Что видно в перископ подводной лодки

Поднять перископ: как улитки помогли построить подлодки

Знаете, зачем англичане к слову «почта» добавляют букву s? Таким образом они поясняют, что речь идет не об электронной почте, а об обычной, и намекают на то, что она очень медленная. Ведь s – это сокращение от snail, то есть «улитка».

Но на самом деле не все улитки медленные. Некоторые из них умеют двигаться так быстро, что их можно штрафовать за превышение скорости. На что еще способны эти брюхоногие? И почему они идеальные кандидаты для создания биологических роботов? На эти вопросы ответили эксперты программы «Знаете ли вы, что?» с Алексеем Иванченко на РЕН ТВ.

Как связаны перископы и улитки?

Тише воды, ниже травы. Так военные эксперты отзываются о подводной лодке четвертого поколения «Ясень». Субмарины этого типа действительно самые бесшумные, но при этом самые мощные по составу вооружения. За это их еще называют !подводными штурмовиками».

«Фактически лодка может выполнять несколько задач. Это борьба с аналогичными подводными лодками, стрельба по береговым целям, то есть по военно-морским базам вероятного противника, это борьба с крупными кораблями, в том числе с авианосцами, и, конечно, это защита наших ракетных крейсеров стратегического назначения, которые вооружены баллистическими ракетами с ядерными боеголовками», – отметил военный эксперт, капитан первого ранга в запасе Василий Дандыкин.

Недавно лодки этого проекта получили уникальные оптронные перископы. С помощью этих аппаратов подводники за считанные секунды могут обнаружить противника на поверхности в любое время суток и сразу же уйти обратно на глубину. Казалось бы, причем тут улитки?

«У улитки, как у брюхоногого моллюска, есть так называемые глазные бокалы, это устройство позволяет улиткам втягивать, соответственно, свои глаза, когда они прячутся в раковину», – рассказал кандидат геолого-минералогических наук Руслан Габдуллин.

Первый прибор для наблюдения из укрытия

Самый первый прибор для наблюдения из укрытия придумал Иоганн Гуттенберг. В историю он вошел как изобретатель печатного станка. Но до того как стать книгопечатником, немецкий инженер экспериментировал с зеркалами. Изначально простейший перископ помогал увидеть уличные представления. Когда на площади собиралась толпа, рассмотреть что-то поверх человеческих голов было сложно. Тогда и пригодилось изобретение Гуттенберга. А идею инженеру подсказала обычная садовая улитка.

«Улитка и перископ. Они похожи между собой тем, что и перископ выдвигается, и улитка выдвигается. У нее могут выдвигаться щупальца и убираться. Многие, наверно, видели в детстве, когда улитка чего-то испугается или ее травинкой потрогать, у нее те щупальца, на которых глаза расположены, прячутся», – сказал сотрудник кафедры прикладной экологии РУДН Владимир Пинаев.

Совсем скоро идею Гуттенберга доработали и стали использовать совершенно иначе. Аппараты, очень похожие на перископы, стали применять для наблюдения из укрытий. Этим приспособлением пользовались первые испытатели ядерных бомб и шпионы.

Принцип действия перископа

Принцип действия перископа основан на углах падения и отражения, которые всегда равны. Здесь есть два зеркала, расположенных под углом 45 градусов. Два по 45 дает 90. Таким образом человек может смотреть на предмет скрытно. Этим способом пользуются на подводных лодках. За поверхностью океана наблюдают, не всплывая.

Долгое время перископ состоял из мачты и зеркал, как средневековый прототип. Но современные модели гораздо сложнее. В оптронном перископе вместо зеркал стоит оптический блок. Привычную систему линз военные инженеры заменили на электронику.

С центральным постом лодки оптронный перископ связывают кабельные линии. Их подключают к специальному пульту управления. Изображение одновременно транслируется сразу на несколько боевых постов корабля. Раньше видеть то, что происходит на поверхности, мог только один человек. Оптронные системы расширили возможности наблюдения.

«Не только командир лодки имеет такую информацию, но и все необходимые службы корабля – это боевой пост информирования, главный командный пост. Они на мониторах могут смотреть обстановку и в воздухе, и на море. И что очень важно – это все можно увидеть в круговом обзоре, 360 градусов», – отметил Василий Дандыкин.

Как создали субмарину?

Улитки подсказали инженерам еще одну судьбоносную идею. Именно благодаря ей люди научились передвигаться под водой с помощью субмарин. А в основу изобретения легло необычное устройство раковины морского моллюска наутилуса помпилиуса.

«В ходе эволюции у этих моллюсков в раковине появились такие совершенные гидростатические отсеки, которые могут заполняться водой, а потом вода из них вытесняется. Это принцип действия подводной лодки, который используют в балластных камерах», – рассказал Руслан Габдуллин.

Как за каменной стеной

Раковины морских улиток должны быть очень крепкими, чтобы выдержать приливы и отливы, удары о камни во время штормов и нападение хищников. И одному из семейств морских обитателей это удается лучше других. Ученые из Англии и Германии заинтересовалась необычной раковиной и выяснили: все дело в структуре.

Панцирь моллюсков устойчив к повреждению благодаря трем уровням завитков. Они похожи на зигзаг. Когда образуется мелкая трещина, ей приходится преодолевать длинный лабиринт, прежде чем она сможет разрушить раковину, и натыкаться на особо плотные слои. Они тормозят растрескивание, а со временем моллюск заново восстанавливает свое убежище.

«У некоторых из них, например, раковина имеет твердость семь из десяти. Потому что по составу она близка к кварцу, состоит из кремнезема», – пояснил Руслан Габдуллин.

Эта природная технология натолкнула ученых на идею создания самого прочного на планете композитного материала – протея. Чтобы создать протей, ученые синтезировали керамические сферы, которые по своему составу очень близки к раковинам морских улиток, и поместили их в соты из алюминия. А после провели серию экспериментов. Материал не удалось распилить даже с помощью самых мощных резаков.

Дело в том, что лезвие делает неглубокий надрез и застревает. Керамические сферы, разрушаясь, забивают собой образовавшуюся брешь и затупляют лезвие. Чем бы ни пытались разрезать этот брусок, результат всегда один. Но это далеко не все, что ученые подсмотрели у улиток.

Секрет прочных зубов улитки

Улитка имеет 25 тысяч зубов, которые работают как терка. С их прочностью не сравнится даже алмаз. А все потому, что в их состав входят композитные волокна, которые в тысячи раз тоньше и намного прочнее, чем искусственные нановолокна, которые используют, например, при изготовлении пуленепробиваемых жилетов, велосипедных рам и в строительстве самолетов. Ученые уже пытаются их воссоздать, чтобы получить совершенно новые сверхпрочные материалы.

Инсайты инженерной мысли, история, научная аналитика и тайны нашей планеты – об этом и многом другом смотрите в выпусках программы «Знаете ли вы, что?» с Алексеем Иванченко. Каждый вторник в 23:30 на РЕН ТВ!

ПЕРИСКО́П

ПЕРИСКО́П (от греч. περισϰοπέω – смот­реть во­круг, ос­мат­ри­вать), оп­тич. при­бор для на­блю­де­ния из ук­ры­тий (око­пов, блин­да­жей и др.), тан­ков, под­вод­ных ло­док. Про­стей­шая фор­ма П. – тру­ба, на обо­их кон­цах ко­то­рой за­кре­п­ле­ны зер­ка­ла, на­кло­нён­ные от­но­си­тель­но оси тру­бы на 45° для из­ме­не­ния хо­да све­то­вых лу­чей (рис. 1, а ), или, в бо­лее слож­ных ва­ри­ан­тах, для от­кло­не­ния лу­чей вме­сто зер­кал ис­поль­зу­ют­ся приз­мы (рис. 1, б ), а по­лу­чае­мое на­блю­да­те­лем изо­бра­же­ние уве­ли­чи­ва­ет­ся с по­мо­щью сис­те­мы линз. Наи­бо­лее из­вест­ные ви­ды П. – на под­вод­ных лод­ках, руч­ные и сте­рео­тру­бы (их так­же мож­но ис­поль­зо­вать как П.) – ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в во­ен. де­ле. С по­мо­щью П. оп­ре­де­ля­ют на­прав­ле­ние (пе­ленг) с ПЛ на цель, кур­со­вой угол ко­раб­ля про­тив­ни­ка, рас­стоя­ние до це­ли, её ско­рость, а так­же мо­мент тор­пед­но­го зал­па. Со­сто­ит из трёх от­дель­но рас­по­ло­жен­ных ме­ха­низ­мов и час­тей: тру­бы с оп­ти­кой, подъ­ём­но­го уст­рой­ст­ва и тум­бы с саль­ни­ка­ми. Обыч­но под­вод­ные лод­ки име­ют два П.: П. ата­ки (ко­ман­дир­ский) и П. зе­нит­ный. П. ата­ки слу­жит для об­на­ру­же­ния про­тив­ни­ка, оп­ре­де­ле­ния рас­стоя­ния до це­ли, пе­лен­га и на­блю­дения за ним во вре­мя тор­пед­ной ата­ки в свет­лое вре­мя су­ток при хо­ро­шей ви­ди­мо­сти. С по­мо­щью зе­нит­но­го П. мож­но вес­ти на­блю­де­ние за воз­ду­хом и по­верх­но­стью мо­ря в су­мер­ках и но­чью. Что­бы про­тив­ник не за­ме­тил П., га­ба­ри­ты вы­сту­паю­щей из-под во­ды го­лов­ки долж­ны быть ми­ни­маль­ны­ми (рис. 2). Совр. П. – оп­ти­ко-элек­трон­ный при­бор, имею­щий мно­же­ст­во вспо­мо­гат. уст­ройств. К ним от­но­сят­ся: даль­но­мер­ные уст­рой­ст­ва (напр., ла­зер­ные, ко­то­рые поч­ти мгно­вен­но оп­ре­де­ля­ют с большoй точ­но­стью дис­тан­цию до объ­ек­та); при­бо­ры, слу­жа­щие для оп­ре­де­ле­ния кур­со­вых уг­лов це­ли, ноч­но­го ви­де­ния, те­ле­мет­рии, ра­дио­ло­ка­ции и гид­ро­аку­сти­ки; све­то­фильт­ры; фо­то- и ви­део­ка­ме­ры; при­спо­соб­ле­ния для осуш­ки П. и др.

Перископы и военный транспорт: история использования и значение

Хотя перископы впервые были применены несколько веков назад, военнослужащие и сегодня активно используют их на бронетехнике, и, конечно, на подлодках. Расскажем о том, как возникло устройство и в чем его преимущества.

26.04.2021
• / За рулем , Автоистория
• / Евгения Жилина

Как только человечество осознало ценность и ограниченность ресурсов, в мире начались бесконечные войны. Технологии для ведения военных действий все время менялись и совершенствовались, вне зависимости от того, были ли это танки или боевые колесницы. Но в прошлом веке вооружение вышло на совершенно новый технологический уровень, и во многом такой качественный скачок был обусловлен развитием и распространением авиации, бронетехники и подводных лодок. А для их полноценного функционирования необходим целый ряд высокотехнологичных устройств, одним из которых стал перископ.

Что такое перископ?

Итак, для начала определимся, что же их себя представляет перископ, и в чем заключается принцип его работы. Перископ — это устройство, предназначенное для скрытого наблюдения за объектом, за которым по разным причинам невозможно наблюдать открыто и напрямую. Самый примитивный вариант перископа представляет собой трубку с зеркалами на каждом конце, установленными параллельно друг другу под углом 45°. Причем такая конструкция применялась еще в конце XV века для того, чтобы можно было наблюдать за неким действом поверх толпы даже на многолюдных мероприятиях. Примерно такой же вариант перископа, только с добавлением двух простых линз, использовался на фронтах Первой мировой войны, когда широкое распространение получили окопы.

Наука не стояла на месте, так что со временем перископы становились все более сложными в техническом плане: вместо зеркал стали использоваться призмы и волоконная оптика. Также расширилась и сфера применения — сейчас перископы активно используются не только в военных, но и в научных целях.

Краткая история изобретения

Выдающийся польский астроном Иоганн Гевелий был первым, кто относительно подробно описал перископ в своей работе по селенографии в 1647 году, хотя автором прототипа самого изобретения считается Иоганн Гуттенберг. Гевелий уже тогда, в середине XVII века, сумел рассмотреть потенциальное использование своего изобретения для военных нужд.

Спустя почти столетия века французский изобретатель по имени Ипполит Марие-Дэви представил новшество — первый в мире военно-морской перископ. Конструкция устройства была простой: он состоял из трубки, на концах которой под углом 45° были установлены небольшие зеркала. Спустя еще полвека, инженер из США Саймон Лейк начал устанавливать перископы на свои подводные лодки в 1902 году. Таким образом, к началу Первой мировой перископы уже активно применялись, а необходимость просматривать местность из окопов сделала их еще более востребованными.

Перископы и бронетехника

Создание и распространение танков и бронетранспортеров полностью перевернуло представление о военном транспорте, но их применение без специальных средств наблюдения было бы сильно затруднено. Поэтому активно стали использоваться перископы — это позволяло тяжелой бронетехнике держать под контролем ситуацию «за бортом». Еще до внедрения в эту область перископов в броне прорезались специальные смотровые щели для прямого обзора, но с перископами ситуация заметно улучшилась, ведь они позволяют видеть все происходящее снаружи машины без необходимости делать смотровые отверстия, нарушая переднюю и боковую броню.

Существует также вариант более укрепленного перископа —«протектоскоп» — устройство в танке или бронеавтомобиле, аналогичное перископу на подводной лодке. Оно предоставляет военным обзор, снижая риск подвергнуться огневому воздействию противника. Это значительно понижает вероятность прямого попадания из стрелкового оружия, но все равно требует нарушения целостности брони.

Подводная навигация

Проблемы подводной навигации все сильнее обострялись по мере развития этого вида транспорта, так как лодки остаются под водой более продолжительное время, преодолевают колоссальные расстояния и двигаются с высокой скоростью. При этом военные субмарины передвигаются в толще воды в кромешной темноте, никак не освещая себе путь. Они функционируют в секретном режиме, что исключает использование гидроакустических систем для обнаружения подводных препятствий, в числе которых подводные горы, буровые установки или другие подлодки.

Подъем на поверхность для того, чтобы «проверить обстановку» и скорректировать навигацию, может стоить экипажу жизни. А системы обнаружения, такие как радары и спутниковое наблюдение, стали почти такими же всевидящими, как око Саурона.

Конечно, антенные мачты и оснащенные антеннами перископы можно поднимать над поверхностью воды для получения навигационных сигналов, но продолжительность таких операций в районах, где наблюдение особенно пристальное, возможно лишь на протяжении нескольких минут или даже секунд. Современные технологии радиолокации позволяют обнаружить даже тонкий перископ, а очертания подводных лодок могут быть отлично заметны с воздуха.

Перископная глубина — предельная глубина погружения сумбарины, когда возможно использование перископа. В среднем она составляет 10 метров, но в зависимости от модели лодки может варьироваться от 5 до 20 метров.

Подводные лодки могут поднимать разного рода антенные и радиолокационные мачты, а также перископы для облегчения связи и навигации, но подлодка на перископной глубине рискует подвергнуться визуальному или радиолокационному обнаружению.

В любом случае, почти на каждой подводной лодке в обязательном порядке устанавливаются перископы. Но небесная навигация с помощью перископа или секстанта теперь редко используется из-за прогресса в технологиях, и на глубинах ниже перископной подводные лодки определяют свое положение с помощью других устройств.

Что видно в перископ подводной лодки

Глава 7. Появление перископа

Слово «перископ» — греческое, оно переводится «кругом смотрю». Этим термином называют оптический прибор, представляющий зрительную трубу с системой зеркальных призм и линз. Перископ для подводной лодки необходим в такой же мере, как человеку — глаза.

С помощью перископа командир ведет из погруженной лодки наблюдение за обстановкой на поверхности моря; определяет пеленг (направление) на цель; курсовой угол корабля-цели; расстояние до цели; скорость цели; момент торпедного залпа. Иначе говоря, перископ является не только средством ориентации, но и прицелом для торпедных аппаратов. Без него боевое применение таковых невозможно.

Еще в 1644 г. французский монах Марен Мерсенн впервые изложил в письменном виде идею применения специального оптического прибора (camera lucida) для рассматривания предметов, находящихся на поверхности неподалеку от субмарины, находящейся в погруженном положении.

В 1798 г. французский изобретатель, некий Мартнер, представил властям свой проект подводной лодки. Сам проект не представлял интереса. Однако в нем впервые была подана идея (еще не проект!) перископа.

Мартнер предлагал использовать для рассмотрения предметов на поверхности моря длинную трубку, верхний конец которой всегда оставался бы выше уровня воды. Внутри ее следовало поместить оптический прибор, включавший зеркала и окуляр.

Схемы устройства перископов (слева направо): а) зеркального перископа Шильдера; b) призматического перископа Доденара; в) оптического перископа Гарнье и Ромацотти.

1 — оптическая труба; 2 — призмы; 3 — линза; 4 — окуляр

Среди бумаг Роберта Фултона, оставленных им в 1806 г. на хранение консулу США в Лондоне, имеются весьма любопытные рисунки оптического прибора под названием «perxscopt», датированные 1804 годом. Однако эти рисунки (как и другие) исследователь его биографии и творчества Парсонс обнаружил только в начале 20-х годов XX века.

В 1834 г. русский генерал Карл Шильдер установил на своей подводной лодке простейший зеркальный перископ. Он состоял из короткой медной трубы, в каждом конце которой находились металлические зеркала. Их плоскости составляли угол 45 градусов по отношению к горизонту.

Труба, свободно помещенная в водонепроницаемом футляре, могла частично выдвигаться вверх из рубки. Вращая ее вокруг оси, можно было обозревать весь горизонт. Изображение предметов получалось в том же масштабе, что и при обзоре невооруженным глазом, но с размывкой их контуров. Поле зрения был невелико.

Прибор Фултона, прообраз призматического перископа

Реальной пользы этот прибор не дал. Не случайно Шильдер управлял эволюциями лодки, стоя на ее палубе в водолазном костюме. В данном случае важен сам принцип. Однако проект Шильдера сохранялся в строгом секрете. Поэтому даже в 1905 году, даже в России, об его субмарине и ее устройстве практически ничего не было известно.

В 1854 г. француз Мари-Дэви заново изобрел зеркальный перископ, аналогичный перископу Шильдера, который тоже частично выдвигался вверх из корпуса лодки, но в отличие от русского образца, он не вращался.

В 1859 г. голландец Тетар Ван-Эльвен (Tetar Van Elven) предложил построить полупогруженное судно с бронированной верхней палубой, снабженное паровой машиной и вооруженное буравом с паровым приводом. Экипаж судна должен был состоять из 20-и человек. Проект самой субмарины не представлял особого интереса. Но Ван Эльвен предусмотрел установку зеркального перископа, вращавшегося на 360 градусов. Это его предложение, в отличие от Шильдера, получило широкую известность.

Зеркальный перископ устроен следующим образом. Он состоит из трубы, по концам которой расположены параллельно друг другу, под углом 45 градусов к горизонту, верхнее и нижнее зеркала. Он не увеличивает изображение, качество изображения невысокое, так как зеркала обычно металлические, поле зрения мало. Длина зеркального перископа обычно не превышает 80 см.

В 1872 г. инженер бельгийской армии Доденар создал более совершенный (по сравнению с зеркальным) призматический перископ. Он установил его на примитивной подводной лодке, которую построил по образу и подобию «Черепахи» Бушнелла.

В центральном посту подводной лодки 1900-х годов: командир наблюдает за обстановкой через перископ

В 1879 г. Джевецкий установил неподвижный перископ Доденара на своей подводной лодке второй модели.

В 1886 г. французы М. Гарнье и Г. Ромацотти изобрели оптический перископ. Они добавили к призмам Доденара три двояковыпуклые линзы: две перед призмами и одну между ними. Установка линз обеспечила поле зрения 50 градусов, как в стороны, так и по высоте. Линзы, объектив и окуляр значительно улучшили четкость изображения предметов.

Этот неподвижный перископ (его называли клептоскоп) длиной один метр они установили в 1891 г. на подводной лодке «Угорь» (Gymnote). В 1894 г. итальянцы Руссо и Лауренти установили аналогичный перископ собственной конструкции на подводной лодке «Дельфин».

Несмотря на создание оптических перископов, вследствие их неудовлетворительных практических свойств, в начале XX века наблюдение с подводных лодок, находившихся в погруженном положении, в большинстве случаев осуществлялось через иллюминаторы в специальных рубках (одновременно служивших постами управления).

Высококачественные оптические перископы появились только к началу мировой воны.