Юрий Берков

ВОДОЛАЗНАЯ

ЭЛЕКТРОНИКА

История развития и перспективы

2018г.

Предисловие

Водолазное дело с каждым годом всё прочнее входит в нашу повседневную жизнь. Водолазы применяются, как для решения различных народнохозяйственных, так и военных задач.

Это и поиск затонувших предметов, спасательные и судоподъёмные работы, противодиверсионная и противодесантная оборона, скрытная доставка разведгрупп на побережье противника, проникновение в военно-морские базы и порты.

Кроме того, это чисто спортивные и туристические водолазные погружения (дайвинг). А также подводная археология, спелеология, геология, экология, ихтиология.

Всё это требует развития и совершенствования, как самого водолазного снаряжения, так и приборов подводной навигации, связи, привода, поиска, а также средств передвижения водолазов под водой.

При этом должна быть обеспечена необходимая длительность и безопасность водолазных спусков, как на малых, так и на больших глубинах.

Иными словами, водолаз должен чувствовать себя под водой как рыба в воде.

За последние годы в мире немало сделано для развития водолазного дела. Наша страна тоже имеет заслуги в этом направлении. Именно у нас в 1990 году впервые достигнута глубина погружения водолазов 500м. Именно наши акванавты жили и выполняли работы под водой на предельных глубинах в барокамерах в течение 32-х суток. Только у нас построено спасательное судно «Игорь Белоусов», обеспечивающее длительные работы водолазов на глубинах до 450м.

Но решены далеко ещё не все задачи подводного поиска, подводной навигации, привода и связи. Именно на них я и хочу остановиться в своей книге. Их эффективное решение возможно только путём создания необходимых электронных приборов водолаза. Многое у нас уже сделано в этом направлении, но многое ещё предстоит сделать. Есть интересные идеи и интересные конструкции электронных средств. Всё это может быть полезно специалистам конструкторских бюро и студентам технических ВУЗ-ов страны.

Глава 1. Введение в физику моря

1.1. Акустические свойства водной среды

Работа гидроакустических приборов водолаза основана на способности звуковых волн распространяться в воде с малым затуханием. Из-за высокой плотности воды (вода в 800 раз плотнее воздуха) поглощение звука в воде почти в 300 раз меньше, чем в воздухе. В результате звук способен распространяться в воде на сотни и тысячи метров, при достаточно малых мощностях излучения (единицы ватт). Скорость распространения звука в воде почти в 5 раз выше, чем в воздухе. Если в воздухе звук распространяется со скоростью 330 м/с, то в воде скорость звука составляет в среднем 1500 м/с. Она может изменяться в зависимости от температуры, солёности и давления в относительно небольших пределах +35; – 25 м/с. Однако и это имеет существенное значение для траектории звуковых лучей.

1.1.1. Изменение скорости звука в слоях воды с разной глубиной из-за разности температур приводит к искривлению (рефракции), звуковых лучей, что влияет на дальность действия гидроакустических приборов. При искривлении лучей в сторону дна (отрицательная рефракция) дальность действия гидроакустических приборов резко снижается. Определяется она верхним звуковым лучом, скользящим по поверхности воды и уходящим вглубь. Поэтому возникает зона акустической тени на малых глубинах.

Отрицательная рефракция возникает тогда, когда температура воды падает с глубиной. Это характерно для летнего времени, особенно в дневные часы, когда верхний слой воды прогрет солнцем и имеет более высокую температуру (рис. 1). Однако в прибрежных мелководных районах глубокой акустической тени, как правило, не бывает в результате многократного отражения звука (реверберации) от грунта и поверхности воды. Возможны лишь флуктуации звука по амплитуде. Т.е. мы можем иметь отдельные зоны неустойчивого гидроакустического контакта. Тут всё зависит от мощности источника звука и дистанции до него. Мощность гидроакустических приборов водолаза не велика и дальность их действия составляет, как правило, сотни, но иногда и более 2 -3 тысяч метров.

Рис. 1. Траектории звуковых лучей при отрицательной рефракции в глу