СНЧ-СДВ связь. Подводные лодки. Где истина?

     Возможно, эта заметка продолжает статью « И немного об управлении».

     Не все было мною написано, из того что планировал. Некоторые вещи подзабыл, некоторые давно перестали попадать в папку «Закрытая информация». Однако, модераторы продолжают упорствовать, выбрасывая наименования изделий, воинских частей, мест базирования и т.п.

     Помнится, присутствовал при беседе в штабе в Елизово-26 двух МНС из ИКИ (Институт Космических Исследований). Привезли в полк кое-какое оборудование, связанное с поиском подводных лодок по известной сейчас теме «Окно». Использовали самолет Бе-12 и Ан-26. На Бешке не помню, а на 26-м их возил штатный командир Полянский, мой сосед по подъезду в доме номер 11 на ул. Школьной. Так вот, они так громко обсуждали тему, оперировали названиями и характеристиками наших стратегических лодок, величинами шумности и прочим…Начальник штаба полка пришел в ужас, слушая это. – «Да вы что !!!…Это сведения особой важности…Мне их только в академии давали с моим допуском по первой форме…»

     На что молодые пацаны, которым вместе и полтинника не будет, ответили-«Товарищ подполковник, вы английским свободно владеете? Эти данные из открытых источников, которые наш институт получает от американского исследовательского центра, с которым мы работаем несколько лет».

     Эта беседа состоялась, дай Бог памяти, в 1990-м году.

     Хотя в известном приказе 010 четко было прописано, что сведения из открытых зарубежных источников, не являются основанием для рассекречивания данных нашей техники.

     Лучше перебдеть, чем недобдеть, любимая присказка особистов.

     

     Вот они и старались, создавая такие вот «шедевры».

     

     Но, как всегда, краев не видим. Ни-ни сказать о проблемах с продовольствием, зато сейчас - шарах по башке населению.

     

     Это была разминка, перед написанием…И мне и читателям. И намек -верить писанному нужно с оглядкой. Мне, наверное, иногда можно, как говаривал папа Мюллер устами Юлиана Семенова.

     Как и в прошлых моих статьях ,обращаю внимание на ерунду, которую пишут в СМИ. Начнем с «Зевс».

     

     Ничего, кроме греческой мифологии, читая слова «командиров подводных атомоходов» в голову не приходит. Антеи, мля. Пока лежат на грунте, непобедимы.

     Еще один источник.

     

     Кстати, в Википедию стаскивают «выжимки» из различных источников, часто даже не проверяя и не анализируя.

     Станция «двойного назначения» не может передавать сигналы боевого управления. Да еще и руководить всеми силами флота, по той причине, что она опытная.

     «Наш располагается на Кольском полуострове рядом с объектом Североморск-3, а у них два передатчика в Висконсине (WTF) и Мичигане (MTF), удаленные друг от друга на около 225 км и работающие в паре. Рабочие частоты 82 и 76 Гц (у них и у нас), длины волн ~3 660 км и ~3 950 км соответственно.»(с)

     Просто шикарно! Такая волна распространяется в слое между Землей и ионосферой на практически любые расстояния и, что самое важное, она слабо рассеивается океанской водой и может проникать в нее до 100 метров. Вот она, казалось бы, система связи с путинским «Посейдон», лежащей на океанском шельфе! Однако, ни в США ни в РФ эти системы связи не пригодны в военном отношении.

        «Зевс»-это экспериментальная установка, позволяющая излучать СНЧ волны в диапазоне 20 - 200 Гц с шагом 0.1 Гц. Как и все остальное, чем хвалится путинский режим, создана была в СССР. Представляет собой пару почти параллельных кабелей длиной 60 км, уложенных на скалистую породу. Лежат ли они прямо на земле или неглубоко зарыты -сие мне неведомо. Оба излучателя работают синхронно для усиления мощности и/или дублируют друг друга на случай аварии (возможно и то и это). Пара таких кабелей, вероятно, также могла бы использоваться для модуляции сигнала (чтобы передавать коды). Оба конца каждого проводника заземлены в глубокие скважины. Устройство СНЧ антенны «Зевс» включает в себя два электрогенератора и батареи конденсаторов на концах кабеля, которые нужны для компенсации индуктивного сопротивления.»(с)

     

     Здесь нужно пояснить, что длина дипольного излучателя должна быть кратной полу-длине излучаемой э-м волны. В этом случае в проводнике (диполе) возникает стоячая волна продольных колебаний поля от источника тока, имеющая частоту излучения. Иначе синусоидальный ток в ограниченном проводнике нормально циркулировать не может. Иначе электроны были бы вынуждены покидать его или возвращаться так, так что диполь в целом приобретал бы электрический заряд, препятствующий току.

        Но длина антенны «Зевс» многократно меньше излучаемых полу-волн. Фокус с заземлением состоит в том, что в процессе колебаний ток периодически уходит в Землю и возвращается из нее с другого конца проводника, так что его полный заряд остается нулевым. Это снимает требование кратности к плечу диполя, позволяя уменьшить его до реалистичных размеров, а также варьировать частоту излучения. Так удалось добиться колебаний тока с амплитудой 200 - 300 Ампер и частотой 82 Гц при плече диполя в 60 км вместо , что составило бы около 1 830 км!  КПД антенны крайне мал из-за низкой частоты - излучается мощность в несколько десятков ватт при мощности источников тока в несколько мегаватт.

     

     Довольно дорогое удовольствие.

     

           «В популярных описаниях «Зевса» утверждается, что излучающим элементом является сама Земля или ее часть. Это заблуждение, т.к. проводимость земной коры очень мала (среднее удельное сопротивление коры ~10 кОм*м. СНЧ волну в основном излучает кабель. Обычно рисуют проводящий контур, половина которого проходит где-то под Землей. Но удельное сопротивление земной коры и медного провода на поверхности отличаются на 12-14 порядков? Поэтому сечение подземного, токового канала должно быть больше в миллион раз по линейному размеру.

     

        Поскольку антенна «Зевса» излучает всего порядка 10 Вт, почти вся мощность источников тока расходуется на омические потери. Поэтому для сопротивления кабеля имеем следующую оценку Вт, где Ампер. Отсюда Ом и, при удельном сопротивлении меди , из соотношения для км получим оценку диаметра кабеля ~1 см. Следовательно, диаметр токового канала в земной коре должен иметь порядок 10 км. В статье на стр. 123 по этому поводу: «The value of

is usually estimated assuming that the earth current flows in a halfcylindrical hollow provided that

; in this case

[Bernstain et al., 1974]». Величина имеет размерность Oм/м, поэтому имелось ввиду сопротивление на 1 метр длины проводника, что дает примерно 5 Ом для каждого из двух токовых каналов в земной коре.  Это сопротивление имеет порядок величины, исходя из которого выше была получена оценка сечения канала, что подтверждает ее обоснованность.

          Еще одна интересная цитата: «Hence, one can see that, for the average resistivity of the ground

Ω"m, the transient grounding resistance on the order of 2-3 Ω is provided by a grounding with an area of no less than

». Символ Ω обозначает Ом. Здесь площадь заземления оценивается снизу в 1 кв. км (речь идет о плоской, дискретной структуре, состоящей из заземляющих проводников). Это адекватно оценке ~10 км поперечного размера токового канала в коре. Плотность тока в таком канале ничтожна, а его сечение сравнимо с длиной. Ясно, что он излучает мощность на несколько порядков ниже, чем кабель, лежащий на поверхности Земли (дело в том, что излучаемые электронами поля теряют энергию на других электронах в токовом канале).

        Таким образом, возвратный ток в земной коре хотя и существует, но, вопреки распространенному мнению, не является излучающим элементом антенны. Обратные утверждения сопровождают мифическими подробностями о том, что на глубине 10 км под скальными породами лежит зона повышенной проводимости земной коры (благодаря чему токовый канал резко сужался бы, превращаясь в подобие излучающего кабеля на поверхности).  Но ничего подобного на самом деле лет. Снова вернемся к той же статье. На стр. 122 сказано:  «Such a high transverse resistivity was confirmed in the order of magnitude by the model calculations [Vanyan et al., 1989] and suggested the absence of conductive layers in the crust, at least, to a depth of 30-40 km.»  На стр. 123: «The “Zevs” antenna is located on the Murmansk crystalline block of the Archean age. The crust in this region is characterized by very high resistivity exceeding

Ω"m at depths of about 10-15 km».  

         Участок Кольского полуострова выбран под антенну «Зевс» из-за низкой проводимости скальной породы, на которой лежит кабель. Это нужно для того, чтобы излучаемая волна не расходовала энергию на возбуждение токов в поверхностном слое. А он довольно глубок, т.к. СНЧ волны проникают в Землю на несколько км. И все, нет там больше никаких чудес в коре! Как ни странно, но в многократно упомянутой статье  повторяется ошибочное утверждение о том, что «Зевс» -магнитная антенна (верхний абзац на стр. 123). Это означало бы, что возвратный ток в земной коре излучает СНЧ волны столь же интенсивно, как и кабель. Помимо сказанного выше, ошибочность этого мнения очевидным образом вытекает из географии этой антенны (кабели тянутся почти по одной широте).

         На изображении показано поле излучающего диполя, коим является антенна «Зевса». Учитывая расположение кабеля видно, что поле его СНЧ волны на серединном перпендикуляре (ось диаграммы направленности) имеет компоненту вдоль параллели и вертикальную компоненту (все это приблизительно конечно). Именно такая модель СНЧ волны рассматривается в статье, на которую выше дана ссылка (стр. 125).

        Если бы «Зевс» излучал, как магнитная антенна (токовая петля), то диаграмма направленности повернулась бы на 90 градусов. В таком случае наибольшая интенсивность излучения приходилась бы территорию (бывшего) СССР, Скандинавию, Гренландию, Канаду. То есть ровно туда, куда не нужно! Но поскольку в действительности «Зевс» излучает, как электрический диполь, наиболее интенсивный сигнал приходил в российскую Арктику, где подо льдами прятались стратегические субмарины, и Баренцево море - их главный «заповедник». А в другую сторону уходил в Южную Атлантику. Ясно, что именно такая диаграмма направленности антенны «Зевс» соответствовала планам боевого применения подводных ракетоносцев, вооруженных межконтинентальными БРПЛ. «(с)

     Это я цитировал статью из ресурса «Экстремальные машины». Возвращаюсь к началу- в зарубежных изданиях пишут гораздо более правдиво, чем в отечественных.

     Не верите мне, вот воспоминания ученых, занимавшихся обоснованием подледных плаваний наших атомоходов в 60-е годы прошлого века.

     

     США в 2004 законсервировали аналогичную систему WTF/MTF (проект «Sangwin») и переключились на другую технологию СНЧ связи.

     

     А «Зевс» пока поддерживают.

     

     В статье 1995 года от одного из ведущих специалистов по СНЧ - антенне «Зевс» Жамалетдинова :     «Установки «Сангвин» и «Зевс» обеспечивают систему практически глобальной связи с погруженными субмаринами на удалениях до 8-10 тыс. км. Однако эти достоинства СНЧ- антенн стоят достаточно дорого. Большие длины волн требуют сооружения громоздких антенн с линейными размерами в десятки и до ста километров. При этом может быть обеспечена лишь односторонняя связь. Большие потери при измерении требуют применения мощных источников. Достаточно сказать, что в системе «Сангвин», при потребляемой мощности 3,9 МВт, излучаемая мощность составляет лишь 60 Вт. Существенным недостатком СНЧ- антенн является также крайне низкая скорость передачи информации -порядка 1 б/с на удалении в 10 тысяч км. Отмеченные недостатки, а также широкое развитие других, альтернативных средств связи, привело к тому, что СНЧ- антенны не получили широкого развития в технике дальней связи ВМФ России. Установка «Зевс» по настоящее время является уникальным действующим объектом этого направления.»

     

     Более конкретно в статье 1995 года высказалась журналист А. Блинова:   «Исследования в области сверхнизких частот едва не закрылись. Однако, как сообщил, выступая с научным докладом на заседании президиума РАН, доктор геолого-минералогических наук А. Жамалетдинов, единственную в стране установку «Зевс», к счастью, еще не сдали в металлолом. Ее используют для глубинного электромагнитного зондирования Земли с целью прогноза землетрясений, проверки качества окружающей среды, изучения ионосферы. Предполагается использовать ее даже для прогноза состояния атомных электростанций, в частности ЛАЭС. Одновременно ученые рассматривают возможности установки в военно-морском флоте.»

     

     Господи, даже это ухитрились спиз…

     По публикациям 43-й узел связи работает и его эффективность повыше чем у «Зевс».

     

     В эту информацию верится больше, тем более что именно оттуда РПКСН и получали команды еще при СССР. И сокращение СНЧ отвалилось, термин сверхдлинные остался…

     

     Не забудем упомянуть и Краснодарскую и Хабаровскую станции.

     

     Снова вернемся к «Зевсу».

     

     Статья в «Наука и Жизнь» 2013 года: «Низкочастотное излучение ионосферы можно использовать для связи с подводными и подземными объектами. Дело в том, что даже применяемые для связи с подводными лодками сверхдлинные волны λ = 10 — 100 км (f = 30 – 3 кГц) проникают вглубь всего до 20 метров, а вот ещё более длинные волны легко проходят сквозь гораздо большую толщу земли и воды. Но создание передатчика для столь низких частот - чрезвычайно сложная задача, поскольку требуются огромные антенны и мощности.»

         Картина прояснилась окончательно! Очевидно, что операбельного СНЧ передатчика на основе «Зевса», который бы на постоянной основе применялся для односторонней связи  с подлодками, так и не создали. США вообще забыли эту тему и переключились на более перспективную систему СНЧ связи.

     Отечественная наука длительное время экспериментировала с буксируемыми устройствами, но не только СДВ, но и спутник и авиационный ретранслятор.

     

     Уточню по ВБАУ. Буксируемые устройства на упоминаемых пр.667 АУ зарекомендовали себя неплохо. Трудности были не в самой антенне, а в приеме сигнала. И самое неудобное -особый режим хода и возможная потеря скрытности. Сложность была и в подборе скорости хода и выходе антенны на необходимую глубину.

     

     И в конечном итоге, вернулись к использованию КВ диапазона.

     

     За всех командиров РПКСН говорить не буду, но некоторые предпочитали не использовать выпускаемую «кишку», а получать информацию через спутник.

     

     Создалось интересное положение. При переходе на непрерывный прием (готовность к нанесению удара), лодка должна была находиться на глубине 200-300 м. с выпущенной ВБАУ. При получении набора цифр кода, втягивать антенну и выполнять действия по выходу на 25-30 м.и подготовку к стрельбе. Это время и шум.

     Пытались решить эту проблему, но на вооружение не приняли.

     

     Однако, работы над более совершенными выпускаемыми устройствами продолжались.

     Только уже не в СНЧ диапазонах, а в СДВ.

     

     А судя по практичности применения, все же остановились на выпускаемых буях связи.

     

     Но, тем не менее, традиционные антенны имеют место и занимают свою нишу в резервировании системы управления американскими ПЛАРБ.

     

     И в Австралии станция военно-морской связи Гарольда Э. Холта.

     

     И у нас такого добра настроили достаточно. Называется «Антенное поле». Среди народа была запущена байка, что антенны построены как «глушилки» для станции «Голос Америки». Работают, правда, до сих пор. Фото слева сделано в 2020-м. Расчищают территорию, для увеличения площади аэропорта. Аэровокзал не справляется с потоком прилетающих.

     

     Аэровокзал как построили после войны, только облагородили немного.

     Церквушку соорудили только, чтоб «поднять» пассажирам настроение перед взлетом.

     Себя успокоить-«Мы в рай, а они просто сдохнут»(с)

     

     Думаю, теперь можно подвести итог моей писанине.

     Стоит разделить понятия СНЧ, СДВ, КВ, УКВ и становится ясно, что принцип СНЧ не дает тех возможностей, которых от него ждали.

     А «Зевс» построен именно на принципах Сверх Низкочастотной связи.

     Кроме того, как написали в выводах специалисты Ленинградского НИИ «Нептун» (сейчас ФГУП НИИ «Нептун»)-основной разработчик по КВ связи подводных лодок.

     «В связи с отсутствием возможности резервирования ВБАУ параванного типа буксируемое либо в приповерхностном (на глубине 0,5-1 метр) режиме ,либо с поднятой над поверхностью колонкой, не может использоваться для непрерывного режима связи».

     Вернусь к ранее обозначенному- «История развития ВБАУ на основе плавучего кабеля началась с устройства, разработанного для подводных лодок II и III поколений. Устрой­ство обеспечивало прием сигналов боевого управления в СНЧ и СДВ диапазонах в погру­женном положении ПЛ на антенно-фидерный тракт, встроенный в плавучий кабель. АФТ состоит из антенны в виде длинного провода, заводненного на ходовом конце кабеля, и симметричного фидера, подключенного к ан­тенному проводу и второму электроду. Фидер предназначен для удаления антенны за пределы низкочастотного электромагнитного поля по­мех подводной лодки для повышения чувстви­тельности радиоприема в СНЧ диапазоне. Глубина хода подводной лодки при приеме радиоволн СНЧ диапазона определяется чувст­вительностью АФТ и величиной превышения ходового конца плавучего антенного кабеля над коренным. Глубина хода подводной лодки при приеме радиоволн СДВ диапазона, эффектив­ность проникновения которых в морскую воду незначительна, практически полностью опреде­ляется величиной подвсплытия ходового конца кабеля над ПЛ. Поэтому большие глубины радиоприема требуют использования длинных кабелей с большей положительной плавуче­стью. Длина первых антенн (400-500 м). изгото­вленных из плавучих кабелей большого диамет­ра (25 мм) с металлическим грузонесущим элементом, была ограничена размерами бараба­на лебедки, устанавливаемой между легким и прочным корпусом ПЛ, и прочностью грузонесущего элемента. Вытравливание и выбирание кабеля в процессе эксплуатации осуществляется с помощью лебедки, электрический привод которой может размещаться как внутри прочно­го корпуса ПЛ, так и вне его, в специальном контейнере. Для создания начального тянуще­го усилия при вытравливании кабеля использу­ется небольшой полый плавучий буй на конце кабеля.

     Первый опыт боевого использования ВБАУ К-687 (1978 г.) показал недостаточно высокую надежность, связанную с ненадежным крепле­нием буя к кабелю антенны и обрыванием буя при зацепе за нижнюю кромку паковых льдов. При маневрировании с большим дифферентом на нос антенна обрубалась винтами ПЛ. Послед­нее было связано с выбором точки выпуска антенн. Кроме того, любые повреждения оболочки приводят к затеканию всего кабеля и выходу антенны из строя.»(с)

     И конечно стоимость всей системы, а обрывы и повреждения, особенно при плавании в Арктике были нередки.

     

     Резюмируя -связь была возможна в СДВ диапазоне, но никак не в СНЧ. И стоимость, в сравнении, батарея торпеды АТ-2 стоило около 70 тысяч рублей. Двухподъездный четырех этажный дом -(Хрущевка), обходился в такую же сумму. И потерять носитель в полмиллиона при плавании во льдах, было как-то невесело. Улетал в трубу практически микрорайон.

     В итоге:

     

     Получается, что постепенно ушли от длинных буксируемых, параванных ,СНЧ ВБАУ, отдав предпочтение одноразовым связным буям и СДВ-КВ-УКВ связи.

     

     Закончу той статьей, с которой начал. Два кусочка, но по смыслу никак не вяжутся. Если объект важен, где люди? Если не важен -тогда понятно. И какие такие выходы подводных лодок? Сидят в базе, те же «Бореи» на Камчатке. Какие корабли, какие учения? С Сирией связываются?

     

     В конце несколько моих комментариев, также удаленных администрацией Военного Обозрения.

     

     Поясню -Около часа, если приказ поступил НЕОЖИДАННО в самых неблагоприятных условиях. Без перехода в готовность и нахождения на постоянной связи.

     Семь минут -это ,как говорили связисты,-«блуждание сигнала в проводах».

     Думаю, убедил читателей, что СНЧ связь в ВМФ не используется. И объект «Зевс» экспериментальная установка и деньги потраченные зря.

     Руководство ВМС США отнеслось к этой бодяге проще -закрыли неперспективное направление исследований (объект «Sangwin») и изменили процедуру запуска, судя по информации оттуда. Все оказалось проще ))).

     

     А давно закрытое в США неперспективное и дорогое по стоимости направление, все пытаются реанимировать. Даже термин новый придумали-«Радиолинии КНЧ». Осталось только пожелать удачи в распиле средств.