stringtranslate.com

Подводные сигналы

Типы подводных сигналов. (Компания подводной связи)
Акция Подводной сигнальной компании, выпущенная 3 февраля 1921 г.

Подводные сигналы имели особое, даже фирменное значение в начале 20-го века. Оно применялось к системе навигационных средств, разработанной, запатентованной и произведенной Submarine Signal Company of Boston. Компания производила подводные акустические сигналы, сначала колокола и приемники, затем преобразователи , в качестве средств навигации. Сигналы были фиксированными, связанными с огнями и другими фиксированными средствами или устанавливались на борту судов, позволяя предупреждать о фиксированных опасностях или передавать сигналы между судами. ATLAS-Werke , в то время Norddeutsche Maschinen und Armaturenfabrik, из Германии также производила оборудование по лицензии в основном для европейского рынка.

Система использовала более надежный подводный звук для проецирования акустических сигналов с береговой станции или подводной опасности, на которой был помещен сигнал. Сигналы обычно были связаны с плавучим маяком , колокольным буем или подвешивались на треножной раме на дне моря, соединенной с береговыми станциями кабелем. Сначала система зависела от колоколов, приводимых в действие электрическими бойками. Приемники на борту кораблей могли обнаруживать акустический сигнал, и при оснащении приемниками с каждой стороны судно могло определять приблизительное направление, с которого пришел сигнал. Была также создана система «корабль-корабль», позволяющая оборудованным таким образом кораблям обнаруживать друг друга и оценивать направление в тумане. Компания собирала данные с кораблей, включая диапазоны, на которых были обнаружены сигналы определенных станций. Собранные данные сформировали раннюю базу акустических свойств океана. Первоначальные колокола были быстро заменены осциллятором Фессендена , преобразователем, после его изобретения Реджинальдом Фессенденом , разработка которого началась в 1912 году в Submarine Signal Company. Этот преобразователь позволял как передавать, так и принимать сигналы, что привело к значительному прогрессу в области подводных сигналов и их распространению на подводную телеграфию, а также экспериментам с подводной телефонной связью и, в конечном итоге, гидролокатором.

Суда, коммерческие или военно-морские, оснащенные возможностью подачи подводных сигналов, имели это оборудование, отмеченное как одна из возможностей навигации судна в регистрационной информации с первого десятилетия века и почти до середины века. В 1907 году эта информация была важна для страховщиков, и Американское бюро судоходства потребовало, чтобы суда, оснащенные таким образом, были обозначены примечанием «Sub. Sig.» в регистрационной информации судна. Коммерческие линии рекламировали эту возможность как меру безопасности. Подводная сигнализация устарела и была вытеснена достижениями во время Второй мировой войны.

В 1946 году компания Submarine Signal Company была приобретена и объединена с Raytheon , став подразделением Raytheon Marine Division. Компания стала национальным лидером в области подводного звука, гидролокации и других работ для ВМФ во время мировых войн, а также занялась другими морскими системами.

Ранние исследования

В 1826 году Жан-Даниэль Колладон и Жак Шарль Франсуа Штурм использовали подводный колокол для экспериментов в Женевском озере . Люциан И. Блейк совместно со Службой маяков США проделал аналогичную работу в 1883 году, используя подводный колокол с явной целью использования звука в качестве навигационного средства. [1] [2] Эксперименты в Англии и Соединенных Штатах проводились независимо друг от друга впоследствии.

Проблемы приема, связанные с шумом корабля, были частично решены, когда А. Дж. Мандей, работавший с доктором Элишой Греем над передачей сигналов с помощью подводных колоколов, чтобы включать в себя фактические сообщения, обнаружил, что микрофон, помещенный в металлическую коробку, наполненную водой и прикрепленный к обшивке корабля изнутри, обеспечивает чистый прием. В дальнейших экспериментах размещение таких микрофонов по обе стороны корабля позволяло находить направление источника. Интенсивность с одной стороны показывала, что источник находится с этой стороны корабля, а одинаковая интенсивность показывала, что источник находится прямо впереди. [1] [2] [3] Коробка указателя направления позволяла выбирать приемники по отдельности для сравнения силы сигнала для направления. [4]

Эксперименты определили модификации колоколов, используемых в воздухе, которые оптимизировали их для использования под водой. Электрические ударные системы позволили подключить колокола к поверхностным средствам. Канадские эксперименты показали практичность определения направления путем сравнения приема двумя приемниками, установленными по обе стороны носа судна. [5]

Коммерческое производство

Подводное сигнальное устройство для буев, прикрепляемое к буям-колоколам.

Компания Submarine Signal Company была основана в Бостоне, штат Массачусетс, чтобы превратить исследования в навигационное средство. Компания разработала, запатентовала и начала производство электромеханических колокольных сигналов и судовых приемников на основе предыдущих исследований, представив первое в мире электронное подводное акустическое навигационное средство в 1901 году. [2] [6] [7] [8] [примечание 1]

Система сигналов имела особое значение для безопасной навигации в тумане. Туманные сигналы, горны и свистки, передаваемые по воздуху, были ненадежными и нестабильными. Звуковые сигналы, передаваемые через воду, были более надежными и имели большую дальность. [1] Опасности в открытом море можно было обозначить с помощью установленного на треноге колокола, соединенного с береговой станцией кабелем. [9] Похожая система подводных колоколов, установленных на кораблях, позволяла передавать сигналы между кораблями, чтобы избежать столкновений в тумане. [2] Лайнер Cunard Lucania был оснащен первым подводным сигнальным устройством для связи между кораблями. [10]

Совет по маякам США проявил некоторый интерес, но не предпринял немедленных действий. [2] Британское Адмиралтейство и Trinity House , а в Германии North German Lloyd Steamship Company сразу же обратили внимание на потенциал и стали пионерами в его внедрении как на сигнальных станциях, так и в качестве судовых приемников. [2] Немецкая компания Norddeutsche Maschinen und Armaturenfabrik (1902), ставшая Atlas Werke в 1911 году, производила систему по лицензии Submarine Signal Company. [11] Крупнейшие линии оснащали свои суда этим аппаратом, так что в 1905 году, после опыта с лайнерами Lucania и Norddeutscher Lloyd Kaiser Wilhelm II , Kronprinz Wilhelm и Kaiser Wilhelm der Grosse , которые успешно использовали систему, Cunard объявила, что весь ее флот будет иметь этот аппарат. [12] Примером значительного коммерческого преимущества, возможности действовать, когда другие суда были окутаны туманом, был случай, когда лайнер Kaiser Wilhelm II смог войти в гавань за двадцать два часа до того, как туман в устье реки Везер рассеялся и другие суда смогли войти в порт. Используя подводные сигналы входного маяка, корабль смог войти в гавань, свободную от тумана, чтобы выгрузить пассажиров и груз. [4]

Адмиралтейство провело испытания в октябре 1906 года, используя колокол, который использовался на плавучих маяках США. Испытания прошли успешно, и Адмиралтейство рекомендовало использовать их в качестве прибрежного навигационного средства с примечаниями о возможном использовании между судами для предупреждения и установления направления другого судна в тумане. Также были обозначения использования между подводными лодками и «базовыми судами», при этом некоторые результаты по подводным лодкам были скрыты от публикации как чисто военные в применении. [13] Опыт линкоров ВМС США в тумане у отмелей Нантакет доказал, что флот мог на сниженной скорости безопасно перемещаться и поддерживать строй, используя сигналы. [14]

Установки

3 марта 1905 года в Соединенных Штатах был принят закон, разрешающий финансирование вспомогательных средств, включая сигналы подводных лодок. К лету 1906 года власти США по маякам устанавливали сигналы, в частности, на плавучих маяках, размещенных в Бостоне, Поллок-Рипе, Нантакете, Файр-Айленде и Сэнди-Хуке. [15] Соединенные Штаты и Канада размещали сигналы в важных местах. Совет по маякам США заказывал системы для Мексиканского залива , а Великобритания приняла систему для всех своих средств навигации. В 1910 году отчет Министерства торговли Соединенных Штатов показал, что к 30 июня было установлено сорок девять сигналов, большинство из которых на плавучих маяках. [16] Расширение в Великие озера выявило проблему с установкой приемника форпика для морских судов, эксплуатируемых в легком состоянии в пресной воде. Форпик был почти над водой, что снижало эффективность, требуя решения со стороны Submarine Signal Company. [9]

К 1907 году сигналы стали обычным явлением для большинства крупных судов, оборудованных приемным устройством. Приемное устройство эволюционировало от простого приемника на дне судна до двух гидрофонов в заполненных водой кингстонных ящиках по обе стороны судна, что позволяло судну определять направление, откуда пришел сигнал. [6] [17] [18] Компания Submarine Signal Company с филиалами в Бремене, Ливерпуле, Лондоне и Нью-Йорке занималась как производством аппарата, так и сбором данных от судоходных компаний и отдельных судов о работе сигналов. [17] [18]

Полезность сигналов стала очевидной по мере того, как все больше станций и судов были оснащены. Известные капитаны кораблей, такие как Джеймс Уатт, капитан Лузитании , решительно поддерживали систему. Морским страховщикам нужна была информация о том, какие суда были оборудованы, чтобы скорректировать риск для страхования судов и грузов. [19] Американское бюро судоходства включало, было ли судно оборудовано подводной сигнальной аппаратурой, в состав информации о реестре вместе с беспроводной связью. [20] Регистры, отмечающие навигационное оборудование яхт и судов, перечисляли «Подводную сигнальную систему» ​​или «Sub.Sig.», как показано в яхте Noma и Регистре Ллойда , колонка два, «Специальные обследования» для судов. [21] [22]

Технологический прогресс

Submarine Signal Company была первой компанией, занимающейся подводной акустикой , которая стала национальным экспертом по подводному звуку и производила акустические средства навигации. В последующие годы она также стала основным поставщиком гидролокаторов для ВМС США. [23]

Метод, называемый синхронной сигнализацией, объединяет сигналы колокола с скоординированными радиоточками для прямого расстояния до сигнала без использования секундомеров. Радиоточки следуют за последовательностью ударов колокола, а количество точек, полученных до следующего сигнала колокола, указывает расстояние в полумиле. [24] Станции с возможностью и точным методом использования комбинированного радио, включая станции, передающие радиопеленгационные сигналы и подводные сигналы, были опубликованы в морских уведомлениях и таблицах. [25]

Генератор Фессендена, изобретенный инженером-консультантом Submarine Signal Company Реджинальдом Фессенденом в 1913 году и разработанный и изготовленный в 1914 году, был преобразователем , который было проще устанавливать и обслуживать, он мог как отправлять, так и получать, а также позволял осуществлять кодированную связь между любыми двумя установками, включая подводные лодки. Колокола были быстро сняты с производства, а установки, оснащенные преобразователями, оставались активными до Второй мировой войны. [6] [7] [26] [27] Колокола были пригодны для отправки сигналов, даже кодированных ударов для идентификации, но компания искала метод акустической связи. Генератор достиг этого и привел к дальнейшему развитию подводной акустики. [28] Компания быстро заменила колокола преобразователями и начала работать над их использованием в подводной телеграфии, но она медленно осознавала или использовала преимущества звукового измерения расстояния, которые интересовали Фессендена, поэтому другие взяли на себя инициативу в области звуковой навигации и измерения дальности , теперь обычно называемой просто сонаром. [26] [27]

Подводные сигналы во время войны

Компания Submarine Signal Company сосредоточилась на устройстве Fessenden на подводной телеграфии, начав с подводных телефонов. С распространением морской радиосвязи дорогая подводная версия сошла на нет. Несмотря на демонстрацию Фессенденом в июне 1914 года эффективности его устройства в телеграфии, этот аспект сошёл на нет, и потенциал «чувствования», впервые грубо примененный для обнаружения айсбергов, стал критическим с Первой мировой войной и подводной войной. [29]

Все внимание было сосредоточено на подводной акустике и возможности обнаружения подводных лодок по звуку, как пассивно, так и активно. Существующие приемники, разработанные для обнаружения преднамеренных сигналов, оказались неспособными обнаружить случайные звуки подводных лодок. Гарольд Дж. У. Фэй из Submarine Signal Company был приглашен на встречу с начальником Бюро паровой инженерии 20 марта 1917 года для обсуждения создания акустической исследовательской станции в Ист-Пойнте, Нахант, Массачусетс . Фэй заверил, что имущество будет предоставлено. По мере реализации проекта к Submarine Signal Company присоединятся Western Electric Company и General Electric Company для работы над проектом. 8–9 мая представители компаний встретились в Вашингтоне, чтобы установить рабочие отношения. [30] [31]

Чтобы развеять опасения Военно-морского консультативного совета , что военно-морские интересы могут не быть удовлетворены в общих исследованиях, Специальный военно-морской совет по противолодочным устройствам будет контролировать работу. Командир Клайд Стэнли Макдауэлл был секретарем совета и позже исполнял ту же функцию на Военно-морской экспериментальной станции в Нью-Лондоне, штат Коннектикут . Противолодочная лаборатория Наханта, завершенная 7 апреля 1917 года, была первой противолодочной акустической лабораторией Военно-морского флота. Лаборатория, группа зданий за охраняемым ограждением, была местом, где исследования «подводных сигналов» вошли в новую область противолодочной акустики. [30] [31] [примечание 2]

Сигналы подводных лодок, используемые в качестве навигационных средств, так же, как и многие огни, были остановлены, чтобы не помогать вражеским подводным лодкам или не стать точками сбора для кораблей-целей. [32]

Слияние Submarine Signal Company с Raytheon

Во время Первой мировой войны и после того, как Submarine Signal Company расширилась до эхолотов и другой морской электроники, включая радиопеленгаторы и радиотелефоны, поскольку акустические средства утратили свою значимость, а радионавигация приобрела важность и пользователей. В 1946 году компания была приобретена и объединена с American Appliance Company , позже Raytheon, став Marine Division этой компании, ответственным за все продукты с морским применением. [23] [33]

Сноски

  1. ^ Корпоративные офисы в Бостоне располагались по адресу 88 Broad Street, а завод, известный как Submarine Signal Building, — по адресу 160 Washington Street. Другие офисы в 1907 году располагались: в Нью-Йорке по адресу 68 Broad Street; в Лондоне по адресу 72 Victoria Street; в Ливерпуле по адресу 10 Duke Street; Германию представляла Norddeutsche Maschinenund Armaturenfabrik, Бремен.
  2. ^ Область противолодочной акустики снова выросла во время Второй мировой войны и «взорвалась» с началом холодной войны. Основные средства пошли на исследования и приложения для таких усилий, как Cold War Sound Surveillance System . Лаборатории и проекты посвятили себя изучению и применению подводной акустики.

Ссылки

  1. ^ abc Sawyer, FL (10 декабря 1914 г.). «Submarine Signaling and a Proposed Method of Safe Navigation in Fog» (Сигнализация подводных лодок и предлагаемый метод безопасной навигации в тумане). Transactions (Труды ) . 22. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Общество военно-морских архитекторов и морских инженеров: 115–128 . Получено 15 марта 2020 г.
  2. ^ abcdef Millet, JB (10 декабря 1914 г.). «Последние разработки в области сигнализации подводных лодок». Transactions . 22 . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Общество военно-морских архитекторов и морских инженеров: 107–114 . Получено 15 марта 2020 г. .
  3. ^ "Submarine Signaling by Telephony". The Electrical World and Engineer . Vol. 37, no. May 1901. May 4, 1901. p. 718. Получено 18 ноября 2018 .
  4. ^ ab Perkins, Frank C. (октябрь 1914 г.). «Бензиново-электрическая и пневматическая подводная сигнализация (с иллюстрациями)». The American Marine Engineer . 9 (10). Нью-Йорк: Национальная ассоциация морских инженеров: 29–34 . Получено 18 марта 2020 г.
  5. ↑ Talbot, Frederick A. (1 августа 1906 г.). «Submarine Signalling on the Ocean» (Передача сигналов подводной лодкой в ​​океане). MacLean's . Vol. 12. pp. 106–108. Архивировано из оригинала 17 марта 2020 г. Получено 18 ноября 2018 г.
  6. ^ abc Muir, Thomas G.; Bradley, David L. (осень 2016 г.). "Подводная акустика: краткий исторический обзор времен Второй мировой войны" (PDF) . Acoustics Today . 12 (3) . Получено 15 марта 2020 г. .
  7. ^ ab Wheeler, Wayne. «История туманных сигналов — подводные колокола». United States Lighthouse Society . Получено 15 марта 2020 г.
  8. ^ "(Патенты Submarine Signal Company)". 2020 . Получено 16 марта 2020 .
  9. ^ ab "Submarine Signaling". The Marine Review . 36 (7). Кливленд, Огайо: The Penton Publishing Company: 23. 15 августа 1907 г. Получено 16 марта 2020 г.
  10. ↑ The Maritime Executive (1 мая 2015 г.). «Cunard празднует 175 лет инноваций». The Maritime Executive, LLC . Получено 16 марта 2020 г.
  11. ^ "История (SONARTECH ATLAS)". SONARTECH ATLAS . Получено 15 марта 2020 г. .
  12. ^ "Предметы общего интереса". The Marine Review . 21 (2). Кливленд, Огайо: The Penton Publishing Company: 33. 13 июля 1905 г. Получено 18 марта 2020 г.
  13. ^ "Адмиралтейские испытания подводных сигналов". The Marine Review . Том 35, № 21. 23 мая 1907 г. стр. 14–15 . Получено 15 марта 2020 г.
  14. ^ «Флот настоятельно рекомендует: соблюдать дистанцию ​​на маневрах, даже в тумане, с помощью сигналов колокола» (PDF) . The New York Times . Нью-Йорк. 9 сентября 1907 г. . Получено 15 марта 2020 г. .
  15. ^ "Отчет Совета маяка". The Marine Review . Том 35, № 9. 28 февраля 1907 г. стр. 13–14 . Получено 15 марта 2020 г.
  16. ↑ Отчеты Министерства торговли и труда. Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США. 1910. С. 535–536 . Получено 18 марта 2020 г.
  17. ^ ab "Подводная сигнализация на пароходах". Архив GG . Получено 15 марта 2020 г.
  18. ^ ab Submarine Signal Company (15 июля 1907 г.). Submarine Signals. Бостон . Получено 15 марта 2020 г.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  19. ^ «Морские страховщики и подводные сигналы». The Marine Review . 36 (24). Кливленд, Огайо: The Penton Publishing Company: 29. 12 декабря 1907 г. Получено 16 марта 2020 г.
  20. ^ Мартин, Дж. (1922). Об «Американском бюро судоходства» (Отчет). стр. 96. Получено 15 марта 2020 г.
  21. ^ Lloyd's Register of American Yachts. Нью-Йорк: Lloyd's Register of Shipping. 1914. Получено 15 марта 2020 г.
  22. ^ Lloyds. "Lloyd's Register 1933—34". Lloyd's Register . Получено 15 марта 2020 г.
  23. ^ ab "Submarine Signal Company ca. 1906 - 1946". Гарвардский музей науки и культуры . Получено 15 марта 2020 г.
  24. ^ Joly, J. (12 июля 1917 г.). "Synchronous Signaling" (PDF) . Nature . 99 (2489). Nature Group: 384. Bibcode :1917Natur..99..384J. doi :10.1038/099384a0. S2CID  3945834 . Получено 16 марта 2020 г. .
  25. ↑ HO No. 205 - 1930 Радионавигационные средства; Легкий корабль Amrum Bank. Гидрографическое управление ВМС США. 1930. С. 69. Получено 17 марта 2020 г.
  26. ^ ab Blake, RF (1914). «1914: Подводная сигнализация; Подводная сигнализация: Защита судоходства стеной звука и другие применения подводного телеграфного генератора». Национальное управление океанических и атмосферных исследований, Транскрипция . Получено 17 марта 2020 г. .
  27. ^ ab Frost, Gary L. (1 июля 2001 г.). «Изобретение схем и стратегий: создание и продажа осциллятора Фессендена» . Получено 16 марта 2020 г.
  28. ^ Fay, HJH (1917). «Submarine Signaling-Fessenden Oscillator». Журнал Американского общества военно-морских инженеров . 24. Вашингтон, округ Колумбия: Американское общество военно-морских инженеров: 101–113 . Получено 16 марта 2020 г.
  29. ^ Вардалас, Джон (1 мая 2014 г.). «Ваше инженерное наследие: ранняя история сонара». Цифровая библиотека IEEE Xplore . Получено 19 марта 2020 г.
  30. ^ ab Manstan, Roy R. (2018). The Listeners: U-boat Hunters During the Great War . Миддлтаун, Коннектикут: Wesleyan University Press. стр. 94–100. ISBN 9780819578358. LCCN  2018017912.
  31. ^ ab Walding, Richard. "East Point Loop Receiving Station, Nahant, Massachusetts" . Получено 19 марта 2020 г. .
  32. ^ «Действия немецких подводных лодок на Атлантическом побережье США и Канады». Командование военно-морской истории и наследия. 1920. Получено 19 марта 2020 г.
  33. ^ "Submarine Signal-Raytheon Merger". Motor Boating . Vol. 78, no. 3. September 1946. p. 86. Получено 16 марта 2020 .

Внешние ссылки