ЗВУКОВАЯ РАЗВЕДКА

Способ засечки батарей по звуку их выстрелов впервые был разработан русскими артиллеристами еще в 1909 году, а в 1910 году у нас уже производились испытания сложных звукометрических приборов. В первую мировую войну 1914–1918 годов разведка батарей по звуку применялась во многих армиях. Во время же второй мировой войны роль звуковой разведки значительно возросла, так как борьба с артиллерией противника в любых видах боя стала первостепенной задачей.

В Великую Отечественную войну было много примеров весьма удачного использования звуковой разведки. Так, в боях под Харьковом только в полосе одного войскового соединения было подавлено 150 целей, засеченных звукометристами капитана Иванова. Перед наступлением на фронте Ржищев—Канев звукометристами было разведано около 100 гитлеровских батарей и 50 отдельных орудий. В операциях по разгрому фашистских захватчиков под Ленинградом и Киевом значительная роль в выявлении вражеских батарей также принадлежала звуковой разведке.

В чем же состоит основной принцип работы звуковой разведки?

Всем вам, конечно, приходилось слышать выстрел из артиллерийского орудия, но немногие знают, что при этом возникает не одна, а три звуковые волны.

Самый выстрел порождает так называемую дульную волну.

Летящий снаряд, уплотняя перед собой частицы воздуха, создает,— в том случае, если скорость его полета больше скорости звука, — другую, известную уже нам волну баллистическую, или снарядную.

Наконец, при своем разрыве снаряд посылает еще одну звуковую волну — волну разрыва. {256}

На рис. 226 показан снаряд, только что вылетевший из орудия, а также дульная и снарядная волны. Волны этого рода отличаются от обычных звуковых волн тем, что сопровождаются резкими изменениями давления воздуха — настолько резкими, что в окнах домов, расположенных невдалеке от стреляющего орудия, стекла начинают дрожать, а иногда даже вылетают из окон.

Вот эти-то резкие изменения давления, или, иначе говоря, колебания воздуха, порожденные дульной волной, и улавливают особым прибором — звукоприемником. Прибор этот устроен так, что воспринятые им колебания воздуха преобразуются в колебания электрического тока, которые по проводам поступают в так называемый регистрирующий прибор. Это название прибора показывает, что он регистрирует, то-есть отмечает, поступающие сигналы (звуковые волны). Роль «регистратора» выполняет пишущий механизм: все поступающие сигналы он автоматически записывает чернилами на бумажной ленте.

На рис. 226 показана такая запись звуковых волн. Перо пишущего механизма отмечает звуковые волны в виде волнистых линий различных размеров в зависимости от природы источника звука.

Звукоприемники, регистрирующий прибор и прочие вспомогательные средства составляют звукометрическую станцию. Весьма сложный и точный механизм этой станции схематически показан на рис. 227.

Рассмотрим подробнее устройство звукометрической станции и ее работу.

Звукоприемник представляет собой небольшой металлический бак, помещенный в фанерный ящик; в верхней части бака укреплены мембрана и угольный микрофон.

Мембрана сделана из тонкого алюминия в виде конуса. Когда звуковые волны подойдут к звукоприемнику, мембрана его начинает колебаться. Колебания мембраны передаются угольному микрофону, вследствие чего происходит увеличение или уменьшение давления на угольный порошок, находящийся в микрофоне. От этого изменяется сопротивление микрофона прохождению электрического тока в цепи, в которую включен микрофон (см. рис. 227); сила тока в цепи меняется — ток начинает пульсировать. Вот эту пульсацию тока, или, иначе говоря, сигналы, и надо по проводам передать регистрирующему прибору, который обычно находится за несколько километров от звукоприемника.

Важно, чтобы потеря электрической энергии в проводах была возможно меньше и сигналы были доставлены в пишущий механизм неослабленными. Для этого микрофон соединяют с регистрирующим прибором через трансформатор, который обладает способностью повышать напряжение электрического тока.

Пишущий механизм состоит из электромагнита, в кольцевом зазоре которого помещается катушка с несколькими сотнями витков очень тонкого провода. К катушке прикреплено стеклянное перо.

Через обмотку электромагнита проходит постоянный ток; он создает вокруг катушки сильное магнитное поле, и катушка, прикрепленная к гибкой пружине, находится в этом магнитном поле в уравновешенном положении. Сигналы, вызванные звуковыми волнами, поступают от звукоприемника по проводам непосредственно в катушку. Появившийся, таким образом, в катушке пульсирующий ток образует вокруг нее свое магнитное поле. Электромагнитные силы этого поля, непрерывно меняя направление, выводят катушку из равновесия и заставляют ее колебаться. Вследствие этого перо, прикрепленное к катушке, начинает вычерчивать волнистую линию на подвижной бумажной ленте; при спокойном же положении катушки это перо чертит прямую линию. Отсюда нетрудно понять, что началом волнистой линии отмечается момент подхода звуковой волны к звукоприемнику. Запомните это.

В регистрирующем приборе имеется несколько катушек с перьями, так как в системе звукометрической станции одновременно работают несколько звукоприемников. Сейчас вы узнаете, почему для определения точки нахождения стреляющей батареи противника нельзя обойтись одним звукоприемником.

Представьте себе, что орудие противника произвело выстрел, а у вас на поле боя выставлен всего один звукоприемник. По записи одного пера вы можете только сказать, что был выстрел, но не можете еще определить, {258}

откуда подошел звук, то-есть в каком направлении находится его источник — батарея противника.

Если же на некотором расстоянии от этого звукоприемника поставить еще второй, то к нему звуковая волна придет или одновременно, или раньше, или позже, чем к первому.

Предположим, что источник звука и наши звукоприемники расположены так, как показано на рис. 228. Расстояния от источника звука до обоих звукоприемников одинаковы. Очевидно, и звук до них дойдет одновременно. Но тогда, как видно из рисунка, источник звука должен находиться обязательно на перпендикуляре, восставленном в середине звуковой (акустической) базы АБ (где точками А и Б обозначены звукоприемники).

Во всех других случаях (рис. 229 и 230), когда расстояния от источника звука до звукоприемников неодинаковы, очевидно, и звук дойдет до них не одновременно, а следовательно, и источник звука уже не будет находиться на перпендикуляре к акустической базе. Чтобы определить в этих условиях верное направление на источник звука, надо знать разность времен между началами записей для первого и второго звукоприемников.

Посмотрите на рис. 231, где показана лента с записями сигналов, поступивших от двух звукоприемников А и Б. По этой записи видно, {259} что звукоприемник А находится ближе к источнику звука, а звукоприемник Б — дальше. В верхней части ленты вы видите волнистую линию — это масштаб времени; его вычерчивает специальное перо, которое колеблется в зависимости от колебаний ветвей камертона, находящегося в регистрирующем приборе. Расстояние между двумя соседними зубцами этой волнистой линии, равное 2 миллиметрам, точно соответствует 0,02 секунды. Пользуясь этим масштабом, уже нетрудно определить разность времен между началами двух записей. Для случая, показанного на рис. 231, эта разность времен, обозначенная греческой буквой t, равна 0,160 секунды. Зная разность времен, а также время, за которое звуковая волна проходит вдоль акустической базы, определяют по специальным таблицам угол, под которым надо прочертить направление на источник звука (см. рис. 229 и 230).

Итак, при помощи двух звукоприемников можно узнать направление на источник звука, но дальность до него еще определить нельзя.

Подобно звукометрической станции с двумя звукоприемниками «работает» известный любителям природы жук-плавунец — обитатель наших прудов и озер. В тихую погоду, когда поверхность воды гладкая, жук этот держится неподвижно у самой поверхности воды, выжидая свою жертву. Если посмотреть сбоку, то под блестящей поверхностью воды жука совершенно не видно; можно только заметить два небольших отростка, которые он выставляет из воды. Эти отростки, находящиеся у жука позади на брюшке, и играют такую же роль, какую играют звукоприемники. Вот на поверхность воды падает насекомое. От него во все стороны начинают распространяться волны (рис. 232); они подходят к тому месту, где притаился жук, но тот пока еще не замечает своей жертвы. Волна касается сначала одного отростка, затем другого; только тогда жук делает быстрый поворот на необходимый угол (см. рис. 232) и устремляется к источнику, вызвавшему колебание частиц воды. Так инстинкт позволяет жуку «взять» верное направление на «цель» и «уничтожить» ее, не «определив» дальности.

Другое дело, если мы хотим поразить звучащую цель снарядом. Нам необходимо, кроме направления на цель, знать до нее дальность. Для этого надо взять еще одну пару звукоприемников и так же построить второе направление на звучащую цель. В точке пересечения обоих направлений и будет находиться неприятельская батарея. {260}

Для контроля работы берут еще и третью пару звукоприемников. Пересечение всех трех направлений в одной точке (рис. 233) будет служить гарантией точности.

Полученные на ленте записи звуковых волн обрабатывают на центральном посту, при этом все расчеты производят обычно по записям дульной волны, так как обработка записей баллистической волны значительно сложнее. Для определения направления на цель углы строят на планшете, на котором в соответствующем масштабе нанесены звуковые базы (см. рис. 233).

У звуковой разведки есть и помехи. Звукоприемники автоматически откликаются на все звуки выстрелов, разрывов снарядов и взрывов. И если не принять специальных мер, то на ленте звукометрической станции окажется столько записей, что разобраться в них будет очень трудно, а может быть и невозможно.

Чтобы этого не случилось, впереди звукоприемников, на расстоянии не менее одного километра от них, выставляют наблюдателя с особым прибором — предупредителем.

Прибор этот соединен с регистрирующим прибором при помощи проводной линии связи.

Находясь впереди, наблюдатель слышит звук выстрела батареи противника раньше, чем звуковая волна достигнет звукоприемников. При этом он сразу же, услышав звук выстрела, нажимает кнопку в своем приборе и тем самым пускает в ход механизмы регистрирующего прибора.

Наблюдатель должен очень внимательно относиться к своему делу и пускать в ход станцию только тогда, когда услышит звук выстрела именно той батареи противника, которая была указана ему командиром.

Существенной помехой в работе звукометрических станций может являться также неблагоприятная погода, например: сильный порывистый {261}

ветер любого направления, а также встречный ветер (от нас к противнику), более сильный в верхних слоях атмосферы, чем у земли, или температура воздуха, более низкая в верхних слоях атмосферы, чем в нижних. В таких случаях дальность действия звуковой разведки уменьшается.

Если при благоприятных атмосферных условиях звук выстрела 155-миллиметрового орудия удается засечь с расстояния 25 километров, то при иных, неблагоприятных, условиях засечка того же звука бывает иногда невозможна даже с расстояния 5–6 километров.

На работу звукометрических станций, кроме того, оказывает влияние и местность. Так, например, неблагоприятно сказывается на распространении звука наличие больших водных пространств и лесных массивов между звучащей целью и звукоприемниками.

Но даже в самых неблагоприятных условиях наши звукометристы всегда успешно работали и добивались хороших результатов. Точная работа советских звукометристов на фронтах Великой Отечественной войны в значительной степени способствовала успешным боевым действиям нашей артиллерии.