Звуковые сигналы в тумане: история и устройство навигационных предупреждений.

Введение

Устройство, использующее звук для предупреждения судов в тумане.

Сигнальный туманный рожок (или просто туманный рожок) – это устройство, использующее звук для предупреждения судов о навигационных опасностях, таких как скалистые берега, или о присутствии других судов в условиях тумана. Этот термин чаще всего применяется к морскому транспорту. Когда визуальные средства навигации, такие как маяки, скрыты от видимости, туманные рожки обеспечивают звуковое предупреждение о скальных образованиях, отмелях, мысах и других опасностях для судоходства.

Описание

Все сигнальные горны используют вибрирующий столб воздуха для создания слышимого тона, но способ создания этой вибрации различается. Некоторые горны, такие как горн Даболла, использовали вибрирующие пластины или металлические язычки, принцип работы которых схож с современным автомобильным электрическим клаксоном. Другие использовали воздух, нагнетаемый через отверстия во вращающемся цилиндре или диске, подобно сирене. Полуавтоматическая работа сигнальных горнов достигалась за счет использования часового механизма (или "кодера") для последовательного открытия клапанов, подающих воздух в горны; каждому горну были заданы свои собственные временные характеристики, чтобы помочь морякам их идентифицировать.

Ранние сигналы тумана

Звуковые сигналы тумана использовались в той или иной форме на протяжении сотен лет, изначально в виде простых колоколов или гонгов, ударяемых вручную. На некоторых маяках периодически стреляли из небольшой пушки, чтобы предупредить корабли, но это было трудоемко и опасно. В Соединенных Штатах свистки также использовались там, где был доступен источник паровой энергии, однако Тринити-Хаус, британское управление маяками, не применял их, предпочитая взрывные сигналы. На протяжении всего XIX века предпринимались попытки автоматизировать процесс сигнализации. Тринити-Хаус в конечном итоге разработал систему ("Сигнал, туман, Mk I") для электрического воспламенения заряда пушечного пороха. Однако заряд приходилось заменять вручную после каждого сигнала. Например, на Портленд-Билле, где между сигналами тумана был пятиминутный интервал, это означало, что горны необходимо было опускать, вставлять два новых заряда и снова поднимать горны каждые пять минут в туманную погоду. Также были разработаны часовые механизмы для удара в колокола. Колокола с механическим приводом разрабатывались на протяжении всего XIX века с использованием регулятора, включая использование гигантского треугольника со сторонами длиной 4 фута в штате Мэн в 1837 году. Суда были обязаны иметь на борту колокола, за исключением турецких судов, поскольку ислам запрещал их использование. Капитан Джеймс Уильям Ньютон утверждал, что он изобрел технику сигнализации в тумане с использованием громких и низких тонов.

Механизация

Первый автоматический паровой туточник был изобретен Робертом Фулисом, шотландцем, эмигрировавшим в Сент-Джон, провинция Нью-Брансуик, Канада. Говорят, что Фулис услышал, как его дочь играла на пианино вдалеке в туманную ночь, и заметил, что низкие ноты были слышны лучше, чем высокие: тогда он разработал устройство для воспроизведения низкочастотного звука, а также систему кодирования для его использования. Фулис неоднократно представлял свою концепцию Комиссии по маякам залива Фанди для установки на острове Партридж. Хотя Комиссия первоначально отклонила план Фулиса, один из комиссаров в конечном итоге убедил Фулиса представить подробные чертежи Комиссии. По неизвестным причинам чертежи были переданы другому канадскому инженеру, Т. Т. Вернону Смиту, который официально представил их Комиссии как свои собственные. Туточник был построен на острове Партридж в 1859 году и назван в честь Вернона Смита. После протеста Фулиса и законодательного расследования Фулису было признано авторство изобретения, но он так и не запатентовал его и не получил прибыли. Развитие технологий звуковых сигналов в тумане продолжалось быстрыми темпами в конце XIX века. В тот же период изобретатель Селадон Лидс Даболл разработал угольный туточник, получивший название «Труба Даболла», для американской маячной службы, хотя он и не был принят повсеместно. Несколько труб Даболла оставались в эксплуатации до середины XX века. В Соединенном Королевстве эксперименты по разработке более эффективных туточников проводились, в частности, Джоном Тиндаллом и лордом Рэлеем. Последние исследования, проведенные для Trinity House, привели к созданию конструкции сирены с большой трубой, предназначенной для максимального распространения звука (см. ссылку для получения подробностей о испытаниях звуковых сигналов в тумане), которая была установлена в маяке Тревоз-Хед, Корнуолл, в 1913 году. Один из репортеров, впервые услышав паровую сирену Брауна, описал ее как «крик, похожий на вой армии пантер, странный и затяжной, постепенно понижающийся в тоне, пока через полминуты он не превращается в рев тысячи обезумевших быков, с промежуточными голосами, напоминающими вопль потерянной души, стон бездонной пропасти и скрип сломанного лифта». Некоторые более поздние туточники были помещены под воду, особенно в особо опасных районах, чтобы их звук (который представлял собой предсказуемый код, например, число «23») распространялся дальше и отражался от корпуса судна. Например, эта техника использовалась на маяке Уайт-Шол-Лайт (Мичиган). Это был ранний предшественник RACON.

The first automated steam powered foghorn was invented by Robert Foulis, a Scotsman who emigrated to Saint John, New Brunswick, Canada. Foulis is said to have heard his daughter playing the piano in the distance on a foggy night, and noticed the low notes were more audible than the higher notes: he then designed a device to produce a low frequency sound, as well as a code system for use with it. Foulis repeatedly presented his concept to the Commissioners of Light Houses for the Bay of Fundy for installation on Partridge Island. While the Commissioners initially rejected Foulis's plan, one commissioner eventually encouraged Foulis to submit detailed plans to the Commission. For reasons unknown, the plans were given to another Canadian engineer, T. T. Vernon Smith, who officially submitted them to the Commissioners as his own. The foghorn was constructed at Partridge Island in 1859 as the Vernon Smith horn. After protest by Foulis and a legislative inquiry, Foulis was credited as the true inventor, but he never patented or profited from his invention. The development of fog signal technology continued apace at the end of the 19th century. During the same period an inventor, Celadon Leeds Daboll, developed a coal powered foghorn called the Daboll trumpet for the American lighthouse service, though it was not universally adopted. A few Daboll trumpets remained in use until the mid 20th century. In the United Kingdom, experiments to develop more effective foghorns were carried out by John Tyndall and Lord Rayleigh, amongst others. The latter's ongoing research for Trinity House culminated in a design for a siren with a large trumpet designed to achieve maximum sound propagation (see reference for details of the Trials of Fog Signals), installed in Trevose Head Lighthouse, Cornwall in 1913. One reporter, after hearing a Brown steam powered siren for the first time, described it as having "a screech like an army of panthers, weird and prolonged, gradually lowering in note until after half a minute it becomes the roar of a thousand mad bulls, with intermediate voices suggestive of the wail of a lost soul, the moan of a bottomless pit and the groan of a disabled elevator." Some later fog bells were placed under water, particularly in especially dangerous areas, so that their sound (which would be a predictable code, such as the number "23") would be carried further and reverberate through the ship's hull. For example, this technique was used at White Shoal Light (Michigan). This was an earlier precursor to RACON.

Устаревание

С тех пор как автоматизация маяков стала обычным явлением в 1960-х и 1970-х годах, большинство старых установок туманных труб были демонтированы, чтобы избежать необходимости обслуживания сложного оборудования, связанного с ними, и заменены на туманные трубы с электрическим приводом диафрагмы или сжатого воздуха. Активация полностью автоматизирована: лазерный или фотолуч направляется в сторону моря, и если луч отражается обратно к источнику (то есть лазерный луч становится видимым из-за тумана), датчик посылает сигнал на включение туманной трубы. По мнению Международной ассоциации маяков, во многих случаях современные навигационные средства, включая GPS, сделали большие туманные трубы дальнего действия совершенно ненужными.

Железнодорожные сигналы тумана

Сигналы тумана также используются на железнодорожных путях с середины XIX века для предупреждения о неисправных поездах, ремонтных бригадах или других опасностях на приближающемся участке пути. Небольшие взрывные детонаторы или торпеды размещаются на рельсах и взрываются под давлением колёс надвигающегося поезда.

Изучение туманных рогов

Британская писательница Дженнифер Люси Аллан получила степень доктора философии в Университете искусств Лондона в 2019 году за диссертацию на тему "Тропы тумана: социально-культурная история сигнального рога" и впоследствии опубликовала книгу "Плач туманного рога: исчезающая музыка побережья".