Гидроакустические методы обнаружения и навигации

Гидролокация (сонар): принцип работы, активный и пассивный сонар, применение для навигации, обнаружения объектов под водой и в атмосфере.

26 мин чтения

100%

Источник: Sonar — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Метод акустического зондирования

Сонар (звуковая навигация и определение дальности или звуковое наведение и определение дальности) — это техника, использующая распространение звука (обычно под водой, как в подводной навигации) для навигации, измерения расстояний (определение дальности), связи или обнаружения объектов на или под поверхностью воды, таких как другие суда. Термин "сонар" может относиться к одному из двух типов технологий: пассивный сонар подразумевает прослушивание звуков, издаваемых судами; активный сонар — излучение импульсов звука и прослушивание эха. Сонар может использоваться для акустического определения местоположения и измерения характеристик эхосигналов от "целей" в воде. Акустическое определение местоположения в воздухе применялось до появления радиолокации. Сонар также может использоваться для навигации роботов, а содар (воздушный сонар, направленный вверх) — для атмосферных исследований. Термин "сонар" также используется для обозначения оборудования, предназначенного для генерации и приема звука. Акустические частоты, используемые в сонарных системах, варьируются от очень низких (инфразвуковых) до чрезвычайно высоких (ультразвуковых). Изучение подводного звука известно как подводная акустика или гидроакустика. Первое задокументированное применение этой техники относится к 1490 году и связано с Леонардо да Винчи, который использовал трубу, погруженную в воду, для обнаружения судов на слух. В конце XIX века подводный колокол использовался в качестве дополнения к маякам или плавучим маякам для предупреждения об опасности. Использование звука для "эхолокации" под водой, аналогично тому, как летучие мыши используют звук для воздушной навигации, по-видимому, было вызвано катастрофой 1912 года. Первый в мире патент на устройство для подводного эхопеленга был подан в Британское патентное ведомство английским метеорологом Льюисом Фраем Ричардсоном через месяц после гибели "Титаника", а немецкий физик Александр Бехм получил патент на эхозвуковой прибор в 1913 году. Канадский инженер Реджинальд Фессенден, работая в компании Submarine Signal Company в Бостоне, штат Массачусетс, построил экспериментальную систему, начиная с 1912 года, которая позже была испытана в Бостонской гавани, а затем в 1914 году с американского ревенатора "Майами" у Гранд-Банков Ньюфаундленда. В ходе этого испытания Фессенден продемонстрировал измерение глубины, подводную связь (код Морзе) и определение дальности до цели по эхосигналу (обнаружение айсберга на расстоянии 2 миль (3 км)). "Осциллятор Фессендена", работающий на частоте около 500 Гц, не смог определить азимут айсберга из-за длины волны 3 метра и небольших размеров излучающей поверхности преобразователя (менее 1/3 длины волны в диаметре). Десять британских подводных лодок класса H, построенных в Монреале и спущенных на воду в 1915 году, были оснащены осцилляторами Фессендена. Во время Первой мировой войны необходимость обнаружения подводных лодок стимулировала дальнейшие исследования в области применения звука. Британцы начали использовать подводные устройства для прослушивания, называемые гидрофонами, а французский физик Поль Ланжевен, работая с русским иммигрантом-инженером-электриком Константином Чиловским, занимался разработкой активных звуковых устройств для обнаружения подводных лодок в 1915 году. Хотя пьезоэлектрические и магнитостриктивные преобразователи впоследствии заменили электростатические преобразователи, которые они использовали, эта работа оказала влияние на будущие разработки. Для гидрофонов использовались легкие звукочувствительные пластиковые пленки и волоконно-оптические материалы, а для излучателей были разработаны терфенол D и ниобат свинца и магния (PMN).

Sonar (sound navigation and ranging or sonic navigation and ranging) is a technique that uses sound propagation (usually underwater, as in submarine navigation) to navigate, measure distances (ranging), communicate with or detect objects on or under the surface of the water, such as other vessels. "Sonar" can refer to one of two types of technology: passive sonar means listening for the sound made by vessels; active sonar means emitting pulses of sounds and listening for echoes. Sonar may be used as a means of acoustic location and of measurement of the echo characteristics of "targets" in the water. Acoustic location in air was used before the introduction of radar. Sonar may also be used for robot navigation, and sodar (an upward looking in air sonar) is used for atmospheric investigations. The term sonar is also used for the equipment used to generate and receive the sound. The acoustic frequencies used in sonar systems vary from very low (infrasonic) to extremely high (ultrasonic). The study of underwater sound is known as underwater acoustics or hydroacoustics. The first recorded use of the technique was in 1490 by Leonardo da Vinci, who used a tube inserted into the water to detect vessels by ear. In the late 19th century, an underwater bell was used as an ancillary to lighthouses or lightships to provide warning of hazards. The use of sound to "echo locate" underwater in the same way as bats use sound for aerial navigation seems to have been prompted by the disaster of 1912. The world's first patent for an underwater echo ranging device was filed at the British Patent Office by English meteorologist Lewis Fry Richardson a month after the sinking of Titanic, and a German physicist Alexander Behm obtained a patent for an echo sounder in 1913. The Canadian engineer Reginald Fessenden, while working for the Submarine Signal Company in Boston, Massachusetts, built an experimental system beginning in 1912, a system later tested in Boston Harbor, and finally in 1914 from the U. S. Revenue Cutter Miami on the Grand Banks off Newfoundland. In that test, Fessenden demonstrated depth sounding, underwater communications (Morse code) and echo ranging (detecting an iceberg at a 2 mile (3 km) range). The "Fessenden oscillator", operated at about 500 Hz frequency, was unable to determine the bearing of the iceberg due to the 3 metre wavelength and the small dimension of the transducer's radiating face (less than 1/3 wavelength in diameter). The ten Montreal built British H class submarines launched in 1915 were equipped with Fessenden oscillators. During World War I the need to detect submarines prompted more research into the use of sound. The British made early use of underwater listening devices called hydrophones, while the French physicist Paul Langevin, working with a Russian immigrant electrical engineer Constantin Chilowsky, worked on the development of active sound devices for detecting submarines in 1915. Although piezoelectric and magnetostrictive transducers later superseded the electrostatic transducers they used, this work influenced future designs. Lightweight sound sensitive plastic film and fibre optics have been used for hydrophones, while Terfenol D and lead magnesium niobate (PMN) have been developed for projectors.

ASDIC

В 1916 году, под эгидой Британского совета по изобретениям и исследованиям, канадский физик Роберт Уильям Бойл приступил к проекту активного обнаружения подводных звуков совместно с А. Б. Вудом, создав прототип для испытаний в середине 1917 года. Эта работа для Анти-Подводного Отдела Британского военно-морского штаба проводилась в обстановке строжайшей секретности и использовала кварцевые пьезоэлектрические кристаллы для создания первого в мире практичного подводного аппарата активного обнаружения звука. Для сохранения секретности избегали упоминаний о звуковых экспериментах или кварце. Термин, использовавшийся для описания ранних работ ("сверхзвуковые"), был заменен на "ASD"ics, а обозначение кварцевого материала – на "ASD" (от "Anti Submarine Division"), что и послужило происхождением британской аббревиатуры ASDIC. В 1939 году, в ответ на запрос Оксфордского словаря английского языка, Адмиралтейство выдвинуло версию, что аббревиатура означает "Комитет по исследованию обнаружения подводных лодок союзников", и эта версия до сих пор широко распространена, хотя в архивах Адмиралтейства не обнаружено комитета с таким названием. К 1918 году Великобритания и Франция построили прототипы активных систем. Британцы испытали свой ASDIC в 1920 году и начали серийное производство в 1922 году. К 1923 году 6-я флотилия эсминцев располагала кораблями, оснащенными ASDIC. В 1924 году на Портленде была создана школа противолодочной обороны HMS Osprey и учебная флотилия из четырех кораблей. К началу Второй мировой войны Королевский флот располагал пятью комплектами для различных классов надводных кораблей и другими для подводных лодок, объединенных в единую противолодочную систему. Эффективность раннего ASDIC ограничивалась использованием глубинных бомб в качестве противолодочного оружия. Это требовало, чтобы атакующее судно проходило над подводной целью перед сбросом бомб, что приводило к потере контакта ASDIC в момент, предшествующий атаке. Атакующий корабль фактически действовал вслепую, что давало командиру подводной лодки возможность для маневра уклонения. Эта ситуация была решена благодаря новой тактике и новому оружию. Тактические усовершенствования, разработанные Фредериком Джоном Уокером, включали тактику "ползучей атаки". Для ее реализации требовалось два противолодочных корабля (обычно шлюпы или корветы). "Ведущий корабль" отслеживал подводную лодку на ASDIC с расстояния примерно 1500-2000 ярдов позади нее. Второй корабль, с выключенным ASDIC и скоростью 5 узлов, начинал атаку с позиции между ведущим кораблем и целью. Атака контролировалась по радиотелефону с ведущего корабля, на основе данных ASDIC, дальности (по дальномеру) и пеленга атакующего корабля. Как только глубинные бомбы были сброшены, атакующий корабль покидал район цели на полной скорости. Затем ведущий корабль входил в зону цели и также сбрасывал глубинные бомбы. Низкая скорость сближения не позволяла подводной лодке предсказать момент сброса бомб. Любые маневры уклонения обнаруживались ведущим кораблем, и атакующему кораблю немедленно отдавались соответствующие команды. Низкая скорость атаки имела преимущество в том, что немецкая акустическая торпеда была неэффективна против военного корабля, движущегося с такой скоростью. Вариацией "ползучей атаки" была "пластиковая атака", при которой три атакующих корабля, действующих в плотном строю, направлялись над целью ведущим кораблем. Новым оружием для борьбы с "слепыми зонами" ASDIC стали "оружие бросания вперед", такое как "ежи" (Hedgehogs) и позже "кальмары" (Squids), которые выбрасывали боевые части в направлении цели, находящейся в зоне действия ASDIC. Это позволяло одиночному эскорту более точно атаковать подводные лодки. Разработки в ходе войны привели к созданию британских комплектов ASDIC, использующих различные формы диаграммы направленности, непрерывно перекрывающие "слепые зоны". Позже стали применяться акустические торпеды. В начале Второй мировой войны (сентябрь 1940 года) британская технология ASDIC была безвозмездно передана Соединенным Штатам. Исследования в области ASDIC и подводного звука были расширены в Великобритании и США. Было разработано множество новых типов военного звукопеленгатора. Среди них – сонобуи, впервые разработанные британцами в 1944 году под кодовым названием High Tea, гидролокаторы с опускаемым излучателем и гидролокаторы для обнаружения мин. Эти работы заложили основу для послевоенных разработок, связанных с противодействием ядерным подводным лодкам.

In 1916, under the British Board of Invention and Research, Canadian physicist Robert William Boyle took on the active sound detection project with A. B. Wood, producing a prototype for testing in mid 1917. This work for the Anti Submarine Division of the British Naval Staff was undertaken in utmost secrecy, and used quartz piezoelectric crystals to produce the world's first practical underwater active sound detection apparatus. To maintain secrecy, no mention of sound experimentation or quartz was made – the word used to describe the early work ("supersonics") was changed to "ASD"ics, and the quartz material to : "ASD" for "Anti Submarine Division", hence the British acronym ASDIC. In 1939, in response to a question from the Oxford English Dictionary, the Admiralty made up the story that it stood for "Allied Submarine Detection Investigation Committee", and this is still widely believed, though no committee bearing this name has been found in the Admiralty archives. By 1918, Britain and France had built prototype active systems. The British tested their ASDIC on in 1920 and started production in 1922. The 6th Destroyer Flotilla had ASDIC equipped vessels in 1923. An anti submarine school HMS Osprey and a training flotilla of four vessels were established on Portland in 1924. By the outbreak of World War II, the Royal Navy had five sets for different surface ship classes, and others for submarines, incorporated into a complete anti submarine system. The effectiveness of early ASDIC was hampered by the use of the depth charge as an anti submarine weapon. This required an attacking vessel to pass over a submerged contact before dropping charges over the stern, resulting in a loss of ASDIC contact in the moments leading up to attack. The hunter was effectively firing blind, during which time a submarine commander could take evasive action. This situation was remedied with new tactics and new weapons. The tactical improvements developed by Frederic John Walker included the creeping attack. Two anti submarine ships were needed for this (usually sloops or corvettes). The "directing ship" tracked the target submarine on ASDIC from a position about 1500 to 2000 yards behind the submarine. The second ship, with her ASDIC turned off and running at 5 knots, started an attack from a position between the directing ship and the target. This attack was controlled by radio telephone from the directing ship, based on their ASDIC and the range (by rangefinder) and bearing of the attacking ship. As soon as the depth charges had been released, the attacking ship left the immediate area at full speed. The directing ship then entered the target area and also released a pattern of depth charges. The low speed of the approach meant the submarine could not predict when depth charges were going to be released. Any evasive action was detected by the directing ship and steering orders to the attacking ship given accordingly. The low speed of the attack had the advantage that the German acoustic torpedo was not effective against a warship travelling so slowly. A variation of the creeping attack was the "plaster" attack, in which three attacking ships working in a close line abreast were directed over the target by the directing ship. The new weapons to deal with the ASDIC blind spot were "ahead throwing weapons", such as Hedgehogs and later Squids, which projected warheads at a target ahead of the attacker and still in ASDIC contact. These allowed a single escort to make better aimed attacks on submarines. Developments during the war resulted in British ASDIC sets that used several different shapes of beam, continuously covering blind spots. Later, acoustic torpedoes were used. Early in World War II (September 1940), British ASDIC technology was transferred for free to the United States. Research on ASDIC and underwater sound was expanded in the UK and in the US. Many new types of military sound detection were developed. These included sonobuoys, first developed by the British in 1944 under the codename High Tea, dipping/dunking sonar and mine detection sonar. This work formed the basis for post war developments related to countering the nuclear submarine.

СОНАР

В 1930-х годах американские инженеры разработали собственные технологии обнаружения подводных звуков, и были сделаны важные открытия, такие как существование термоклинов и их влияние на распространение звуковых волн. Американцы стали использовать термин SONAR для обозначения своих систем, предложенный Фредериком Хантом в качестве аналога RADAR.

Подводная звуковая лаборатория ВМС США

В 1917 году ВМС США впервые привлекли к работе Дж. Уоррена Хортона. Находясь в отпуске из Bell Labs, он служил правительству в качестве технического эксперта, сначала на экспериментальной станции в Наханте, штат Массачусетс, а затем в штаб-квартире ВМС США в Лондоне, Англия. В Наханте он применил недавно разработанную вакуумную лампу, которая в то время относилась к зарождающейся области прикладной науки, ныне известной как электроника, для обнаружения подводных сигналов. В результате, угольный кнопочный микрофон, использовавшийся в более раннем оборудовании для обнаружения, был заменен предшественником современного гидрофона. В этот же период он экспериментировал с методами буксировки для обнаружения. Это было обусловлено повышенной чувствительностью его устройства, принципы которого до сих пор используются в современных буксируемых гидролокационных системах. Для удовлетворения оборонных потребностей Великобритании он был отправлен в Англию для установки на дне Ирландского моря гидрофонов, соединенных подводным кабелем с береговым постом прослушивания. Пока оборудование загружалось на кабелеукладчик, Первая мировая война завершилась, и Хортон вернулся домой. Во время Второй мировой войны он продолжил разработку гидролокационных систем, способных обнаруживать подводные лодки, мины и торпеды. В 1957 году он опубликовал книгу «Основы гидролокации», занимая должность главного научного консультанта в Лаборатории подводного звука ВМС США. Он оставался на этой должности до 1959 года, когда стал техническим директором, которую занимал до обязательного выхода на пенсию в 1963 году.

Материалы и конструкции в США и Японии

В США с 1915 по 1940 год был незначительный прогресс в области гидролокации. В 1940 году американские гидролокаторы обычно состояли из магнитостриктивного преобразователя и массива никелевых трубок, соединенных с стальной пластиной диаметром 1 фут, прикрепленной спиной к кристаллу соли Рошеля в сферическом корпусе. Эта конструкция проникала в корпус корабля и вручную поворачивалась под нужным углом. Пьезоэлектрический кристалл соли Рошеля обладал лучшими параметрами, но магнитостриктивный блок был гораздо более надежным. Высокие потери американских торговых судов в начале Второй мировой войны привели к широкомасштабным исследованиям в этой области, направленным как на улучшение параметров магнитостриктивного преобразователя, так и на повышение надежности солей Рошеля. Аммоний дигидрофосфат (АДФ), превосходящая альтернатива, был найден в качестве замены соли Рошеля; первым применением стала замена 24-килогерцевых преобразователей соли Рошеля. В течение девяти месяцев соль Рошеля устарела. Производственное предприятие АДФ выросло с нескольких десятков сотрудников в начале 1940 года до нескольких тысяч в 1942 году. Одним из первых применений кристаллов АДФ были гидрофоны для акустических мин; кристаллы были специфицированы для нижнего предела частоты 5 Гц, выдерживали механические удары при развертывании с самолета с высоты 10000 футов (3048 м) и способность выдерживать взрывы соседних мин. Одной из ключевых особенностей надежности АДФ является его отсутствие старения; кристалл сохраняет свои параметры даже при длительном хранении. Другим применением была акустическая самонаводящаяся торпеда. Две пары направленных гидрофонов были установлены на носу торпеды, в горизонтальной и вертикальной плоскостях; разностные сигналы от пар использовались для управления торпедой влево-вправо и вверх-вниз. Была разработана контрмера: целевая подводная лодка выбрасывала шипучее химическое вещество, и торпеда шла за более шумной пузырьковой приманкой. Контрмерой к этому была торпеда с активным гидролокатором – к носу торпеды был добавлен преобразователь, а микрофоны слушали его отраженные периодические тональные импульсы. Преобразователи состояли из идентичных прямоугольных кристаллических пластин, расположенных в шахматном порядке в ромбовидных областях. Пассивные гидролокационные антенны для подводных лодок были разработаны из кристаллов АДФ. Несколько кристаллических сборок были расположены в стальной трубке, заполненной вакуумом с касторовым маслом и герметизированы. Затем трубки монтировались в параллельные антенны. Стандартный сканирующий гидролокатор ВМС США в конце Второй мировой войны работал на частоте 18 кГц, используя антенну из кристаллов АДФ. Однако для достижения большей дальности требовалось использование более низких частот. Требуемые размеры были слишком велики для кристаллов АДФ, поэтому в начале 1950-х годов были разработаны магнитостриктивные и барий-титанатные пьезоэлектрические системы, но они имели проблемы с достижением равномерных импедансных характеристик, и страдала диаграмма направленности. Барий-титанат затем был заменен более стабильным цирконатом-титанатом свинца (PZT), и частота была снижена до 5 кГц. Американский флот использовал этот материал в гидролокаторе AN/SQS 23 в течение нескольких десятилетий. В SQS 23 сначала использовались магнитостриктивные никелевые преобразователи, но они весили несколько тонн, а никель был дорогим и считался стратегическим материалом; поэтому были заменены пьезоэлектрические преобразователи. Гидролокатор представлял собой большую антенну из 432 отдельных преобразователей. Сначала преобразователи были ненадежными, демонстрировали механические и электрические неисправности и быстро выходили из строя после установки; они также производились несколькими поставщиками, имели разные конструкции, и их характеристики были достаточно разными, чтобы ухудшить производительность антенны. Политика, позволяющая ремонтировать отдельные преобразователи, была отменена, и вместо этого был выбран "модульный дизайн с ограниченным сроком службы", герметичные не подлежащие ремонту модули, что устранило проблему с уплотнениями и другими посторонними механическими частями. Японский императорский флот в начале Второй мировой войны использовал излучатели на основе кварца. Они были большими и тяжелыми, особенно если они были предназначены для низких частот; излучатель для комплекта Type 91, работающего на частоте 9 кГц, имел диаметр и приводился в действие генератором мощностью 5 кВт и выходной амплитудой 7 кВ. Излучатели Type 93 состояли из твердых сэндвичей из кварца, собранных в сферические чугунные корпуса. Гидролокаторы Type 93 позже были заменены Type 3, которые следовали немецкой конструкции и использовали магнитостриктивные излучатели; излучатели состояли из двух прямоугольных идентичных независимых блоков в прямоугольном чугунном корпусе размером. Открытая площадь была вполовину меньше длины волны в ширину и втрое больше длины волны в высоту. Магнитостриктивные сердечники были изготовлены из 4-мм штамповок никеля, а затем из алюминиево-железного сплава с содержанием алюминия от 12,7% до 12,9%. Питание обеспечивалось от источника 2 кВт при 3,8 кВ, с поляризацией от источника постоянного тока 20 В, 8 А. Пассивные гидрофоны японского императорского флота были основаны на конструкции с подвижной катушкой, пьезоэлектрических преобразователях соли Рошеля и углеродных микрофонах.

There was little progress in US sonar from 1915 to 1940. In 1940, US sonars typically consisted of a magnetostrictive transducer and an array of nickel tubes connected to a 1 foot diameter steel plate attached back to back to a Rochelle salt crystal in a spherical housing. This assembly penetrated the ship hull and was manually rotated to the desired angle. The piezoelectric Rochelle salt crystal had better parameters, but the magnetostrictive unit was much more reliable. High losses to US merchant supply shipping early in World War II led to large scale high priority US research in the field, pursuing both improvements in magnetostrictive transducer parameters and Rochelle salt reliability. Ammonium dihydrogen phosphate (ADP), a superior alternative, was found as a replacement for Rochelle salt; the first application was a replacement of the 24 kHz Rochelle salt transducers. Within nine months, Rochelle salt was obsolete. The ADP manufacturing facility grew from few dozen personnel in early 1940 to several thousands in 1942. One of the earliest application of ADP crystals were hydrophones for acoustic mines; the crystals were specified for low frequency cutoff at 5 Hz, withstanding mechanical shock for deployment from aircraft from 10000 feet (3048 m), and ability to survive neighbouring mine explosions. One of key features of ADP reliability is its zero aging characteristics; the crystal keeps its parameters even over prolonged storage. Another application was for acoustic homing torpedoes. Two pairs of directional hydrophones were mounted on the torpedo nose, in the horizontal and vertical plane; the difference signals from the pairs were used to steer the torpedo left right and up down. A countermeasure was developed: the targeted submarine discharged an effervescent chemical, and the torpedo went after the noisier fizzy decoy. The counter countermeasure was a torpedo with active sonar – a transducer was added to the torpedo nose, and the microphones were listening for its reflected periodic tone bursts. The transducers comprised identical rectangular crystal plates arranged to diamond shaped areas in staggered rows. Passive sonar arrays for submarines were developed from ADP crystals. Several crystal assemblies were arranged in a steel tube, vacuum filled with castor oil, and sealed. The tubes then were mounted in parallel arrays. The standard US Navy scanning sonar at the end of World War II operated at 18 kHz, using an array of ADP crystals. Desired longer range, however, required use of lower frequencies. The required dimensions were too big for ADP crystals, so in the early 1950s magnetostrictive and barium titanate piezoelectric systems were developed, but these had problems achieving uniform impedance characteristics, and the beam pattern suffered. Barium titanate was then replaced with more stable lead zirconate titanate (PZT), and the frequency was lowered to 5 kHz. The US fleet used this material in the AN/SQS 23 sonar for several decades. The SQS 23 sonar first used magnetostrictive nickel transducers, but these weighed several tons, and nickel was expensive and considered a critical material; piezoelectric transducers were therefore substituted. The sonar was a large array of 432 individual transducers. At first, the transducers were unreliable, showing mechanical and electrical failures and deteriorating soon after installation; they were also produced by several vendors, had different designs, and their characteristics were different enough to impair the array's performance. The policy to allow repair of individual transducers was then sacrificed, and "expendable modular design", sealed non repairable modules, was chosen instead, eliminating the problem with seals and other extraneous mechanical parts. The Imperial Japanese Navy at the onset of World War II used projectors based on quartz. These were big and heavy, especially if designed for lower frequencies; the one for Type 91 set, operating at 9 kHz, had a diameter of and was driven by an oscillator with 5 kW power and 7 kV of output amplitude. The Type 93 projectors consisted of solid sandwiches of quartz, assembled into spherical cast iron bodies. The Type 93 sonars were later replaced with Type 3, which followed German design and used magnetostrictive projectors; the projectors consisted of two rectangular identical independent units in a cast iron rectangular body about The exposed area was half the wavelength wide and three wavelengths high. The magnetostrictive cores were made from 4 mm stampings of nickel, and later of an iron aluminium alloy with aluminium content between 12.7% and 12.9%. The power was provided from a 2 kW at 3.8 kV, with polarization from a 20 V, 8 A DC source. The passive hydrophones of the Imperial Japanese Navy were based on moving coil design, Rochelle salt piezo transducers, and carbon microphones.

Позднейшие разработки в области датчиков

Магнитостриктивные преобразователи разрабатывались после Второй мировой войны как альтернатива пьезоэлектрическим. Никелевые кольцевые преобразователи скрученной формы использовались для высокомощных низкочастотных применений, с размерами до 4 м в диаметре, что, вероятно, делает их самыми крупными отдельными преобразователями сонаров, когда-либо созданными. Преимуществом металлов является их высокая прочность на растяжение и низкий входной электрический импеданс, но они обладают электрическими потерями и более низким коэффициентом связи, чем PZT, прочность которого можно увеличить предварительным напряжением. Также испытывались другие материалы: неметаллические ферриты были перспективны благодаря своей низкой электропроводности, что приводило к низким потерям на вихревые токи, Metglas предлагал высокий коэффициент связи, но в целом уступал PZT. В 1970-х годах были открыты соединения редкоземельных элементов и железа с превосходными магнитомеханическими свойствами, в частности сплав Терфенол D. Это позволило создать новые конструкции, например, гибридный магнитостриктивный-пьезоэлектрический преобразователь. Самым современным из этих улучшенных магнитостриктивных материалов является галфенол. К другим типам преобразователей относятся преобразователи с переменной индуктивностью (или с подвижным якорем, или электромагнитные), где магнитная сила действует на поверхности воздушных зазоров, и преобразователи с подвижной катушкой (или электродинамические), аналогичные обычным громкоговорителям; последние используются для калибровки подводного звука благодаря их очень низким резонансным частотам и плоским широкополосным характеристикам выше этих частот.

Проект Артемида

Проект «Артемида» был экспериментальным научно-исследовательским и опытно-конструкторским проектом конца 1950-х – середины 1960-х годов, направленным на изучение распространения звука и обработки сигналов для низкочастотной активной гидроакустической системы, предназначенной для наблюдения за океаном. Второстепенной задачей было исследование инженерных проблем стационарных систем активного дна. Приёмный массив располагался на склоне банка Планаже у Бермудских островов. Источник сигнала был развёрнут с переоборудованного танкера времен Второй мировой войны USNS Mission Capistrano. Отдельные элементы системы «Артемида» использовались в экспериментах после завершения основного этапа проекта.

Транспондер

Это активное сонарное устройство, которое принимает определенный сигнал и немедленно (или с задержкой) повторно передает полученный сигнал или заранее заданный. Транспондеры могут использоваться для дистанционной активации или извлечения подводного оборудования.

Сонар , смотрящий вверх

Сонар, направленный вверх (ULS), – это сонарное устройство, ориентированное вверх, в сторону поверхности моря. Он используется для тех же целей, что и сонар, направленный вниз, но имеет ряд уникальных применений, таких как измерение толщины, шероховатости и концентрации морского льда, а также измерение захвата воздуха из пузырьковых струй при неспокойном море. Обычно такие сонары закрепляются на дне океана или удерживаются на постоянной глубине, например, 100 м, с помощью натянутого троса. Они также могут использоваться подводными лодками, автономными необитаемыми подводными аппаратами (AUV) и буями, такими как буй Argo.

Пассивный сонар

Пассивный сонар принимает сигналы, не излучая их. Он часто применяется в военной сфере, но также используется и в научных исследованиях, например, для определения наличия или отсутствия рыб в различных водных экосистемах – см. также пассивная акустика и пассивный радиолокатор. В самом широком понимании, этот термин может включать в себя практически любую аналитическую методику, использующую звук, генерируемый удалёнными источниками, хотя обычно он ограничивается техниками, применяемыми в водной среде.

Определение источников звука

Пассивный гидролокатор располагает широким спектром методов для идентификации источника обнаруженного звука. Например, корабли США обычно используют 60 Гц (Гц) переменного тока. Если трансформаторы или генераторы установлены без надлежащей виброизоляции от корпуса или оказываются затопленными, звук частотой 60 Гц от обмоток может излучаться подводной лодкой или кораблем. Это может помочь определить его национальную принадлежность, поскольку все европейские подводные лодки и почти все подводные лодки других стран используют 50-герцевые энергосистемы. Кратковременные источники звука (например, упавший гаечный ключ), называемые "импульсными помехами", также могут быть обнаружены пассивным гидролокатором. До недавнего времени идентификацию сигналов осуществлял опытный, обученный оператор, но теперь это могут делать компьютеры. Пассивные гидролокаторные системы могут иметь обширные звуковые базы данных, однако оператор гидролокатора обычно окончательно классифицирует сигналы вручную. Компьютерные системы часто используют эти базы данных для идентификации классов кораблей, действий (например, скорости корабля или типа выпущенного оружия и наиболее эффективных мер противодействия), и даже конкретных кораблей.

Ограничения шума

Пассивный гидроакустический сонар на транспортных средствах обычно сильно ограничен из-за шума, создаваемого самим транспортным средством. По этой причине многие подводные лодки используют ядерные реакторы, которые можно охлаждать без насосов, применяя бесшумную конвекцию, топливные элементы или аккумуляторы, которые также могут работать бесшумно. Пропеллеры транспортных средств также проектируются и прецизионно обрабатываются для минимизации шума. Высокоскоростные винты часто создают микропузырьки в воде, и эта кавитация имеет характерный звук. Гидрофоны могут буксироваться за кораблем или подводной лодкой для уменьшения влияния шума, генерируемого самим судном. Буксируемые устройства также позволяют бороться с термоклинным слоем, поскольку устройство можно буксировать выше или ниже термоклина. Отображение информации на большинстве пассивных гидроакустических сонаров ранее представлялось в виде двухмерного каскадного дисплея. Горизонтальное направление дисплея соответствует пеленгу. Вертикальное – частоте или, иногда, времени. Другой метод отображения – цветовая кодировка информации о частоте и времени для пеленга. Более современные дисплеи генерируются компьютерами и имитируют индикаторы положения типа радара (ППИ).

Прогноз эффективности

В отличие от активного сонара, используется одностороннее распространение. Из-за различной обработки сигнала минимальное обнаруживаемое отношение сигнал/шум будет иным. Уравнение для определения эффективности пассивного сонара следующее: ]] Рассеяние сонара от объектов (мин, трубопроводов, зоопланктона, геологических образований, рыб и т.п.) – это способ, которым активный сонар их обнаруживает, но эта возможность может быть замаскирована сильным рассеянием от ложных целей, или "помех". Газовые пузырьки, возникающие (под разбивающимися волнами, в кильватерных следах судов, в газах, выделяемых из подводных просачиваний и утечек и т.п.), являются мощными источниками помех и могут легко скрывать цели. В настоящее время TWIPS (Twin Inverted Pulse Sonar) – единственный сонар, способный преодолеть эту проблему помех. [[File:TWIPS picture 2. png|thumb|Сравнение стандартного сонара и TWIPS при обнаружении цели в зашумленной воде. Адаптировано из источника.]] Продажа Советскому Союзу оборудования, позволявшего фрезеровать лопасти подводных винтов, делая их значительно тише, усложнила обнаружение нового поколения подводных лодок. Использование активного сонара подводной лодкой для определения пеленга крайне редко и не всегда обеспечивает высококачественную информацию о пеленге и дальности для команды управления стрельбой. Однако использование активного сонара надводными кораблями очень распространено, и подводные лодки используют его, когда тактическая обстановка требует определения местоположения вражеской подводной лодки важнее, чем сохранение собственной скрытности. В случае с надводными кораблями можно предположить, что угроза уже отслеживает корабль по спутниковым данным, поскольку любое судно вблизи излучающего сонара обнаружит излучение. Обнаружив сигнал, легко определить используемое сонарное оборудование (обычно по его частоте) и его местоположение (по энергии звуковой волны). Активный сонар аналогичен радару в том, что, позволяя обнаруживать цели на определенном расстоянии, он также позволяет обнаружить сам источник излучения на гораздо большем расстоянии, что нежелательно. Поскольку активный сонар раскрывает присутствие и местоположение оператора и не позволяет точно классифицировать цели, он используется быстрыми платформами (самолетами, вертолетами) и шумными платформами (большинством надводных кораблей), но редко подводными лодками. Когда активный сонар используется надводными кораблями или подводными лодками, он обычно активируется очень кратковременно и периодически, чтобы минимизировать риск обнаружения. Следовательно, активный сонар обычно рассматривается как резервный по отношению к пассивному сонару. В авиации активный сонар используется в виде одноразовых сонобуев, которые сбрасываются в патрульной зоне самолета или вблизи возможных контактов с вражескими подводными лодками. Пассивный сонар имеет несколько преимуществ, самое важное из которых – его бесшумность. Если уровень излучаемого шума цели достаточно высок, он может иметь большую дальность, чем активный сонар, и позволяет идентифицировать цель. Поскольку любой механизированный объект издает определенный шум, его можно в принципе обнаружить, в зависимости от уровня излучаемого шума и уровня окружающего шума в районе, а также используемой технологии. Проще говоря, пассивный сонар "видит" вокруг корабля, использующего его. На подводной лодке пассивный сонар, установленный в носовой части, обнаруживает в направлениях примерно 270°, ориентированных по продольной оси корабля, бортовой массив примерно на 160° с каждой стороны и буксируемый массив на 360°. Невидимые области обусловлены собственными помехами корабля. После обнаружения сигнала в определенном направлении (что означает, что в этом направлении издается звук, это называется широкополосным обнаружением) можно увеличить масштаб и проанализировать принятый сигнал (узкополосный анализ). Обычно это делается с помощью преобразования Фурье для отображения различных частот, составляющих звук. Поскольку каждый двигатель издает уникальный звук, объект легко идентифицировать. Базы данных уникальных звуков двигателей являются частью того, что известно как акустическая разведка или ACINT. Другое применение пассивного сонара – определение траектории цели. Этот процесс называется анализом движения цели (TMA), а полученное "решение" – дальность, курс и скорость цели. TMA выполняется путем определения направления, откуда приходит звук, в разные моменты времени, и сравнения движения с движением собственного корабля оператора. Изменения в относительном движении анализируются с использованием стандартных геометрических методов и некоторых предположений об предельных случаях. Пассивный сонар скрытен и очень полезен. Однако он требует высокотехнологичных электронных компонентов и является дорогостоящим. Обычно он развертывается на дорогих кораблях в виде массивов для повышения эффективности обнаружения. Надводные корабли эффективно используют его; он еще лучше используется подводными лодками, а также самолетами и вертолетами, в основном для "эффекта неожиданности", поскольку подводные лодки могут скрываться под тепловыми слоями. Если командир подводной лодки считает, что он один, он может поднять лодку ближе к поверхности, что облегчит ее обнаружение, или погрузиться глубже и двигаться быстрее, тем самым издавая больше шума. Примеры применения сонара в военных целях приведены ниже. Многие гражданские применения, приведенные в следующем разделе, также могут быть применимы к военно-морскому использованию.

Unlike active sonar, only one way propagation is involved. Because of the different signal processing used, the minimal detectable signal to noise ratio will be different. The equation for determining the performance of a passive sonar is]]
The scattering of sonar from objects (mines, pipelines, zooplankton, geological features, fish etc.) is how active sonar detects them, but this ability can be masked by strong scattering from false targets, or 'clutter'. Where they occur (under breaking waves; in ship wakes; in gas emitted from seabed seeps and leaks etc. ), gas bubbles are powerful sources of clutter, and can readily hide targets. TWIPS (Twin Inverted Pulse Sonar) is currently the only sonar that can overcome this clutter problem. [[File:TWIPS picture 2. png|thumb|Comparison of Standard Sonar and TWIPS in finding a target in bubbly water. Adapted from ref. sold machinery to the Soviet Union that allowed their submarine propeller blades to be milled so that they became radically quieter, making the newer generation of submarines more difficult to detect. The use of active sonar by a submarine to determine bearing is extremely rare and will not necessarily give high quality bearing or range information to the submarines fire control team. However, use of active sonar on surface ships is very common and is used by submarines when the tactical situation dictates that it is more important to determine the position of a hostile submarine than conceal their own position. With surface ships, it might be assumed that the threat is already tracking the ship with satellite data as any vessel around the emitting sonar will detect the emission. Having heard the signal, it is easy to identify the sonar equipment used (usually with its frequency) and its position (with the sound wave's energy). Active sonar is similar to radar in that, while it allows detection of targets at a certain range, it also enables the emitter to be detected at a far greater range, which is undesirable. Since active sonar reveals the presence and position of the operator, and does not allow exact classification of targets, it is used by fast (planes, helicopters) and by noisy platforms (most surface ships) but rarely by submarines. When active sonar is used by surface ships or submarines, it is typically activated very briefly at intermittent periods to minimize the risk of detection. Consequently, active sonar is normally considered a backup to passive sonar. In aircraft, active sonar is used in the form of disposable sonobuoys that are dropped in the aircraft's patrol area or in the vicinity of possible enemy sonar contacts. Passive sonar has several advantages, most importantly that it is silent. If the target radiated noise level is high enough, it can have a greater range than active sonar, and allows the target to be identified. Since any motorized object makes some noise, it may in principle be detected, depending on the level of noise emitted and the ambient noise level in the area, as well as the technology used. To simplify, passive sonar "sees" around the ship using it. On a submarine, nose mounted passive sonar detects in directions of about 270°, centered on the ship's alignment, the hull mounted array of about 160° on each side, and the towed array of a full 360°. The invisible areas are due to the ship's own interference. Once a signal is detected in a certain direction (which means that something makes sound in that direction, this is called broadband detection) it is possible to zoom in and analyze the signal received (narrowband analysis). This is generally done using a Fourier transform to show the different frequencies making up the sound. Since every engine makes a specific sound, it is straightforward to identify the object. Databases of unique engine sounds are part of what is known as acoustic intelligence or ACINT. Another use of passive sonar is to determine the target's trajectory. This process is called target motion analysis (TMA), and the resultant "solution" is the target's range, course, and speed. TMA is done by marking from which direction the sound comes at different times, and comparing the motion with that of the operator's own ship. Changes in relative motion are analyzed using standard geometrical techniques along with some assumptions about limiting cases. Passive sonar is stealthy and very useful. However, it requires high tech electronic components and is costly. It is generally deployed on expensive ships in the form of arrays to enhance detection. Surface ships use it to good effect; it is even better used by submarines, and it is also used by airplanes and helicopters, mostly to a "surprise effect", since submarines can hide under thermal layers. If a submarine's commander believes he is alone, he may bring his boat closer to the surface and be easier to detect, or go deeper and faster, and thus make more sound. Examples of sonar applications in military use are given below. Many of the civil uses given in the following section may also be applicable to naval use.

Торпеды

Современные торпеды обычно оснащаются активным/пассивным гидролокатором. Он может использоваться для самонаведения непосредственно на цель, но также применяются торпеды, наводящиеся по следу. Ранним примером акустического самонаводящего устройства была торпеда Mark 37. Средства противодействия торпедам могут быть буксируемыми или свободно плавающими. Ранним примером стало немецкое устройство Sieglinde, а Bold – химическое средство. Широко используемым американским устройством был буксируемый AN/SLQ-25 Nixie, в то время как мобильный подводный симулятор (MOSS) представлял собой свободно плавающее устройство. Современной альтернативой системе Nixie является система защиты надводных кораблей от торпед S2170, разработанная Королевским военно-морским флотом Великобритании.

Шахты

Мины могут быть оснащены гидролокатором для обнаружения, локализации и идентификации необходимой цели. Примером является мина CAPTOR.

противоминные меры

Миноискательный сонар (MCM), иногда называемый "сонаром для обнаружения мин и препятствий (MOAS)", – это специализированный тип сонара, используемый для обнаружения небольших объектов. Большинство MCM-сонаров устанавливаются на корпусе судна, но некоторые типы имеют конструкцию с буксируемой антенной (VDS). Примером MCM-сонара, установленного на корпусе, является тип 2193, а системы SQQ-32 для поиска мин и тип 2093 – конструкции VDS.

Подводная навигация

Подводные лодки полагаются на гидролокацию в большей степени, чем надводные корабли, поскольку они не могут использовать радар под водой. Гидролокационные антенны могут быть установлены на корпусе или буксироваться. Информация о типичных комплектациях приведена в и .

Подводная связь

Специальные гидролокаторы могут быть установлены на кораблях и подводных лодках для подводной связи.

Сонар перехвата

Это сонар, предназначенный для обнаружения и определения местоположения сигналов от враждебных активных гидролокаторов. Примером является гидролокатор типа 2082, установленный на британских кораблях.

Эхозвук

Эхолотирование — это процесс, используемый для определения глубины воды под судами и лодками. Являясь типом активного гидролокатора, эхолотирование заключается в передаче акустического импульса непосредственно вниз к морскому дну и измерении времени между отправкой импульса и возвращением эхо-сигнала после отражения от дна. Акустический импульс излучается преобразователем, который также принимает отраженный сигнал. Глубина вычисляется путем умножения скорости звука в воде (в среднем 1500 метров в секунду) на время между излучением и возвратом эхо-сигнала. Важность подводной акустики для рыболовства привела к разработке других акустических приборов, работающих по схожему принципу с эхолотами, но получивших другие названия из-за небольшого отличия в их функциональности.

Местоположение сети

Сетевой эхолот – это эхолот с преобразователем, установленным на кронштейне сети, а не на дне судна. Тем не менее, для компенсации большего расстояния между преобразователем и блоком отображения информации, чем в обычном эхолоте, необходимо внести ряд усовершенствований. Существует два основных типа. Первый – кабельный, в котором сигналы передаются по кабелю. В этом случае требуется кабельная лебедка для вытягивания, спуска и укладки кабеля на различных этапах работы. Второй тип – беспроводной сетевой эхолот, например Marport Trawl Explorer, в котором сигналы передаются акустически между сетью и гидрофоном-приемником, установленным на корпусе судна. В этом случае кабельная лебедка не требуется, но необходима сложная электроника как в преобразователе, так и в приемнике. Отображение информации на сетевом эхолоте показывает расстояние от сети до дна (или поверхности), а не глубину воды, как в случае с эхолотом, имеющим преобразователь, установленный на корпусе. Закрепленный на кронштейне сети, обычно виден нижний трос, что дает представление об эффективности работы сети. Также можно увидеть рыбу, попадающую в сеть, что позволяет вносить точные корректировки для максимального улова. В других видах рыболовства, где важен объем улова в сети, датчики улова устанавливаются в различных точках на мешке сети. По мере заполнения мешка сети эти датчики улова срабатывают последовательно, и эта информация передается акустически на мониторы на мостике судна. Капитан, основываясь на этих данных, принимает решение о подъеме сети. Современные версии сетевых эхолотов, использующие многоэлементные преобразователи, функционируют больше как сонары, чем как эхолоты, и отображают срезы области перед сетью, а не только вертикальный вид, который использовали первые сетевые эхолоты. Сонар – это эхолот с направленной способностью, который может отображать рыбу или другие объекты вокруг судна.

The net sounder is an echo sounder with a transducer mounted on the headline of the net rather than on the bottom of the vessel. Nevertheless, to accommodate the distance from the transducer to the display unit, which is much greater than in a normal echo sounder, several refinements have to be made. Two main types are available. The first is the cable type in which the signals are sent along a cable. In this case, there has to be the provision of a cable drum on which to haul, shoot and stow the cable during the different phases of the operation. The second type is the cable less net sounder – such as Marport's Trawl Explorer – in which the signals are sent acoustically between the net and hull mounted receiver hydrophone on the vessel. In this case, no cable drum is required but sophisticated electronics are needed at the transducer and receiver. The display on a net sounder shows the distance of the net from the bottom (or the surface), rather than the depth of water as with the echo sounder's hull mounted transducer. Fixed to the headline of the net, the footrope can usually be seen which gives an indication of the net performance. Any fish passing into the net can also be seen, allowing fine adjustments to be made to catch the most fish possible. In other fisheries, where the amount of fish in the net is important, catch sensor transducers are mounted at various positions on the cod end of the net. As the cod end fills up these catch sensor transducers are triggered one by one and this information is transmitted acoustically to display monitors on the bridge of the vessel. The skipper can then decide when to haul the net. Modern versions of the net sounder, using multiple element transducers, function more like a sonar than an echo sounder and show slices of the area in front of the net and not merely the vertical view that the initial net sounders used. The sonar is an echo sounder with a directional capability that can show fish or other objects around the vessel.

ROV и UUV

Маленькие гидролокаторы были установлены на дистанционно управляемые аппараты (ROV) и беспилотные подводные аппараты (UUV) для обеспечения их работы в условиях плохой видимости. Эти гидролокаторы используются для обзора пространства перед аппаратом. Система долгосрочной разведки мин – это UUV, предназначенный для задач противоминной борьбы (МКМ).

Местонахождение транспортного средства

В воздушных судах устанавливаются сонары, функционирующие как маяки, для определения их местоположения в случае аварийной посадки в море. Для определения местоположения могут использоваться сонары с короткой и длинной базовой линией, например, LBL.

Протез для слабовидящих

В 2013 году изобретатель в США представил костюм "чувство паука", оснащенный ультразвуковыми датчиками и системой тактильной обратной связи, который предупреждает пользователя о приближающейся опасности, позволяя ему реагировать на нападающих даже с завязанными глазами.

Оценка биомассы

Обнаружение рыбы и других морских и пресноводных организмов, а также оценка их индивидуальных размеров или общей биомассы с использованием методов активной гидролокации. Звуковые импульсы отражаются от любого объекта, имеющего плотность, отличную от плотности окружающей среды. Это относится к рыбе, и в особенности – к заполненному воздухом плавательному пузырю у рыбы. Эти эхосигналы предоставляют информацию о размере, местоположении, численности и поведении рыбы. Это особенно эффективно для рыб с плавательным пузырем (например, сельди, трески и пикши), и менее эффективно для рыб, у которых его нет (например, акул, скумбрии и камбалы). Данные, полученные из толщи воды, обычно обрабатываются иначе, чем данные об обнаружении объектов на дне или на поверхности, и для обработки этого типа данных может использоваться специализированное программное обеспечение.

Обнаружение утечки газа с морского дна

Пузырьки газа могут вытекать из морского дна или вблизи него из множества источников. Они могут быть обнаружены как пассивными, так и активными (красными) и пассивными (желтыми) системами соответственно. [[Файл:Seeps.png|thumb|upright=1.25|Активное (красное) и пассивное (желтое) сонарное обнаружение пузырьков из морского дна (естественные просачивания и утечки CCSF) и газопроводов, взято из источника]. Количественная оценка объема утечки газа является сложной задачей, и хотя оценки можно получить с помощью активного и пассивного сонара, важно подвергать сомнению их точность из-за допущений, заложенных в процесс оценки на основе данных сонара.

Синтетический аппертурный сонар

В лаборатории было создано несколько синтетических апертурных сонаров, и некоторые из них применяются в системах траления и поиска мин. Объяснение принципа их работы приведено в статье «Синтетическая апертурная сонарная система».

Параметрический сонар

Параметрические источники используют нелинейность воды для генерации разностной частоты между двумя высокими частотами. Формируется виртуальная фазированная решетка с концевым излучением. Такой проектор обладает преимуществами широкой полосы пропускания, узкой диаграммы направленности, и при полной разработке и тщательных измерениях не имеет выраженных боковых лепестков: см. Параметрическая решетка. Его главный недостаток – очень низкий КПД, всего несколько процентов. П. Дж. Вестервельт обобщает существующие тенденции.

Сонар в инопланетном контексте

Использование как активного, так и пассивного сонара было предложено для различных внеземных сред. Например, на Титане активный сонар можно было бы использовать для определения глубины его углеводородных морей, а пассивный – для обнаружения метановых водопадов. Предложения, не учитывающие существенные различия между земными и внеземными условиями, могут привести к неверным результатам измерений.

Влияние на рыбу

Низкочастотный сонар может вызывать небольшое временное изменение порога слышимости у некоторых рыб.

Частоты и разрешения

Частоты сонаров варьируются от инфразвуковых до свыше мегагерца. Как правило, низкие частоты имеют большую дальность, а высокие частоты обеспечивают лучшее разрешение и меньший размер при заданной направленности. Для достижения разумной направленности частоты ниже 1 кГц обычно требуют больших размеров, как правило, реализуемых в виде буксируемых антенных решеток. Низкочастотные сонары обычно определяются как 1–5 кГц, хотя некоторые военно-морские флоты относят к низким частотам и диапазон 5–7 кГц. Средние частоты определяются как 5–15 кГц. Другая классификация считает низкими частоты ниже 1 кГц, а средними – от 1 до 10 кГц.

Общая библиография

Хакманн, Виллем. Поиск и удар: Сонар, противолодочная война и Королевский флот 1914–1954. Лондон: Канцелярское издательство Ее Величества, 1984. Хакманн, Виллем Д. "Исследования сонара и военно-морского боя 1914–1954: тематическое исследование науки XX века" Исторические исследования в области физических и биологических наук, 16(1) (январь 1986) 83–110. Урик, Р. Дж. (1983). Принципы подводного звука (3-е издание). Лос-Альтос: Peninsula Publishing.