2. Подводная электроника

2.1. Из истории создания гидроакустических станций для водолазов

Первой станцией гидроакустической (звукоподводной) связи водолазов в СССР стала ГАС МГВ-6В («Угорь-В»), выпущенная заводом «Водтрансприбор» (г. Ленинград) в 1973г. (рис. 1).

Станция размещалась в дыхательном аппарате водолаза ИДА-71п. Антенна крепилась сверху ИДА, а пульт управления – на груди водолаза. Микрофонно-телефонная гарнитура (МТГ) устанавливалась в шлеме водолаза (в гидрокомбинезоне УГК-3М) и выходила из гидрокостюма через зажгутованный аппендикс. Для соединения МТГ с пультом управления использовался двухканальный индукционный разъём.

Станция имела дальность связи в режиме телефонии 1000 м, телеграфии до 2-х км (рабочая частота 35 – 37,5 кГц, модуляция однополосная, верхняя боковая полоса). Приборный блок имел диаметр 90мм и длину 400мм. Глубина погружения до 40м. Станция МГВ-6В устанавливалась также на носителе водолазов «Тритон-2».

Однако кроме связи водолазам требовалась и возможность пеленгования гидроакустических маяков. Для этого в Волгограде (завод «Ахтуба») была создана аппаратура МГВ-3В «Нерей» (масса 6,5 кг и ГА-маяк масса 40 кг). Поскольку иметь водолазу отдельные ГАС связи и ГАС пеленгования водолазу было неудобно, то с 1976 г. начались работы по созданию ГАК «Припять».

ОКР «Припять» была поручена НИИ «Риф» (г. Бельцы, Молдавская ССР). В состав комплекса были включены: ГАС водолаза «Припять-В1» (рис. 2), ГАС буксировщика водолаза «Припять-В2», ГАК носителя водолазов «Сирена-К» «Припять-Д», и два вида гидроакустических маяков – якорный и донный.

Слева направо: блок питания (крепится на поясном ремне водолаза), пульт управления (крепится слева, на поясном ремне водолаза), основной блок (приор 4, размещается внутри ИДА-71п), гидроакустический фонарик – гидролокатор (размещается на правой руке водолаза), гидроакустические антенны (крепятся на дыхательном аппарате, сверху).

ГАС водолаза «Припять-В1» работала на дух частотах, 35 и 200 кГц. На частоте 35 кГц дальность связи составляла 1 км и привода – до 2 км; на частоте 200 кГц дальность связи составляла 100 м, привода – до 200 м. Частота 200 кГц обеспечивала высокую скрытность работы ГАС водолаза, т.к. не могла быть обнаружена никакими ГАС вероятного противника. После принятия на снабжение ВМФ ГАС водолаза получила наименование МГВ-13В.

В состав ГАК «Припять» входили и два приводных маяка-ответчика – донный, с частотами 35 и 200 кГц, (рис. 3) и якорный, с частотой 35 кГц и дальностью привода до 4 км.

Работал на двух частотах 35 и 200 кГц. Масса – 2 кг.

Для пеленгования ГА-маяка, в ГАС был применён знакофазовый метод. Если маяк находился слева от водолаза – работал левый телефон, справа – правый телефон, по курсу – работали оба телефона. В целом, в достаточно глубоком море (h – 10 и более метров) этот метод оправдал себя. Однако, в прибрежных мелководных районах, в условиях сильных реверберационных помех (донная реверберация от камней, отражения сигнала от пирсов, кораблей внутри ВМБ) фаза сигнала искажалась, и пеленгатор давал ошибки.

Испытания ГАС водолаза «Припять-В1» проводились в 1983 году в г. Балаклава (под Севастополем) на базе местного отряда борьбы с ПДСС.

Когда проверили ГАС «Припять-В1» – всё было прекрасно. Водолазы разговаривали между собой, потом включали гидроакустический маяк, пеленговали и выходили на него вплотную. А гидроакустический фонарик им так понравился, что они тут же прикрепили его к автомату для подводной стрельбы (АПС) резиновым жгутом и стреляли под водой по мишеням в полной темноте.

Фонарик работал на частоте 200 кГц, имел диаграмму направленности 10⁰ и позволял определить расположение любых предметов вокруг водолаза. Он фиксировал даже боносетевые заграждения и якорьцепи от кораблей, мерил расстояние до грунта и до поверхности воды. Расстояние определялось по тону сигнала. Высокий тон – цель близко (1 – 2 м), низкий – далеко (20 – 25 м). Принцип работы простой – отражённый сигнал запускает генератор запросного сигнала. Чем ближе обнаруженный предмет, тем чаще идёт запросный сигнал и выше тон. ГА-фонарик стал глазами водолаза, когда видимость была равна нулю.

Были у ГАС «Припять-В1» и недостатки. По ТЗ станция должна была весить не более 5-ти килограммов на воздухе, а фактически она весила 6,5 кг. Столь большой вес объяснялся тем, что Минсудпром СССР, во время проектирования станции запретил применение серебряно-цинковых аккумуляторных батарей из-за их высокой стоимости. Пришлось применить аккумуляторы КНГ, которые имели ёмкость в два раза ниже. Это привело к увеличению габаритов блока питания и общему весу станции.

После распада СССР НИИ «Риф» (г. Бельцы, Молдавия) оказался в ближнем зарубежье. Хозяйственные связи были разорваны и создание гидроакустических средств для водолазов и ПСД прекращено. Серийно ГАС «Припять-В» не выпускалась.

В 2003 г встал вопрос о создании новой отечественной станции гидроакустической связи и привода для водолазов ВМФ на новой элементной базе.

Работа была поручена лаборатории морских электронных систем при СПбГМТУ. В результате в 2007г была создана станция гидроакустической связи (СГС) «Фурнитура-ГМТУ», входящая в комплект водолазного снаряжения СН-21. Состав приборов, входящих в комплект водолазной СГС-В представлен на рис. 4.

В комплект станции входила станция командира спуска СГС-К, 6 водолазных станций СГС-В и донный приводной маяк СГМ.

Станция поддерживала телефонную и телеграфную связь на одном из 6 рабочих каналов (3 несущих частоты с выбором верхней боковой полосы или нижней).

Станция имела встроенный аварийный маяк, который можно было включить дистанционно с любой станции в группе при помощи кодового гидроакустического сигнала с номером запрашиваемой станции.

Донный приводной маяк так же запускался дистанционно с любой станции в группе при помощи соответствующего кодового гидроакустического сигнала.

Станция имела встроенный гидроакустический пеленгатор, основанный на корреляционном методе пеленгования шумоподобных сигналов ГА маяка. Для обеспечения его работы станция была снабжена антенной базой из двух гидроакустических антенн.

Антенная база станции размещалась на корпусе дыхательного аппарата ДА-21. Управление станцией осуществлялось при помощи пульта управления с двумя сенсорами, размещавшегося на левой руке водолаза.

Все переключения режимов сопровождались голосовыми сообщениями в телефонах оператора станции (водолаза).

Включение аварийного и донного приводного маяка так же начиналось с излучения в воду голосового сигнала.

Станция СГС «Фурнитура-ГМТУ» была принята на снабжение, и был осуществлен выпуск нескольких небольших серий.

Эксплуатация станции показала, что выбранный главным конструктором корреляционный метод пеленгования шумоподобных сигналов гидроакустического маяка оказался не удачным из-за многолучёвости и неоднозначности пеленга. Управление станцией оказалось слишком сложным и неудобным.

Так же были выявлены просчеты в конструкции антенн, корпуса и кабельных линий.

Недостаточным оказался и энергоресурс станции.

В 2009 году в Автономной некоммерческой организации (АНО) «РТГ», под руководством технического директора Павлова Г. Г. началось создание станции связи и пеленгования для водолазов (СГСП) «Пловец-В». В ней был применен ранее неизвестный амплитудно-селективный метод пеленгования, предложенный автором этой книги (подробнее в книге Ю. А. Берков «Водолазная электроника», 2018 г.)

Благодаря этому методу впервые в гидроакустике удалось совместить связь и пеленгование «в одном флаконе». Кроме того, удалось пеленговать не только сигналы ГА-маяка, но и речь водолаза, что позволяло выходить водолазам друг на друга. Такими возможностями не обладала ни одна ГАС водолаза в мире.

В 2011 г. СГСП «Пловец-В» успешно прошла межведомственные испытания. Станция получилась значительно проще и легче по сравнению с СГС-В «Фурнитура – ГМТУ» (которая потом многократно модернизировалась). Управление ею оказалось не сложнее, чем ГАС звукоподводной связи МГВ-6В.

Режим пеленгования осуществлялся на левый и правый телефоны водолаза (источник сигнала слева – звук в левом телефоне, источник справа – в правом телефоне, источник по курсу – звук в обоих телефонах). При этом можно было пеленговать любые сигналы, попадающие в полосу пропускания ГАС (речь водолаза, телеграфные сигналы, сигналы ГА-маяка, шумы проходящих катеров, сигналы гидролокаторов).

Сравнительные ТТХ СГС «Фурнитура – ГМТУ» и «Пловец-В» приведены в таблице.

Из таблицы видно, что станция СГСП «Пловец-В» обладает рядом преимуществ перед станцией СГС-В2М (дважды модернизированной), а именно:

– не требует переключения в режимы связи или пеленгования (постоянно поддерживает оба режима);

– пеленгует импульсные, тональные, речевые и шумовые виды гидроакустических сигналов, попадающих в полосу пропускания приемного тракта. Это позволяет выходить водолазу на водолаза, водолазу на обеспечивающий катер (пеленгуется речь), а также на донный гидроакустический маяк, обозначающий найденные затонувшие предметы или забазированный на грунте носитель водолазов;

– станция устойчива к различным видам реверберационных помех (донная, поверхностная и объемная реверберация);

– обеспечивает качественную связь на дистанциях от 1 м до предельной – 1000 м за счет большого динамического диапазона (сохраняется высокая разборчивость);

– более экономична и обеспечивает 20 часов непрерывной работы при соотношении прием к передаче 5:1;

– микрофонно-телефонная гарнитура, входящая в состав станции, позволяет подключаться по кабелю к станции «Пловец-К» (катерной) с целью обеспечения двусторонней проводной телефонной связи водолаза с командиром спуска, что позволяет работать с тяжёлым водолазом в шланговом снаряжении на глубине до 200 м.

Внешний вид и состав приборов станции приведён на рис. 5, 6 и 7.

На рис. 5 вид основного приборного блока станции «Пловец-В» с герморазъёмами.

На рис. 6 вид антенной базы и кнопок управления станцией.

На рис. 7 гарнитура для полнолицевой маски ПМ-21, и AGA.

Более того, СГСП «Пловец-В»:

– эргономична и проста в управлении;

– позволяет работать в любых типах водолазного снаряжения (отечественных СЛВИ-71, СВУ-3, СН-21, и иностранных образцах снаряжения с полнолицевой маской);

– может работать в режиме подачи аварийного гидроакустического сигнала тревоги (при этом мигает мощный светодиод на правой антенне) если водолаз нуждается в помощи (трёхкратное и более раз нажатие на кнопку «Передача»);

– может работать в режиме автоматического контроля самочувствия водолаза с подачей сигнала тревоги, если водолаз не реагирует на запросный сигнал о самочувствии, который подаётся в правый телефон водолаза автоматически с интервалом в три минуты (водолаз отключает запросный сигнал путём нажатия на кнопку «Передача»);

– осуществлять пеленгование сигналов гидролокатора противника и обход его на необходимом удалении;

– осуществлять связь с экипажем аварийной ПЛ на частотах связи ВМФ и НАТО в период проведения аварийно-спасательных работ.

– станция может включать приводной гидроакустический маяк путём длительного (более 3-х сек) нажатия на кнопку «Маяк».

Размещение СГСП «Пловец-В» на водолазе показано на рис. 8.

Режим «аварийный маяк» включается водолазом кнопкой «Передача», при многократном её нажатии водолазом (три и более раз подряд). При этом в воду излучается сигнал тревоги и мигает светодиодный индикатор.

Большим преимуществом СГСП «Пловец-В» по сравнению с СГС-В «Фурнитура-ГМТУ» является применение литий-йонных аккумуляторов. Они обеспечили малый вес и габариты ГАС. Кроме того, они обеспечивают до 500 циклов заряд – разряда, а каждый заряд обеспечивает до 20ч работы СГСП. Если срок службы СГСП «Пловец – В» составит 10 лет, то каждый год она сможет обеспечить 50 циклов заряд – разряда аккумуляторной батареи (АБ), а каждый цикл обеспечит до 10-и двухчасовых сеансов работы. Таким образом, АБ не потребует замены в течение всего срока эксплуатации СГСП.

Станция выпускается серийно с 2017г. Заказать СГСП «Пловец» (водолазную и катерную) можно в АО «Флаг Альфа» (https://flagalfa.ru/).

Юридический/почтовый адрес:199034, город Санкт-Петербург, 16-я линия В.О, дом 7 литер А, помещение 1-Н 1409; тел. +7 (812) 350-99-08 или непосредственно у главного конструктора, Павлова Гавриил Гаврииловича.