британцы показали американским подводникам, как слой скачка для достижения наилучшего эффекта. Британцы купили американский батитермограф AN/BSH-2, который использовался в морях на британских подводных лодках во время Второй мировой войны.
[и далее до 450 мегафлопс и 400 гигабит в секунду]
http://rnsubs.co.uk/articles/development/sonar.html
Все равно подводный звуковой канал и даже летом в наших широтах дрянь. Так что даже вооружение малошумными в полсотни дБ приведённого шума «Вирджиниями» ВМФ РФ не поможет. А вот ближе к экватору ситуация как раз меняется, до возможности скрытого отслеживания китайских ракетоносцев в первой дальней зоне акустического обнаружения 50 - 100 км при грамотном маневре по глубине и курсовому углу «Вирджиниями» с широкоапертурными бортовыми антеннами гидроакустических комплексов.
[см. последний вып. Морской радиоэлектроники за 2019 год]
[Тут разве что глобальное изменение климата, океанских течений следовательно гидрологии что-то изменит. Таким образом ревущий в ПЗК «Посейдон» можно сравнить с «трубой Иерихона» на немецких «штуках», вселять страх своим ревом и неминуемой гибелью от «грязного» взрыва.]
Вы сказали о «сверхчистом» ядерном заряде. Звучит как оксюморон.
- Почему же? Что такое «чистый»? Как ни посмотри, для зажигания термоядерной реакции без ядерного взрыва не обойтись, то есть должна быть какая-то радиоактивность. Значит, чтобы ее не было, во-первых, нужно создать такой заряд, который давал бы очень небольшое количество осколков деления, а это требует эффективного запала небольшой мощности. Вот созданием такого запала, спички, грубо говоря, у нас занимался Юрий Сергеевич Вахромеев, наш главный «геолог» - он много мирными взрывами занимался. Второе - это растопка, береста, то есть способы и средства для того, чтобы разжечь реакцию в самом термоядерном узле. Эту задачу лучше решил арзамасский ВНИИЭФ. Там Владислав Николаевич Мохов, к сожалению, уже покойный, был ведущим специалистом. Дальше уже горение дров, собственно термоядерная реакция, часть работ выполнял ВНИИТФ с моим участием. В итоге мы создали заряд, при взрыве которого никаких осколков деления не возникает - только нейтроны, но они быстро улетучиваются, так что остается только проблема наведенной ими активности. Но это задача, решаемая техническими путями, потому что можно подобрать такие материалы, которые слабо активируются, подобрать нейтронную защиту, в нашем заряде все это было сделано, так что у нас была очень небольшая наведенная активность. В итоге чистота после взрыва была практически полная. Это действительно была уникальная разработка, очень интересная, очень оригинальная.
- «Чистых» взрывов было довольно много, но больше экспериментальных. Заключительный - наша совместная с ВНИИЭФ работа, 150-килотонный заряд, в котором лишь доли процента энерговыделения осуществлялось за счет деления, остальное - за счет термоядерных реакций
А на Кольском полуострове использовался, грубо говоря, небольшой кусочек от этого заряда. Он тоже был достаточно чистый, к тому же там применили еще и систему отвода активности в сторону от полезной руды. Поэтому, когда «выпустили» эту руду, она оказалась действительно практически чистой, ее можно было использовать, она удовлетворяла всем нормам. Но на практике такие заряды не успели применить из-за ограничений на подземные испытания. Да и радиофобия, конечно, сыграла свою роль.
http://freescb.info/en/node/781
Эхолокация приобретает важное значение после начала стрельбы, а новые технологии усиления и обработки сигналов улучшат её качество в будущих сражениях. Существует физический компромисс между дальностью эхолокации и разрешением антенны. Ограниченная информативность низкочастотных (НЧ) систем и тот факт, что сигналы ухудшаются в зависимости от квадрата расстояния между эхолокатором и целью, делают их менее эффективными, чем принято считать в популярной культуре. Центр стратегических и бюджетных исследований считает, что применение вычислительных технологий «биг дейта» компенсирует некоторые из этих ограничений, позволяя обрабатывать отраженные гидроакустические сигналы, «подобно тому, как улучшают в инстаграммах фотографии». Это, вероятно, сделает НЧ эхолокацию полезным средством противолодочной борьбы (ПоЛБы) тактического и оперативного уровня».
https://www.usni.org/magazines/proceedings/2019/october/finding-enemy-below
https://www.reddit.com/r/submarines/comments/djgfpa/finding_the_enemy_below_advances_in_antisubmarine/