Что видят подводники под водой

Как лодки «видят» и «слышат» под водой?

Каждый из нас хотя бы раз видел настоящую моторную лодку или вёсельную шлюпку, парусную яхту или теплоход. Тем, кто живёт около больших рек или на морском берегу, это не в диковинку. А видел ли кто-нибудь «живьём» подводную лодку? Таких счастливчиков наберётся немного.

Вода во много раз плотнее воздуха и плохо пропускает свет. Даже в ясную солнечную погоду при полном штиле и чистой воде водолаз на глубине 100 метров будет видеть вокруг себя не дальше двух метров. Капитану или штурману подводного корабля такая дальность обзора ничего не даёт: в иллюминатор на глубине даже с прожектором дальше носа подводной лодки ничего не видно. Как тут быть? Ведь надо знать, что происходит вокруг, чтобы не наткнуться на подводную скалу или на другой корабль. На помощь подводникам пришёл звук. Вы, наверное, знаете, что некоторые животные ориентируются в пространстве при помощи звука, методом эхолокации.

Обычно используется звук высокой частоты, называемый ультразвуком. Летучие мыши, киты и дельфины издают различные звуки, а потом слушают, как сигнал отражается от окружающих предметов. Между посланным и отражённым звуком всегда проходит некоторое время, и животные понимают, на каком расстоянии и в каком направлении от них находится ктото или что-то. У них в мозгу возникает «звуковая» карта окружающего пространства. Человек таких способностей не имеет, поэтому людям пришлось изобрести специальный прибор — гидролокатор. Это устройство с помощью ультразвука исследует окружающее пространство в нужном секторе на расстоянии нескольких километров и через наушники обычным звуковым сигналом или на экране монитора информирует матроса-гидроакустика о различных подводных объектах.

Источник

Подводная навигация — Submarine navigation

Подводное плавание под водой требует специальных навыков и технологий, которые не нужны надводным кораблям . Проблемы подводной навигации стали более важными, поскольку подводные лодки проводят больше времени под водой, преодолевая большие расстояния и с большей скоростью. Военные подводные лодки путешествуют под водой в условиях полной темноты без окон и света. Работая в скрытом режиме, они не могут использовать свои активные гидролокаторы для обнаружения подводных опасностей, таких как подводные горы , буровые установки или другие подводные лодки. Всплытие для получения навигационных данных предотвращается широко распространенными системами обнаружения противолодочной войны, такими как радар и спутниковое наблюдение. Антенные мачты и перископы с антеннами могут быть подняты для получения навигационных сигналов, но в зонах интенсивного наблюдения только на несколько секунд или минут; Современные радарные технологии могут обнаруживать даже тонкий перископ, в то время как тени подводных лодок могут быть хорошо видны с воздуха.

СОДЕРЖАНИЕ

Навигационные технологии

Надводные подводные лодки, входящие в порт и выходящие из него, движутся аналогично традиционным кораблям, но с некоторыми дополнительными соображениями, поскольку большинство лодок движется ниже ватерлинии, что затрудняет их просмотр и идентификацию для других судов. Подводные лодки оснащены инерциальной навигационной системой, которая измеряет движение лодки и постоянно обновляет положение. Поскольку он не полагается на радиосигналы или астрономические наблюдения, он позволяет лодке перемещаться, оставаясь скрытым под поверхностью. Для поддержания точности подводная лодка должна периодически обновлять свое местоположение с помощью внешних навигационных радиосигналов. С 1960-х по 1990-е годы эти сигналы передавали спутники Transit и береговые станции LORAN. GPS теперь заменил оба.

Наземная и приповерхностная навигация

На поверхности или на перископической глубине подводные лодки использовали следующие методы для определения своего местоположения:

• Спутниковая навигация:
  • Глобальная система позиционирования (GPS) — путем внутреннего ввода путевых точек, позволяющая ориентироваться на более точном уровне.
  • НАВСАТ
• Наземные радионавигационные системы; в значительной степени вытеснен спутниковыми системами
  • ЛОРАН — больше не используется
  • ЧАЙКА , российский аналог ЛОРАНА
  • OMEGA , западный аналог Alpha Navigation System, больше не используется
  • Альфа , российский аналог навигационной системы Омега
• Навигация по небесам с использованием перископа или секстанта — теперь редко используется из-за прогресса в технологиях.
• Радиолокационная навигация ; сигналы радара легко обнаруживаются, поэтому радар обычно используется только в дружественных водах, входящих и выходящих из портов. С внедрением более совершенной радиолокационной системы в этом процессе было реализовано много новых методов.
• Активный гидролокатор ; Как и радар, активные гидролокаторы легко обнаруживаются, поэтому активный гидролокатор обычно используется только при входе в порты и выходе из них.
• Лоцманская проводка — в прибрежных и внутренних водах надводные подводные лодки полагаются на стандартную систему навигационных средств (буи, навигационные маркеры, маяки и т. Д.), Используя перископы для определения линий местоположения для построения точки триангуляции.
• Система управления рейсом — называемая VMS, использует цифровые карты с другими внешними источниками для определения местоположения судна. Другая информация также может быть введена вручную при установлении точного определения местоположения или местоположения.

Глубоководная навигация

На глубине ниже перископической глубины подводные лодки определяют свое местоположение по:

• Информация о курсе сточным расчетом, полученная с гирокомпаса корабля , измеренная скорость и оценки местных океанских течений, это также может считаться оценочным местоположением, если океанское течение вычисляется.
• Инерциальная навигационная система является источником оценки местоположения, использующим для вычислений ускорение, замедление и тангаж и крен.
• Контурная навигация по дну может использоваться в районах, где нанесены подробные гидрографические данные и имеются адекватные вариации в топографии морского дна. Измерения глубины Fathometer сравниваются с диаграммами глубины .

Источник

Соседняя цивилизация или НЛО: Кто подаёт подводникам сигналы из океана с глубины 8 км

О том, что Мировой океан почти не изведан, нам не перестают напоминать обитатели подводных глубин.

Коллаж LIFE. Фото © Shutterstock

Сигналы, переполошившие военных

Во времена холодной войны у берегов Норвегии подводников буквально с ума сводили «квакеры» — необъяснимые и неопознанные подводные объекты, которые под водой двигались со скоростью, равной скорости автомобиля, и уходили от любой погони. Натовские генералы были уверены, что это «опять эти проклятые русские!», пока наконец один из командиров ВМФ СССР не попросил норвежцев во что бы то ни стало поймать для него хотя бы одного «квакера» и пообещал наградить норвежцев за это.

В 1991 году американская система обнаружения подводных лодок поймала сразу два неопознанных сигнала в Тихом океане. Один из них учёные прозвали Upsweep («Подъём»), а другой Whistle («Свист»). Ни тот, ни другой идентифицировать так и не удалось. «Подъём» появлялся каждую весну и осень, и его источник находился на середине океана, а «Свист» слышали только один раз.

В 1997 году американских военных и исследователей океана переполошил странный сигнал, который прозвали Blooop и который Национальное управление океанических исследований США зафиксировало неподалёку от Антарктиды южнее Огненной Земли. Звук был настолько странным, что океанологи стали шутить, что это просыпается Ктулху — хтоническое морское чудовище, придуманное американским фантастом Говардом Лавкрафтом. В рассказе «Зов Ктулху» писатель указывал, что на дне океана существует подводный город Р’льех, в котором якобы и спит морское чудовище. Удивительным оказалось то, что координаты источника звука «Блуп!» находились всего в тысяче километров от указанного писателем места.

Учёные были вынуждены развести руками — они не знали, что именно зафиксировали их приборы. Более того, они даже не могли предположить, что это такое. Было очевидно, что звук издавало живое существо, но его интенсивность и расстояние, которое прошёл звук под водой, не ослабевая, могли свидетельствовать о том, что это существо поистине гигантских размеров. Наконец учёные из NASA пришли к выводу, что это якобы «ледники трутся о дно океана». Причём здесь NASA, спросите вы? Так вот и нам неизвестно, вроде бы специалисты должны были заниматься исследованиями глубокого космоса. То, что их вдруг «потянуло» в океан, может говорить о том, что именно там, в океане, NASA ищет то, чего ещё не нашло в космосе. А именно — представителей других цивилизаций.

Но сигналы «Блуп!», «Свист» и «Подъём» были далеко не первыми, переполошившими NASA и военных. Впервые американские специалисты поняли, что чего-то не знают об обитателях Земли, в 1977 году, когда проводили испытание дальней связи под водой. Происходило это так: на середине Атлантики стояло военное судно, которое принимало сигналы, посланные из воды у берега. Удивлению военных не было передела, когда они вдруг начали принимать точно такие же сигналы, но. идущие с глубины в восемь километров! Причём это не был отражённый сигнал — его бы акустики без труда определили. Сигналы были изменены, как будто кто-то принял их, изменил, чтобы привлечь внимание людей, и снова передал на той же самой частоте.

В те годы учёные предположили, что на сигнал наложено какое-то зашифрованное сообщение. Его смогли вычленить, но расшифровать его не удалось. Известно, что американские военные уже в XXI веке с помощью новейших технологий и искусственного интеллекта попытались расшифровать его ещё раз, однако результаты расшифровки были скрыты от общественности. Но стало известно, что военные активизировали изучение дна в том районе, откуда, предположительно, пришёл сигнал. Значит ли это, что мы на планете не одни?

Источник

Найти невидимку: системы обнаружения субмарин

Корабль-невидимка, способный внезапно напасть из самой неожиданной точки, – именно такими задумывались субмарины и до самого последнего времени такими и оставались. Скрытность ПЛ особенно повысилась после появления атомных и воздухонезависимых энергетических установок (в 50-х годах XX века). ХХ век, возможно, когда-нибудь назовут веком подводных лодок. В XXI веке подводный флот либо вообще перестанет существовать, либо изменится самым радикальным образом.

Однако подводный флот в его нынешнем виде, скорее всего, умирает. Море перестает быть пространством, где корабли способны оставаться незаметными для противника. А произошла эта перемена в результате появления систем, позволяющих отслеживать любые передвижения сколько-нибудь крупных подводных объектов.

От шумопеленгаторных систем к комплексным СОПО

История развития подводных лодок – а их массовое строительство началось в первой четверти XX века – является иллюстрацией к знаменитому тезису о соперничестве средств нападения и защиты. Первоначально никаких средств обнаружения ПЛ, находящихся в подводном положении, не существовало вовсе. В надводном же положении ПЛ, из-за особенностей конструкции, обладали весьма малой заметностью. Эти боевые качества, которые делали ПЛ едва ли не самым грозным морским оружием своего времени, сохранялись вплоть до 1941 года. Именно тогда на противолодочных самолетах британской авиации впервые появился радиолокатор. Он уверенно обнаруживал подводные лодки, находящиеся в надводном положении, а тогдашние ПЛ заслуживали название не столько подводных, сколько «ныряющих», ибо как минимум половину боевого похода вынуждены были идти «над водой». Обнаруженная радиолокатором лодка не успевала погрузиться и практически гарантированно уничтожалась. Почти в тот же период – и тоже британцами – был создан эффективный гидролокатор, и группы противолодочных кораблей начали уверенно локализовывать и уничтожать подводные лодки в подводном положении. В результате к концу войны эффективность немецкого подводного флота была практически сведена к нулю.

Однако с появлением атомного подводного флота возможность обнаружить подводную лодку в надводном положении исчезла – лодка больше не всплывала на поверхность во время боевого похода. А обнаружить ПЛ под водой силами поисково-ударных групп было делом чрезвычайно хлопотным. Это стало толчком для создания глобальных систем освещения подводной обстановки, прежде всего гидроакустических. При этом главным средством обнаружения ПЛ стала пассивная гидроакустика, или шумопеленгация, – главным образом из-за своей относительной дешевизны, технологической простоты и способности обнаруживать цели на больших расстояниях. Наиболее впечатляющей шумопеленгационной системой является созданная Соединенными Штатами во времена холодной войны знаменитая система SOSUS. Она представляла собой гигантские поля акустических антенн, раскинутых в Атлантическом и Тихом океанах. На нашем ближнем Севере они располагались на всем пространстве Лофотенской котловины – от берегов Норвегии до острова Ян Майн. После развертывания системы cкрытый проход советских подводных лодок в Атлантику и Тихий океан оказался практически невозможен: ПЛ обнаруживались на расстоянии до нескольких сотен километров.

Между тем атомный подводный корабль изначально был сооружением довольно шумным. Шумность первых американских АПЛ «Наутилус» и «Сивульф» составляла около ста децибел. Шумят корабельные механизмы (двигатели, насосы, вентиляторы, валы и проч.), шумят гребные винты, шумит вода, обтекающая корабль… Снижение шумности — единственный способ противодействия шумопеленгаторным станциям обнаружения и системам, подобным SOSUS. Шумность снижали, впрочем, и по другим причинам — например, для снижения радиуса реагирования неконтактных взрывателей минно-торпедного оружия. Конструкторы оттачивали геометрию гребных винтов, повышали точность изготовления валов и деталей машин, предусматривали системы амортизирующих креплений, гасящие вибрацию (а значит, и шум) механизмов, придумывали специальные покрытия корпуса. Начиная с 70-х годов прошлого века АПЛ снижали свою шумность в среднем на 1 дБ в два года. Только за последние 19 лет — с 1990 года по настоящее время — средняя шумность АПЛ США снизилась в десять раз, с 0,1 Па до 0,01 Па.

Для иллюстрации: со второй половины XX века одним из самых эффективных способов обнаружения субмарин стало использование для этой цели атомных подводных лодок, так называемых «лодок-охотников». Однако в наше время их поисковая производительность упала до совершенно смешного уровня. Согласно данным, публиковавшимся в открытой зарубежной печати, АПЛ типа 688I SSN 772 «Гринвилл» (1995 года постройки) обнаруживает АПЛ типа 688 «Лос-Анджелес» (1978 года постройки) на расстоянии от 10 до 35 км. Это вполне приемлемый результат. Но современную «Вирджинию» (SSN 774, 2004 года постройки) «Гринвилл» обнаруживает на дистанции всего от 1 до 4 км (по оценке независимого британского эксперта адмирала Палмера). Если лодки «видят» друг друга только на таких расстояниях, то само их маневрирование рядом друг с другом становится смертельно опасным не только для «жертвы», но и для «охотника»: резко увеличивается риск неожиданного столкновения не видящих друг друга кораблей.

(Отдельно заметим — сколько-нибудь близкие к истине данные о шумности российских подводных лодок и расстоянии их обнаружения невозможно увидеть иначе как под грифом «секретно».)

Резкое снижение дальности обнаружения шумопеленгаторными ГАС малошумных подводных лодок, событие революционное с технологической точки зрения, совпало с революционными переменами в политике — распадом СССР. Под конец XX века подводные лодки Советского Союза (и России) фактически перестали рассматриваться в качестве военной угрозы для США и Западной Европы. Два эти обстоятельства имели далеко идущие последствия. Соединенные Штаты изменили свою стратегию ведения войн и, в частности, применения военно-морских сил. Вместо глобального противостояния с флотом противника на морских и океанских просторах, в локальных войнах и вооруженных конфликтах основной задачей ВМС стало нанесение ударов из окраинных морей по территории противника.

Система SOSUS из-за снижения эффективности и фактического отсутствия противника была законсервирована. А для решения задач противолодочной обороны в США был поставлен вопрос о создании быстроразвертываемых многоэлементных региональных систем освещения подводной обстановки (СОПО), предназначенных для работы в планируемых районах боевых действий. Перед СОПО было выдвинуто главное требование: немедленно обнаруживать любой подводный объект при заходе в назначенную зону ответственности. Так закончилось время глобальных систем обнаружения подводных лодок.

Современные СОПО становятся локальными и комплексными. Они должны быть быстроразвертываемыми, многоэлементными, би- или мультистатическими, работающими на различных принципах обнаружения (не только акустическом), сформированными на методах сетецентрической архитектуры с обязательным обеспечением работающих элементов связью и позиционированием от систем космического базирования. На сегодняшний день подобные системы созданы и испытаны.

Гигантская сеть

В середине 1990-х — начале 2000-х годов в ВМС США были разработаны и приняты к исполнению документы, определяющие задачи ВМС и облик будущих войн на море. Среди прочих положений эти концепции включали в себя описание перспективных принципов противолодочной борьбы. Тогда и был провозглашен отказ от стационарных пассивных шумопеленгаторных систем (таких, как SOSUS) в пользу активно-пассивных гидроакустических систем освещения подводной обстановки быстрого развертывания.

Что представляют собой такие системы? Группа заранее размещенных в море излучателей (установленных либо на дне, либо на заданной глубине или же буксируемых) посылает по заданной программе в установленных частотных диапазонах и интервалах времени акустические сигналы. Эти сигналы принимает целая сеть также заранее развернутых специальных антенн (они могут быть размещены на подводных лодках, надводных кораблях, системах сбрасываемых радиогидроакустических буев, антенных решетках, размещенных на дне, и т. д.). Эта группа работает как одно гигантское гидролокационное устройство, позволяющее в кратчайший срок по эхосигналам получить координаты зашедшей в зону ответственности системы цели. С командного пункта СОПО информация о цели с помощью космической связи передается на командный пункт объединенного оперативного формирования. Таким образом местонахождение даже самой современной и малошумной подводной лодки может быть немедленно установлено — и ее уничтожение предельно упрощается.

Собственно развертывание элементов СОПО может происходить с самых разных носителей — подводных лодок (с помощью необитаемых автоматических подводных аппаратов, базирующихся на материнской подводной лодке, а также легких водолазов), надводных кораблей, самолетов и вертолетов. Основным средством доставки систем подводного наблюдения предполагается сделать малые быстроходные надводные корабли программы LCS, а также подводные лодки типа SSGN. Под размещение элементов СОПО — излучателей LELFAS (Long-Endurance Low-Frequency Active Source) и приемников ADS (Advanced Deployable System) — уже переоборудованы АПЛ типа «Огайо», SSGN 726-729. Кроме того, в следующем году будет заложена и к 2012 году построена головная многоцелевая АПЛ второй подсерии SSN 774 — SSN 784, специально оборудованная для доставки и размещения мультистатических СОПО.

Акустические излучатели LELFAS имеют габариты половины торпеды Mk-48 (длина около 3 м), размещаются в стандартном торпедном аппарате и рассчитаны на непрерывную работу в течение 30 суток. Их сигнал улавливают размещенные на дне моря шумопеленгаторные приемники ADS — оптические гидроакустические гирлянды антенн.

Эти приемники выглядят как кабель из оптоволокна диаметром 2 мм и длиной примерно 20 км. В каждой из приемных систем две секции по 10 км длиной, в каждой секции — до 26 модулей, в каждом модуле — чуть больше тысячи принимающих сигнал гидрофонов. Приемники ADS могут быть скрытно развернуты менее чем за пятеро суток, установка же излучателей требует еще меньшего времени (их изготавливают в виде специальных буев, которые могут быть установлены в том числе и с самолетов). Лежащие на грунте элементы ADS осуществляют связь с командными пунктами при помощи необитаемых подводных аппаратов — морских планеров Sea Glider, выполняющих функцию антенн.

Современные подводные лодки обладают возможностью подходить к этим системам, подключаться к ним через специальные стыковочные узлы и в результате скрытно контролировать значительные пространства морской акватории.

Система ADS принята на вооружение ВМС США в 2001 году, и на сегодняшний день изготовлено более десятка ее комплектов. Во время испытаний системы LELFAS — ADS в июле 2003 года на шельфе в районе острова Ньюфаунленд дальность уверенного обнаружения системой, работающей в активно-пассивном режиме, ПЛА SSN 21 колебалась в пределах 30-35 км.

АПЛ типа SSGN 726, имеющая на борту четыре комплекта антенн ADS, может создать «поле освещенной подводной обстановки» площадью около 2500 квадратных миль.

Группа из трех кораблей типа LCS, развернув систему ADS и имея на борту буксируемые излучатели для подсветки целей LFAS и противолодочные вертолеты, способна в течение длительного времени контролировать акваторию общей площадью более 30 000 квадратных миль (96 100 км2, что представляет собой квадрат со стороной 310 км).

Ни одна сколько-нибудь крупная подводная цель в результате применения этой системы не способна остаться незамеченной.

Будущее — за маленькими

Что же теперь — подводному флоту как военной силе приходит конец? Данный вопрос пока остается открытым.

Слабость описанных СОПО заключается в их локальном применении. Они способны эффективно работать лишь в том случае, если доминирующей силой в Мировом океане является флот Соединенных Штатов. Но если Китай к 2030 году решит довести численность своего атомного подводного флота до 300 единиц, из которых 200 постоянно будут развернуты на просторах Тихого океана, решить задачу противолодочной борьбы подобными системами будет в принципе невозможно. В том, что технически, финансово и организационно Китай на это способен, никаких сомнений нет.

При сохранении количественного соотношения подводных сил средство противодействия подобным системам обнаружения ПЛ может быть только радикальным — это ядерное оружие, применение которого по понятным причинам рассматривается лишь в качестве самого последнего варианта. Бригады тральщиков и легких водолазов теоретически тоже могли бы заниматься поиском и уничтожением излучателей и приемников систем СОПО — однако подобная работа требует использования поистине громадного флота, надежнейшим образом прикрытого авиацией. Словом, овчинка не стоит выделки.

Собственно, уже сейчас ясно, что применение быстроразвертываемых СОПО полностью изменит ход вооруженной борьбы на море. Использование подводных лодок в том виде, в каком они существуют сейчас, станет практически невозможным. А это значит, что подводные лодки будущего, скорее всего, будут иметь принципиально иной облик. Среди прочих рассматривается, например, такой, вероятно, наиболее перспективный вариант: оснащение крупных, «материнских» АПЛ небольшими автоматическими подводными аппаратами. Эти аппараты, в свою очередь, как матрешки, будут содержать в себе другие, еще меньшего размера, предназначенные для выполнения самых разных задач, от связи и разведки до нанесения минно-торпедных ударов. «Материнская» лодка не станет даже приближаться к зоне ответственности противолодочных сил противника, туда отправятся практически незаметные, крошечные, но многочисленные подводные роботы узкой специализации. Никакая СОПО не сможет обнаружить подводные аппараты величиной с рыбу среднего размера.

Остается только догадываться, какие средства противодействия будут придуманы против них.

Принципы СОПО

Подводная лодка (в центре) обнаруживается системой, состоящей из излучателя, буксируемого надводным кораблем, и многочисленных приемников: буксируемой антенны надводного корабля, ГАК подводной лодки, гидроакустическими буями и разложенными на грунте линейными антеннами. Координаты каждого элемента СОПО в каждый момент времени известны благодаря системе спутникового позиционирования. Работа корабельного соединения и СОПО координируется с помощью космической связи, системы AWACS; с любого элемента соединения — подводной лодки или надводных кораблей — могут быть использованы средства поражения обнаруженной лодки противника. Система обстановки освещается как с подводной, так и с надводной частей. Для освещения надводной части используются космические аппараты, самолеты ДРЛО и надводные корабли. Комплексная информация об обстановке в районе боевых действий концентрируется на командных пунктах, расположенных на надводных кораблях и на берегу.

Способы обнаружения

Помимо гидролокации, лодка может быть обнаружена еще по трем десяткам различных физических полей и вызываемых действиями лодки явлений.

Соответствующие датчики отслеживают изменения в естественном фоне среды, которые вызываются присутствием корабля. Например, в результате прохождения лодки изменяется давление воды, образуется волна повышенного гидростатического давления, что легко может быть зафиксировано. Сейсмические датчики могут отследить вызванные прохождением подводной лодки колебания морского дна (лодка оказывает давление на воду, а та в свою очередь на морское дно). Из-за прохождения лодки изменяются освещенность подводного дна, магнитное поле, гравитационное поле Земли. Наконец, со спутника при определенных условиях можно увидеть волновой след лодки, даже если она идет глубоко под водой. Современные системы противолодочной борьбы используют целый комплекс средств поиска — что-нибудь да должно сработать.

Источник