0 просмотров

Почему нельзя осуществить радиосвязь с подводной лодкой

Как и при помощи каких радиоволн осуществляется радиосвязь с подводными лодками на глубине

Подводные лодки, выполняющие боевые задачи должны поддерживать надежную связь с землей. Для этого они могут всплывать, и в надводном положении входить на радиосвязь с землей, в том числе через спутниковые системы связи.

реклама

Но что делать, если в целях скрытности всплывать подводной лодке нельзя, а весь диапазон радиочастот, используемый для наземной связи, не способен распространяться в соленой воде, являющейся хорошим проводником электрического тока. Но оказывается, все же есть диапазон радиоволн, который способен распространяться в морских и океанских соленых водах. Это сверхдлинные радиоволны в частотном диапазоне крайне низких частот (КНЧ) от 3 до 30 Герц, и сверхнизких частот (СНЧ) от 30 до 300 Герц, причем проникающая способность КНЧ гораздо выше.

Статья в тему:  Какая фанера лучше для лодки

Радиоволны СНЧ имеют несколько худшее распространение, но и при этом антенные системы передающих станций имеют гораздо меньшие размеры.

При реализации связи на сверхдлинных радиоволнах возникают большие технические трудности, и сложнее всего создать передатчик и передающую антенную систему из-за очень большой длинны волны, которая, например, при частоте 82 Гц. составляет 3658 км. Построить эффективную антенную систему, размеры которой сопоставимы с такими геометрическими размерами волны, сами понимаете, не представляется возможным. И инженеры пошли на хитрость, они закопали глубоко в землю, на расстоянии друг от друга в 40 – 50 км. два длинных электрода, подключенных к выходу передатчика. При этом линии протекания тока между электродами проникали в землю на большую глубину и использовали эту часть земли, как громадную антенну, получалась, что из самой земли в морские и океанские воды излучался сигнал СНЧ, который преодолевая толщу вод, достигал антенн подводных лодок.

реклама

Но и такая техническая реализация антенной системы очень сложна, и строить подобные сверхдлинноволновые станции связи с подводными лодками может себе позволить далеко не каждое государство. Передатчик этих станций оказался также очень сложным. Из-за генерации СНЧ электромагнитных колебаний он имеет катастрофически низкий коэффициент полезного действия (КПД), что накладывает очень большие технические трудности при его создании. Кроме того, из-за низкого КПД антенной системы, необходима очень большая мощность генерируемого сигнала. Это приводит к громадным размерам передатчика и большому энергопотреблению. В результате получается, что на один излученный ватт электромагнитной энергии, передатчик потребляет 100 кВт. электроэнергии. И обеспечивать этот передатчик электроэнергией должна целая электростанция. Это первый серьезный недостаток этого вида связи.

Статья в тему:  Как сделать пластиковую лодку своими руками

Поскольку на борту подводной лодки невозможно разместить подобный громадный передатчик, и создать такую передающую антенную систему, то сами понимаете, что связь будет только односторонней, команды могут передаваться от наземного центра управления на подводную лодку, а наоборот нет. Это второй серьезный недостаток.

Скорость передачи данных такой системы связи крайне мала, всего несколько знаков в минуту. Это третий серьезный недостаток. Для выхода из этой ситуации передаются только короткие условные сигналы, которые идентифицируются с отдаваемыми командами по соответствующей таблице, которая выдается команде перед отплытием.

реклама

На подводной лодке прием сигнала организуется достаточно просто, выпускается длинный трос – антенна, длинна которой может достигать нескольких километров, и может подвсплывать на меньшую глубину. Прием сигнала может происходить и при движении подводной лодки.

Но при всех недостатках этой связи, она обеспечивает скрытную, надежную, устойчивую связь с подводной лодкой находящейся на большой глубине, в любой точке земного шара, в любое время, в любых погодных условиях.

Если подводная лодка находится на небольшой глубине, то у нее появляется большое количество других каналов связи, в других частотных диапазонах, использующихся для наземной связи, например, через поднятую антенну с перископной глубины или с помощью всплывающих радиобуев. Связь между подводной лодкой и радиобуем реализуется при помощи кабеля или гидроакустического канала.

реклама

Но этим она может себя обнаружить. То есть эти каналы связи являются демаскирующими факторами для подводной лодки. И самым надежным каналом связи, с точки зрения скрытности, является радиосвязь на сверхдлинных радиоволнах. Подобная станция связи «ЗЕВС», работающая на частоте 82 Герца используется на Кольском полуострове.

Статья в тему:  Лодка стефа 3200 мк под мотор кто производитель

Надеюсь, эта информация была для вас интересна. Пишите в комментариях, какие вы еще знаете виды связи с подводными лодками, находящимися на большой глубине.

Связь с подводными лодками

Связь с подводными лодками, когда они находятся в погружённом состоянии — достаточно серьёзная техническая задача. Основная проблема состоит в том, что электромагнитные волны с частотами, использующимися в традиционной радиосвязи, сильно ослабляются при прохождении через толстый слой проводящего материала, которым является солёная вода.

В большинстве случаев хватает простейшего решения: всплыть к самой поверхности воды и поднять антенну над водой. Но этого решения недостаточно для атомной подводной лодки — эти корабли были разработаны во время холодной войны и могли находиться в подводном положении в течение нескольких недель и даже месяцев, но, тем не менее, они должны были оперативно запустить баллистические ракеты в случае ядерной войны.

Связь с подводными лодками, находящимися в подводном положении, осуществляется следующими способами.

Содержание

Акустическая передача

  • Звук может распространяться в воде достаточно далеко, и подводные громкоговорители и гидрофоны могут использоваться для связи. Во всяком случае, военно-морские силы и СССР, и США устанавливали акустическое оборудование на морском дне областей, которые часто посещались подводными лодками, и соединяли их подводными кабелями с наземными станциями связи.
  • Односторонняя связь в погруженном положении возможна путем использования взрывов. Серии взрывов, следующих через определенные промежутки времени распространяются по подводному звуковому каналу и принимаются гидроакустиком.
Статья в тему:  Как сделать парус на лодку

Радиосвязь в диапазоне очень низких частот

Радиоволны очень низкого диапазона (ОНЧ, VLF, 3—30 кГц) могут проникать в морскую воду на глубины до 20 метров. Значит, подводная лодка, находящаяся на небольшой глубине, может использовать этот диапазон для связи. Даже подводная лодка, находящаяся гораздо глубже, может использовать буй с антенной на длинном кабеле. Буй может находиться на глубине нескольких метров и из-за малых размеров не обнаруживается сонарами противника. Первый в мире ОНЧ-передатчик, «Голиаф», был построен в Германии в 1943 году, после войны перевезён в СССР, в 1949—1952 годах восстановлен в Нижегородской области и эксплуатируется до сих пор.

В Белоруссии, под Вилейкой, функционирует мегаваттный ОНЧ-передатчик для связи с подводными лодками ВМФ России — 43-й узел связи.

Радиоволны крайне низкой частоты (КНЧ, ELF, до 30 Гц) легко проходят сквозь Землю и морскую воду. Строительство КНЧ-передатчика — чрезвычайно сложная задача из-за огромной длины волны и крайне низкого КПД. Советская система «ЗЕВС» работает на частоте 82 Гц (длина волны — 3656 км), американская «Seafarer» (англ. мореплаватель ) — 76 Гц (длина волны — 3944,64 км). Длина волны в этих передатчиках сравнима с радиусом Земли. Очевидно, что постройка дипольной антенны в половину длины волны (протяжённостью ≈ 2000 км) — нереальная на данный момент задача.

Вместо этого следует найти область Земли с достаточно низкой удельной проводимостью и заглубить в неё 2 значительных по размерам электрода на расстоянии порядка 60 км друг от друга. Поскольку удельная проводимость Земли в области электродов достаточно низкая, электрический ток между электродами будет проникать глубоко в недра Земли, используя их как часть огромной антенны. По причине крайне высокой технической сложности такой антенны, только СССР и США имели КНЧ-передатчики.

Статья в тему:  Из чего сделать якорь для лодки пвх

Вышеописанная схема реализована на передатчике «ЗЕВС», находящемся на Кольском полуострове в Североморске-3, к востоку от Мурманска в районе с координатами 69 , 33 69° с. ш. 33° в. д.  /  69° с. ш. 33° в. д. (G) (O) [1] [2] (факт существования советского КНЧ-передатчика был обнародован только в 1990 году). Такая схема антенны имеет крайне низкий КПД — для её работы требуются мощности отдельной электростанции, в то время как выходной сигнал имеет мощность в несколько ватт. Но зато этот сигнал может быть принят фактически в любой точке земного шара — даже научная станция в Антарктиде зафиксировала факт включения передатчика «ЗЕВС». [источник не указан 1195 дней]

Американский передатчик «Seafarer» состоял из двух антенн в Клэм Лэйк, Висконсин (с 1977 года) и на базе ВВС «Сойер» в Мичигане (c 1980 года). Была демонтирована в сентябре 2004 года. До 1977 года использовалась система «Sanguine», находящаяся в Висконсине.

ВМС Великобритании предпринимали попытки построить свой передатчик в Шотландии, но проект был свёрнут.

Из-за большого размера такого устройства передача с погруженной лодки на землю невозможна. Код связи держится в секрете, но можно предположить, что из-за невысокой частоты передачи (единицы байт в минуту) по КНЧ-связи передаются лишь простейшие команды наподобие «Всплыть и слушать команду по спутниковой связи». Однако и приёмные антенны КНЧ-связи отнюдь не малы — лодки используют выпускаемые буксируемые антенны.

Статья в тему:  Как почистить воздушный фильтр на скутере ямаха

Радиосвязь через ретрансляторы

Спутники

Если субмарина находится в надводном положении, то она может использовать обычный диапазон радиосвязи, как и прочие морские суда. Это не означает использование обычного коротковолнового диапазона: чаще всего это связь с военным cпутником связи. В США подобная система связи называется «спутниковая подсистема обмена информацией с подводными лодками» (англ. Submarine Satellite Information Exchange Sub-System , SSIXS), часть морской системы спутниковой связи на ультравысоких частотах (англ. Navy Ultra High Frequency Satellite Communications System , UHF SATCOM).

Вспомогательные подводные лодки

В 1970-х годах в СССР был разработан проект модификации подводных лодок проекта 629 для использования их в качестве ретрансляторов сигнала и обеспечения связи кораблей из любой точки мира с командованием ВМФ. По проекту было модифицировано три субмарины.

Самолёты

Для связи с подводными лодками в ВМФ РФ (СССР) используется самолёт-ретлянслятор Ту-142МР (классификация НАТО — «Bear-J») . В нижней части фюзеляжа установлен барабан с выпускной буксируемой тросовой аннтенной, длиной 8,6 км и приёмопередатчик СДВ-диапазона большой мощности – станция Р-826ПЛ «Фрегат». Кроме этого, на самолёте установлен комплекс коротковолновых станций для тропосферной связи – «БКСР-А» и дополнительное оборудование для кодирования и автоматизации радиосвязи, в том числе БЦВМ «Орбита-20». Для защиты экипажа от электромагнитного излучения на всех иллюминаторах, за исключением трёх лобовых стёкол лётчиков, установлены металлические экранирующие сетки. Самолёт может находиться в воздухе без дозаправки до 17 часов.

Статья в тему:  К чему снится рыба лодка

Скрытность

Сеансы связи, особенно со всплытием лодки, нарушают ее скрытность, подвергая риску обнаружения и атаки. Поэтому принимаются различные меры, повышающие скрытность лодки, как технического, так и организационного порядка. Так, лодки используют передатчики для передачи коротких импульсов, в которых сжата вся необходимая информация. Также передача может быть осуществлена всплывающим и подвсплывающим буём. Буй может быть оставлен лодкой в определенном месте для передачи данных, которая начинается, когда сама лодка уже покинула район.

Почему нельзя осуществлять радиосвязь между подводными лодками?

Радио — это один из видов беспроводной связи, в нем носителем сигнала является радиоволна, которая широко распространяется на расстоянии. Есть мнение, что нельзя передавать радиосигналы под водой. Попробуем разобраться, почему нельзя осуществлять радиосвязь между подводными лодками, и так ли это на самом деле.

Как работает радио связь между подводными лодками:

Распространение радио волн осуществляется по такому принципу: тот, кто передает сигнал, с определенной частотой и мощностью, устанавливает радиоволну. После чего, отосланный сигнал модулирует на высокочастотное колебание. Подхваченный модулированный сигнал исходит специальной антенной на определенные расстояния. Там где получают сигнал радиоволны, к антенне устремляют модулированный сигнал, который сначала отфильтровывается и демодулируется. И только потом мы можем получить сигнал, с некой различаемостью с сигналом, тем, что был передан изначально.
Радиоволны с самым низким диапазоном (ОНЧ, VLF, 3—30 кГц) без проблем пробиваются сквозь морскую воду, до 20 метровой глубины.

Статья в тему:  Как консервировать лодочный мотор на зиму

Например, подводная лодка, которая находится не так уж глубоко под водой, смогла бы применить этот диапазон для установки и поддержания связи с экипажем. А если мы возьмем подводную лодку, но находящуюся на много глубже под водой, и у нее будет длинный кабель, на котором прикреплен буй с антенной, то она тоже сможет использовать этот диапазон. За счет того что буй установлен на глубине нескольких метров, да еще и имеет маленькие габариты, его очень проблематично отыскать сонарами врагов. «Голиаф», является одним из первых ОНЧ-передатчиков, сооруженный во времена Второй Мировой (1943 г.) в Германии , после окончания войны был переправлен в СССР, а в 1949—1952 годах реанимирован в Нижегородской области и используется там по сей день.

Аэрофотография КНЧ-передатчика (Клэм Лэйк, Висконсин, 1982)

Радиоволны самой низкой частоты (КНЧ, ELF, до 3 кГц) с легкостью проникают сквозь Земную кору и моря. Создание КНЧ-передатчика — из-за громадной длинны волн, ужасно трудная задача.К примеру советская система «ЗЕВС» вырабатывает частоту 82 Гц (длина волны — 3658,5 км) ,а американская «Seafarer» — 76 Гц (длина волны — 3947,4 км) . Их волны соизмеримыс радиусом Земли. От сюда мы видим, что возведение дипольной антенны в половину длины волны (протяжённостью ≈ 2000 км) — недостижимая на текущем этапе цель.

Подводя итоги всему, что было сказано выше, нам необходимо отыскать такую часть земной поверхности, которая будет характеризоваться относительно низкой проводимостью, и присоединить к ней 2 гигантских электрода, которые бы располагались на расстоянии 60 километров относительно друг друга.

Статья в тему:  С какого числа можно ловить с лодки 2020 года

Так как нам известна удельная проводимость Земли по части электродов удовлетворительно находится на низком уровне, таким образом, электрический ток между электродами проникал бы фундаментально в глубь недров нашей планеты, применяя их как элемент гигантской антенны. Нужно заметить, что первоисточником необыкновенно высочайших технических трудностей такой антенны, лишь у СССР и США числились КНЧ-передатчики.

Нейтринные коммуникации: как решают проблемы со связью подлодок

Свободно движутся сквозь воду лишь волны частотой несколько герц и длиной в десятки и сотни тысяч километров. Однако генерация таких сверхдлинных радиоволн требует огромной энергии, и каждая станция связи, способная использовать крайне низкие частоты, – чрезвычайно сложный и дорогостоящий проект, большинству стран либо не слишком нужный, либо вовсе непосильный. Насколько известно, подобные системы применяются лишь российским («Зевс») и американским (Seafarer) «подплавом».

При этом для принятия сигнала субмарина должна выбросить магнитную антенну достаточной длины и буксировать ее, снижая свою невидимость. Эффективность такой связи невысока: с помощью медленно колеблющихся волн возможно передавать в минуту не больше пары бит данных.

Для полноценных коммуникаций приходится использовать более короткие радиоволны диапазона очень низких частот. Они способны проникать на глубину примерно 20 м, позволяя подводникам оставаться под водой, ограничиться более короткими антеннами и увеличить пропускную способность примерно до 50 бит/с. С излучением такого сигнала справляются не только циклопические радиостанции, но и, например, специализированные командные самолеты с буксируемыми тросами-антеннами длиной до нескольких километров. Все эти сложности возникают из самой природы электромагнитных колебаний и, кажется, в принципе непреодолимы.

Статья в тему:  На сколько лодок больше чем кораблей

Новые источники

Ученые не оставляют попыток наладить принципиально новый канал связи с подводными аппаратами, в котором роль радиосигнала отводится модулированному пучку нейтрино. Эти частицы не несут заряда, почти ничего не весят и свободно проходят сквозь самую плотную среду. Нередко упоминается, что нейтрино способен пролететь насквозь слой свинца толщиной в тысячу световых лет. Тем более не помеха для них километры океанских глубин. Потоки нейтрино прилетают к нам от Солнца, из далекого космоса, и продолжают свое путешествие, ничего не замечая. Лишь редчайшие из них, столкнувшись с частицами атомного ядра, оставляют хоть какие-то следы своего визита, – и в этом случае их удается детектировать.

В получении узконаправленных потоков нейтрино особых затруднений нет: для этого существуют синхротроны. Разогнав пучок протонов и направив его в мишень, можно получить целый «душ» мезонов, быстрых и короткоживущих частиц, которые через долю секунды распадаются с образованием узкого, коллимированного пучка мюонных нейтрино. Такой излучатель способен обеспечить передачу сигнала в любую точку планеты, просто просвечивая ее насквозь и пересылая в минуту уже целые десятки байт.

Прием и передача

Уловить нейтрино непросто, но отдельные частицы из потока все-таки можно зарегистрировать и с подлодки. Для этого корпус можно покрыть тонкой металлизированной оболочкой, превратив его в многометровый детектор. Еще перспективнее оснастить судно датчиками черенковского излучения, которое создают некоторые нейтрино, пролетая сквозь воду. Этот подход намного увеличивает размеры принимающей «антенны»: вспышки можно обнаруживать с расстояния до нескольких километров, а искусственный интеллект наверняка поможет выделить нужный сигнал из естественного светового шума океана.

Статья в тему:  Как почистить воздушный фильтр на скутере ямаха

В 2012 году нейтринная связь была продемонстрирована на практике. Используя источник Fermilab NuMI, физики передали сигнал на расположенный в километре от него детектор MINERvA, экранированный 210 м скальной породы. Первым словом было «нейтрино», и на его пересылку со скоростью 0,1 бит/с ушло почти 2,5 ч. «Для практического применения потребуются существенные усовершенствования генераторов и детекторов», – резюмировали ученые.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector