Гидроакустическая связь обладает рядом особенностей, ограничивающих её тактические возможности. К ним относятся: малая скорость распространения акустических волн в воде, затухание акустической энергии, зависящее от расстоянии и частоты, многолучевость распространения акустических сигналов, вызванная рефракцией акустических лучей. Эти и другие физические явления определяют принципы построения аппаратуры гидроакустической связи и её сравнительно ограниченные возможности.
Станции гидроакустической связи стали устанавливаться на подводных лодках перед первой мировой войной, но своё наибольшее развитие они получили за последние два десятилетия. По утверждениям зарубежной печати, в настоящее время гидроакустические станции для телефонной связи имеются на всех боевых кораблях и подводных лодках.
Наибольшее распространение получили американские станции типов AN/UQC (аппаратура общего назначения) и AN/WQC (аппаратура для надводных кораблей и подводных лодок) различных модификаций.
Станция типа AN/UQC, даже одной и той же модификации, многообразны по конструкции. Это объясняется тем, что они поставляются несколькими фирмами, каждая из которых самостоятельно разрабатывает аппаратуру, руководствуясь лишь единым тактико-техническим заданием, установленным командованием ВМС.
Станции AN/UQC всех разновидностей имеют единую несущую частоту 8,0875 кГц, принятую в качестве стандартной в ВМС стран НАТО и других капиталистических государств. В целях максимального уменьшения ширины полосы пропускания используется однополосная телефония с амплитудной модуляцией сигналов (нижняя боковая полоса с подавленной несущей частотой). В результате в воду излучаются сигналы в полосе частот 8,5—11,7 кГц мощностью 100—120 Вт. Некоторые образцы станций связи AN/UQC могут работать и в режиме телеграфии. В этом случае осуществляется частотная модуляция (манипуляция) сигналов (сдвиг частот 800 Гц), что, по мнению зарубежных специалистов, способствует повышению помехоустойчивости связи.
Поскольку конструкция имеющихся образцов станций не одинакова, то существенно различаются их габариты и вес. Так, в станциях, выпускаемых н последнем десятилетии, вес радиоэлектронных элементов был 9 — 17 кг, а занимаемый объём 7—29 дм3. Акустические антенны также небольших размеров.
Станция гидроакустической связи AN/UQC включает цилиндрическую приёмоизлучающую антенну, имеющую всенаправленное действие в горизонтальной плоскости и определённый угол направленности в вертикальной.
Как следует из сообщений иностранной печати, дальность связи составляет несколько километров и зависит от гидроакустических условий.
Типовой состав аппаратуры станции AN/UQC-1 (одного из первых вариантов) показан на рис. 1.
Рис. 1. Состав аппаратуры станции гидроакустической связи AN/UQC-1: 1 — антенна: 2 — блок
электронных устройств; 3 — выносной пост связи
Станции гидроакустической связи с тактическими характеристиками и техническими параметрами, аналогичными или близкими AN/UQC, находящиеся на вооружении ВМС США и других капиталистических стран, работают на упомянутой выше стандартной частоте. Это позволяет поддерживать связь между подводными лодками и кораблями ВМС стран — союзников по агрессивным блокам.
Станции этого типа состоят на вооружении флотов около двух десятилетий и претерпели ряд конструктивных изменений, но их тактические возможности за это время практически не изменились. Как сообщает зарубежная пресса, станции могут решать лишь ограниченные задачи при обеспечении боевой подготовки, испытании подводной техники и т. д. Основными их недостатками считаются малая дальность действия, отсутствие скрытности работы и значительная подверженность сигналов влиянию среды, приводящему к значительным искажениям.
По этим причинам для обеспечения боевой деятельности подводных лодок в ВМС США и Великобритании применяют более совершенные станции, построенные на иных принципах.
Так, атомные торпедные подводные лодки ВМС США вооружены гидроакустическим комплексом AN/BQQ-2, в состав которого входит станция связи AN/BQA-2.
В ней, как утверждают иностранные специалисты, генерируются сигналы специальной формы, затрудняющей их обнаружение и перехват, что обеспечивает скрытность связи. Такая система кодированной гидроакустической связи получила наименование SESCO (Secure Submarine Communication — скрытная связь подводных лодок).
Аппаратура гидроакустической связи подводных лодок США периодически подвергается модернизации. На американских кораблях для гидроакустической связи может использоваться специальный режим работы гидролокаторов. Например, в таком режиме работает новый гидролокатор AN/SQS-53 (модифицированный вариант станции AN/SQS-26), предназначенный для установки на новых эскадренных миноносцах типа «Спрюенс».
На кораблях, принадлежащих английским ВМС и строящихся в Великобритании по заказам других стран, устанавливаются станции связи типов 185 и 2008. В начале 70-х годов английская фирма «Грэйсби» разработала новую станцию, получившую фирменное обозначение G1-732. Она конструктивно совершеннее станции типа 185, имеет меньшие габариты и вес, устанавливается на кораблях различных классов. Помимо режимов телефонии и телеграфии, есть и режим буквопечатання.
Как сообщает зарубежная печать, недавно создана приставка к станции гидроакустической связи типа 2008 для повышения её помехоустойчивости. Приставка получила обозначение 2010. По сообщениям зарубежной печати, в ходе её испытаний был осуществлён приём 98% передаваемого текста без искажений при повышенной против обычной скорости передачи. Такой результат был достигнут за счёт применения самокорректирующегося кода, обеспечивающего обнаружение и исправление ошибок, и автоматического печатания принимаемых сообщений. Считают, что приставка позволит увеличить обмен информацией между подводными лодками в несколько раз, а также дальность связи между подводными лодками и надводными кораблями.
Приставка блочной конструкции легко размещается на кораблях и проста в обслуживании. Ее технические характеристики соответствуют стандартам НАТО. Приставка обеспечивает работу в режиме буквопечатания, телеграфном и телефонном. Серийное производство новой аппаратуры планировалось начать в 1974 году. В зарубежной печати сообщалось, что к приставке типа 2010 проявили интерес специалисты ВМС других стран НАТО.
Во Франции аппаратура гидроакустической связи изготавливается фирмой «Томсон —CSF». Корабельная станция TSM-5120, выпускаемая этой фирмой, имеет стандартные параметры и размещается в едином блоке (размеры 49X24X39 см, вес 45 кг). Излучаемая мощность 1 кВт обеспечивает дальность связи до 30 км. Станция TSM-5110 (33x23x19 см, вес 6 кг) питается от аккумуляторных батарей и излучает мощность 100 Вт. Она может устанавливаться на кораблях и подводных лодках как стационарная, а также использоваться в переносном варианте.
Гидроакустические средства не позволяют осуществлять непосредственную связь между лодками, находящимися в подводном положении, и самолётами в воздухе. В этом случае, по мнению зарубежных специалистов, может использоваться двусторонняя комбинированная радиогидроакустическая связь с применением буев-ретрансляторов (рис. 2). Считают, что в некоторых случаях в качестве ретранслятора могут служить и обычные серийные активные радиогидроакустические буи, например типа AN/SSQ-50 CASS. Для этого буй выставляется самолётом в пределах дальности действия гидроакустической станции связи подводной лодки. Радиосигналы, передаваемые самолётом в метровом диапазоне волн, принимаются буем и управляют излучением гидроакустических сигналов, поступающих на станцию связи подводной лодки. При связи подводной лодки с самолётом буй принимает излучаемые лодкой гидроакустические сигналы и ретранслирует их по радиолинии на самолёт.
Рис. 2. Схема организации радиогидроакустической связи: 1 — самолёт; 2 — радиолиния управления буем; 3 — радиолиния обмена информацией; 4 — радиогидроакустический буй-ретранслятор; 5 — подводная лодка; 6 — гидроакустический канал связи
В 1975 году ВМС США сделали одной из фирм заказ стоимостью 1,1 млн. долларов на изготовление специальных улучшенных РГБ AN/SSQ-71 для связи с подводными лодками.
За последние годы получила значительное развитие специальная техника связи для боевых пловцов и водолазов. В ВМС США станции такого назначения имеют обозначение AN/PQC. Так, станция AN/PQC-4 работает в телефонном режиме в стандартном диапазоне частот НАТО, что позволяет поддерживать связь с кораблями, имеющими штатное оборудование. Кроме того, она может работать в диапазоне 37— 39 кГц, пригодном для ближней связи между водолазами. При излучении акустической мощности 10 Вт на дальности связи 2 км разборчивость речи составляет 57%, а на дальности 100 м — 85%. Источники питания позволяют работать на приём 30 ч, на передачу 1 ч. Переход с приёма на передачу и наоборот происходит автоматически при изменении громкости голоса относительно заданного уровня. Предусмотрено подключение микрофонов пловцов какой-либо группы к одной из станций с помощью провода, но которому они переговариваются при совместных действиях. В комплект аппаратуры входит автономный кассетный магнитофон для записи всех переговоров в течение 1 ч.
Станция AN/PQC-4 имеет режим непрерывного излучения сигнала, выполняя роль гидроакустического маяка. Водолаз с её помощью (работает на приём) определяет направление на маяк и выходит в точку его нахождения для встречи под водой с другим водолазом. Станция небольших габаритов и веса удобно размещается вместе с другим снаряжением. Микрофон с керамической диафрагмой вмонтирован в маску.
Аналогичная аппаратура производится в различных вариантах и в ряде других стран. Одна из них (Т-420) показана на рис. 3.
Рис. 3. Боевой пловец со станцией гидроакустической связи Т-420
Существуют и более простые станции, излучающие речевой сигнал, усиленный до нужною уровня громкости. Их достоинство заключается в том, что речь можно прослушивать без каких-либо технических устройств, но дальность действия при этом ограничивается десятками метров.
При телефонной связи с водолазами и боевыми пловцами, действующей на большой глубине, возникает дополнительная специфическая проблема, вызванная использованием кислородно-гелиевой дыхательной смеси. Из-за увеличения скорости звука в этой смеси, которая плотнее воздуха, частоты речевых сигналов возрастают в два — четыре раза. Речь становится неприятной по тембру и неразборчивой. Для устранения этого явления используются устройства коррекции речи. По данным иностранной печати, в настоящее время разработано много вариантов таких устройств, различающихся конструктивно. Но принцип их действия основан на сдвиге спектра речевого сигнала в область более низких частот.
За рубежом продолжается дальнейшее совершенствование гидроакустической связи. Ряд экспериментальных и теоретических исследований направлен на дальнейшее изучение особенностей распространения сигналов в гидроакустическом канале связи. Изыскиваются меры для уменьшения искажений принимаемых сигналов, вызываемых многолучевостью распространения, моделируется и изучается пропускная способность канала и т. п. Например, специалисты предлагают использовать различные самокорректирующиеся коды, рассматриваются и другие методы увеличения помехоустойчивости сигналов.
Создаются новые элементы, узлы и устройства для аппаратуры связи. В зарубежной печати сообщалось о разработке приёмных акустических антенн, устраняющих влияние многолучевости, о новых способах корректировки доплеровского сдвига частот в сигналах и т. п. Большое внимание уделяется созданию новых источников сигналов: глубоководных приёмоизлучателей, излучателей, основанных на неэлектрических принципах преобразования, например пневматических. Так, одни из новых излучателей, основанный на принципе использования стоячей волны, при подводимой мощности менее 1 Вт создавал на частоте 270 Гц сигналы, распространяющиеся на расстояние около 1000 миль.
Таким образом, гидроакустическая связь занимает важное место среди средств тактической связи с подводными лодками. За рубежом продолжают искать пути устранения принципиальных недостатков, присущих гидроакустическому каналу связи. Продолжаются поиски и новых физических принципов связи под водой.