В сериале "Седьмая симфония" один из оркестрантов оркестра Карла Элиасберга – слепой ударник Чуркин (актер Борис Смолкин) вступает в специальный отряд противовоздушной обороны (ПВО) города, где должен служить "слухачом": засекать приближающиеся к Ленинграду вражеские бомбардировщики по звуку их двигателей.
По сериалу (6 серия) этот специальный отряд – батальон, в котором, со слов его командира (судя по двум прямоугольникам "кубарям" на петлицах, майора), половина бойцов слепые. Впрочем, Чуркин, если судить по фильму, не являлся военнообязанным, не носил военную форму, и обращались к нему по имени-отчеству, как к Валентин Петровичу.
Как можно судить по описанной технологии обнаружения и уничтожения вражеского самолета, летом 1942 года никаких радиоэлектронных средств в батальоне ПВО не было. Герой, благодаря своему исключительному слуху (абсолютному, как сказали бы профессионалы, что означает, что человек способен определять высоту любого услышанного звука путем мысленного сравнения с закрепленной в его памяти шкалой высот звуков, без дополнительного прослушивания звуков известной высоты).
Со слов непосредственного начальника Чуркина, старшины Бойченко (4 треугольника в петлицах, на армейском жаргоне того времени "пила"), Чуркин успел уже отличиться, услышав звук самолета противника ранее обнаружения его оптическими приборами, после чего в дело вступают прожектористы и зенитчики и сбивают самолет.
К сожалению, в фильме не показана соответствующая техника, и у неискушенного зрителя создается впечатление, что "слухачи", как называли соответствующих специалистов, полагались исключительно на свой природный инструмент – пару ушей. Если есть выражение "невооруженный глаз", то можно сказать и "невооруженное ухо". Но по факту слухачи были хорошо вооружены, и над созданием соответствующей техники работали виднейшие специалисты, начиная с конца 19-го века.
Чуркин, как и его прототипы в реальной жизни, служил, скорей всего, на звукоулавливателе ЗТ-5, изображенном на заглавной картинке статьи.
Ключевые моменты истории акустических локаторов
Углубимся в историю вопроса. Собственно, подобная статья задумывалась уже давно, поскольку автор статьи служил в ПВО и хорошо знаком с радиолокационной техникой. Странно было бы не испытывать при этом особых чувств к непосредственным предшественникам радаров – сонарам, или звуковым локаторам. А по состоявшейся премьере сериала смутное желание превратилось в настоятельное побуждение.
Определение направления
Люди всегда, когда надо было улучшить слышимость и локализовать еле слышимый источник звука, складывали ладони рук "лодочкой" и приставляли их сзади к ушам. Слегка поворачивая голову, удавалось довольно-таки точно локализовать источник звука.
Ладони можно заменить огромными "раковинами" из металла или пластика, закрепив их на голове, отсюда изображенная ниже конструкция.
Дальше – больше. С целью увеличения чувствительности раковины становятся больше, превращаются в параболические звуковые зеркала или экспоненциальные рупоры, их уже невозможно удержать на голове, да и целеуказание требуется более точное, чем возможно показать направлением головы.
Появляются специальные вращающиеся конструкции, принимающие на себя вес механических "ушей", снабженные оцифрованным лимбом (диском с нанесенными угловыми градусами). Человеку оставалось лишь поворачивать конструкцию, выискивая направление наилучшего звучания.
Со временем установки стали настолько громоздкими, что их стали монтировать на автомобильных шасси, звук от огромных рупоров подводился к ушам слухачей по специальным звукопроводам.
Описанный тип акустических локаторов относится к пассивным локаторам; активных звуковых локаторов, схожих с радиолокационными станциями (РЛС), за единственным существенным исключением, что излучается не радиосигнал, а звуковой, мы касаться не будем. Это уже эра радиоэлектроники, требующая наличия мощных звукоизлучателей, микрофонов и усилителей.
Статья о самом романтичном периоде эпохи звуковых локаторов, цель обнаруживается лишь посредством слухового аппарата специально натренированного и обладающего особыми способностями человека и системы рупоров.
История средств локализации направления начинается в 1880 году, когда изобретатель, университетский профессор физики Альфред Майер, получил патент на топофон. Назначением топофона являлась навигация в условиях тумана, для определения капитаном судна или лоцманом направления на туманный горн, буй со свистком, или паровую сирену.
Считается, что впервые звуковые локаторы были использованы осенью 1916 года, на восточном побережье Англии, где под командованием коммандера (соответствует подполковнику) Альфреда Ролинсона располагалась мобильная батарея противодействия воздушным целям Королевского военно-морского добровольческого резерва.
Роулинсон нуждался в средстве обнаружения дирижаблей противника в условиях густого тумана, и смастерил аппарат из пары граммофонных рупоров с возможностью их поворота относительно оси. Устройство позволяло целенаправленно вести пушечную стрельбу по невидимой цели. Хотя ни одна цель не была поражена в результате использования изобретения, Ролинсон утверждал, что в одном из случаев обстрелянный дирижабль был вынужден сбросить бомбы вне намеченной цели.
Звуковые локаторы активно использовались воюющими сторонами в Первую Мировую войну, вплоть до первых лет Второй Мировой войны, когда они уступили место РЛС. Но у звуковых локаторов осталось одно несомненное преимущество перед электронными средствами: они обнаруживали цель "за углом" и позади препятствия (например, холма), на основе дифракции звука (огибания звуком препятствий).
Пассивный звуковой локатор определяет лишь направление на цель, не будучи в состоянии определить расстояние (на что способен активный звуковой локатор). Этот недостаток преодолевается триангуляцией цели – достаточно было определить направление с двух станций, разнесенных по расстоянию. Цель находилась на пересечении 2-х направлений.
Все совершенно аналогично определению местоположения работы радиопередатчика противника. Отсюда правило работы подпольного радиопередатчика лишь в течение короткого времени. Если противник располагает лишь одним автомобильным пеленгатором, ему требуется время для переезда в другую точку базиса триангуляционного треугольника. Если передатчик прекратит работу раньше, и с этого места больше работать не будет, обнаружить его невозможно.
Одновременное определение азимута и угла места воздушной цели
У человека 2 данных ему природой уха. и было бы странно воспользоваться для "пеленгации" лишь одним. Направление мы определяем лишь на основе некоторого расстояния между ушами, и эволюция поработала над этим, размести уши (как и глаза) поближе к мозгу, но на максимально возможном расстоянии одно от другого, а некоторых людей еще и снабдив замечательными ушными раковинами.
Отсюда проистекает наличие на звуковых локаторах 2-х расположенных по горизонтали рупоров. Чем дальше они разнесены один от другого, и чем шире раскрыв каждого рупора, тем лучше. Но зачем локатору 4 рупора, а таковы большинство принятых на вооружение конструкций?
Произошло разделение труда между 2 слухачами – один определяет лишь азимут воздушной цели (т.е. направление по горизонтали от 0° до 360°), а другой – угловую высоту цели (угол места, как говорят зенитчики).
Вполне понятно, что первый слухач подключен к двум рупорам, находящимся на одной высоте и расположенных горизонтально, а второй – к двум рупорам, разнесенным по высоте и находящимся на одной вертикали.
Сидя в удобном креслице, слухачи поворачивают управляющие вращением платформы и углом наклона рупоров рукоятки, добиваясь наилучшей слышимости звука цели. Когда цель обнаружена, остается обнаружить ее оптическими приборами (ходячим стал мем "через бинокль или прицел"), а ночью подсветить прожектором-искателем, после чего цель подсвечивается двумя прожекторами-сопроводителями.
Наиболее наглядно принцип четырехтрубного локатора поясняется рисунком ниже, где изображены, по сути, два отдельных локатора, для локализации по горизонтали и вертикали.
Со временем звуковые локаторы стали оснащать микрофонами, что повысило их чувствительность. С началом Второй Мировой войны и ростом скорости самолетов, звуковые локаторы могли предупредить о приближении воздушной цели лишь за несколько минут, но они оставались на вооружении как дополняющие электронные радары.
Также, им свойственен недостаток, связанный с малой скоростью звуковой волны – за время, пока звуковая волна преодолевает расстояние от самолета до звукоулавливателя, самолет успевает значительно переместиться. По завершению Второй Мировой войны акустические локаторы были сняты с вооружения.
Несколько интересных моделей звуковых локаторов
Выше были представлены модели звуковых локаторов не в хронологическом порядке их создания, а исходя из принципа развития конструкции. Ниже еще несколько моделей армий разных стран, каждая с какой-либо "изюминкой".
Особый интерес представляет американский звуковой локатор M2. Взамен привычных 4 "труб" используются лишь 3; правый верхний рупор используется одновременно и для горизонтальной, и для вертикальной локализации цели. Базис (расстояние между рупорами) составлял вначале 2,84 метра, но затем было принято решение сократить его до 1,52 метра, что облегчило конструкцию, незначительно ухудшив характеристики.
Также, особенностью оказывается отказ от экспоненциальной формы рупора, и их полуэкспоненциальная форма, с целью поднятия характеристик направленности. Самой же замечательной особенностью является то, что в армии США в 1943 году уже интенсивно взамен звуковых локаторов, обнаруживавших цели лишь на расстоянии 1,8-7,3 км, использовались электронные радары, но фотографии M2 продолжали публиковаться в американских газетах для дезинформации японцев.
И еще одна интересная модель, разработанная нобелевским лауреатом Жаном-Батистом Перрином, офицером инженерного корпуса в Первой мировой войне. Основа локатора – 4 шестиугольных блока, каждый из 36 маленьких акустических рупоров.
В войсках ПВО армий различных стран служили и женщины, как зенитчицами, так и слухачами.
Ниже индивидуальный звуковой локатор 1938 года, снабженный микрофоном и усилителем. Усилитель и батареи питания располагались в носимой на поясе сумке. Следует иметь в виду, что транзисторов в 1938 году еще не было.
На фото ниже самые, пожалуй, красивые звуковые локаторы, японские 4-рупорные. Инспекцию производит император Японии Хирохито (слева).
Надеемся, не утомили вас ни текстом, ни иллюстрациями. При этом представлена лишь часть поистине необъятного материала по звуковым локаторам.
Другие статьи по схожей тематике:
409. История радиолокации и радаров (РЛС)
460. Солдат-мотор – источник питания полевых радиостанций. Нужен ли он выживальщику?
