Искусство подводной войны. СССР против США, 1945-1972 - Павел Олегович Леонов

Для точного определения сигнала, этот сигнал должен выделяться среди фоновых звуков в среде излучения, в том числе шумов океана или самонаведенных помех. Ключевая переменная, определяющая засечку – соотношение сигнал/шум. Есть два базовых подхода улучшить соотношение сигнал/шум при работе сонара – бóльшая принимающая антенна и улучшенная обработка данных.

Поскольку оптимальный размер принимающей антенны зависит напрямую от длины волны, самые низкочастотные приемники требуют антенны большого углового размера, что подразумевает большой размер низкочастотных сонаров. Это показывают большие носовые антенны сонаров ранних лодок, и объясняет использование протяженных приемников линий СОСУС. К примеру, трехсотметровая длина приемника СОСУС максимизировала принятие даже самых низких частот излучения.

Узконаправленные антенны улучшают соотношение «сигнал/шум» путем сокращения посторонних шумов со всех сторон, куда не направлена сама антенна, но помеховый шум внутри этого направления остается. Поэтому, даже если мы направим узконаправленное сонарное устройство прямо на лодку, будет шум, который будет сравним с акустической сигнатурой лодки, а на больших дистанциях этот шум может скрыть сигнатуру лодки и предотвратить ее обнаружение. Дальнейшая фильтрация шума зависит от самой обработки сигнала внутри сонара.

Эта обработка обычно использует тот факт, что лодка обычно издает широкий спектр акустических сигналов и узкодиапазонные специфические излучения, которые выделяются в этом спектре. Эти акустические тона создаются частями вращающейся механики на лодке, такими как насосы, генераторы и передаточные механизмы, в то время как постоянные широкодиапазонные сигналы создаются шумом работы реактора, обтекания корпуса водой или работой винтов (кавитационные шумы). Широкодиапазонное акустическое излучение лодки напоминает фоновые шумы, поскольку тоже происходит на постоянной основе, лишь периодически ослабляясь или усиливаясь. В противоположность им, узкочастотное излучение лодки постоянно происходит постоянно в нескольких частотных диапазонах. Для того чтобы изучать эти специфическое излучение, сонару необходим анализатор спектра, настроенный на интересующие нас специфические частоты. Впервые использованный в 1950-х годах, этот метод получил название LOFAR (LOw Frequency Analysis and Raging, Анализатор и записывающее устройство низких частот).

Значение ЛОФАРА было в том, что он снабжал дополнительным весьма мощным инструментом для улучшения акустического соотношения «сигнал/шум». К примеру, на малой дистанции простой сонар обнаружит широкодиапазонное излучение лодки, при попадании сигнала с лодки в направленную антенну. С увеличением дальности сигнал/шум будет падать до порога обнаружения лодки, поглощенный фоновыми шумами.

Используя ЛОФАР, тот же сонар будет фильтровать большую часть акустического излучения, пришедшего на основную антенну, и фокусироваться на низкочастотных диапазонах, где лодка шумит сильнее всего. В этих узкочастотных нарезках шум лодки выделяется среди фоновых шумов, которые существуют в другом, отличном от широкого спектра диапазоне, и поэтому сонар может обнаруживать узкие акустические сигналы лодки на гораздо больших дистанциях перед поглощением фоновым сигналом.

Эффективность пассивного сонара также зависит от расположения самого сонара и шумности самой платформы, где размещен сонар. В первом случае следует помнить, что в океане существуют различные слои воды, которые одновременно поглощают и отражают акустическое излучение, направленное в них под любым, кроме самых острых, углом. В частности, существует так называемый поверхностный слой, глубина залегания которого варьируется от нескольких десятков до нескольких сотен метров глубины, зависит от местонахождения и сезонных особенностей. Большинство звуков, произведенных выше этого слоя, пойманы между ним и поверхностью воды, быстро отражаясь от обоих. Только звук, направленный в этот слой под острым углом, пройдет сквозь него. Пассивный сонар, расположенный ниже этого слоя, будет более эффективен, поскольку будет засекать сигнал, прошедший значительно большее расстояние.

Получалось, что многочисленные советские дизельные лодки, патрулирующие на аккумуляторах, не будут использовать ни дизели, ни шнорхели, что сведет на минимум шанс их обнаружения и увеличит дальность обнаружения врага их акустическими средствами. Для того чтобы вернуть атомным лодкам преимущество, было необходимо развивать акустические средства для наблюдения за океаном, в операциях «лодка-против-лодки», и средства морского патрулирования.

Средства наблюдения за океаном получили свое развитие вместе с системой СОСУС, в акустических средствах обнаружения на лодках произошла похожая революция с появлением «Трешера», первой на самом деле малошумной атомной подводной лодки с мощной акустической станцией.

Таблица торпед

Торпеды США после Второй мировой войны до конца холодной войны, фактические данные

Торпеды СССР после Второй мировой войны, по оценке США 19 сентября 1966 года

Примечания

1

Автор намекает на Третью битву за Атлантику, первая и вторая произошли во время Первой и Второй мировых войн соответственно.

2

«Расстрелять…», «72 метра», другие произведения.

3

«Акулы из стали», другие произведения.

4

Здесь и далее о Риковере по Hewlett R. G., Duncan F. Nuclear Navy. Chicago: University of Chicago Press, 1974. Второй источник – Duncan F. Rickover and the Nuclear Navy. USNI Annapolis, 1990..

5

Иностранный оригинал приводится в скобках. Если имеется, используется устоявшийся перевод, в ином случае – перевод авторский. Здесь и далее.

6

Научными школами тех лет проектировались три типа реактора: – с водяным теплоносителем (водо-водяные реакторы СССР и кипящего типа США), с жидкометаллическим теплоносителем (натрий США, свинец-висмут СССР) и газоохлаждаемые реакторы.

7

Который был в свое время приглашен в Вашингтонский университет с подачи Георгия Антоновича Гамова, советского физика-ядерщика, работавшего с Курчатовым и остальными звездами советской ядерной физики до 1934 г.

8

Эта структура формально появилась в Вооруженных силах США только через несколько недель, в сентябре 1947 года, но на момент написания меморандума вопрос был уже решен. – Прим. ред.

9

Лучшая подводная лодка конца Второй мировой войны, немцы смогли создать образец, на основании которого проектировалось первое послевоенное поколение лодок у русских, американцев и британцев.

10

Delaware’s Namesake Submarine Was A Long Time Coming, Wilmington (Delaware) News Journal, 20 November 2012.

11

Реактор, использующий в качестве теплоносителя обычную (легкую) воду.

12

Устройство на подводной лодке для забора воздуха, необходимого для работы двигателя внутреннего сгорания под водой, а также для пополнения запасов воздуха высокого давления и вентиляции отсеков. Отечественный флот использует аббревиатуру РДП (устройство для работы двигателя под водой).