Вера Голубева
Загадка подводной лодки
До самого окончания второй мировой войны это для многих оставалось загадкой. Друзья и знакомые кандидата биологических наук Николая Звягина показывали друг другу газету, удивленно пожимали плечами и говорили:
— Читали? Это поразительно!
— Просто непонятно! Ихтиолог, и вдруг орден Красного Знамени за усовершенствование в области судостроения.
— Может быть жабры какие-нибудь для кораблей придумал?
— Что бы он ни придумал, все мы рады за него!
Вероятно, я тоже не могла бы понять, за что биологу Звягину дали боевой орден. Но мне случилось присутствовать на докладе Звягина в одном из научных обществ Ленинграда и побеседовать с ним по окончании доклада. С его разрешения я хочу поделиться содержанием разговора и прослушанного доклада с моими читателями
В конце тридцатых годов молодой аспирант Николай Звягин впервые ступил на палубу большого морского судна. Николаю предстояло путешествие на один из новых рыбозаводов. Он, ихтиолог, больше всего до этого занимавшийся ископаемыми породами рыб, должен был ознакомиться с современными методами лова рыбы, посмотреть, как она ведет себя в океане.
Осматривая новый пароход, Звягин особенно заинтересовался его совершенными навигационными приборами. Под конец осмотра капитан проводил его в изолированный от всяких посторонних шумов пост гидроакустика и сказал:
— А эта каюта представляет для вас особый интерес. Отсюда мы, если можно так выразиться, смотрим под водой ушами. Вы, конечно, знаете, что на современных кораблях многих стран установлены подводные звукоуловительные аппараты. С их помощью вы можете, например, вовремя услышать в тумане шум винтов приближающегося корабля и предупредить столкновение.
— Как же вы узнаете направление, по которому приближается корабль? — спросил Звягин.
Капитан приложил палец поочередно к обоим ушам и ответил:
— Совершенно так же, как мы своим слухом узнаем направление, откуда доносится до нас звук. Два уха, расположенные по обе стороны головы, дают нам возможность ориентировки. Гидрофоны также расположены по обоим бортам.
Капитан пригласил гостя сесть на место гидроакустика и включил аппаратуру.
— Слушайте, — сказал он, протягивая пару наушников.
Звягин надел наушники и спустя полминуты начал улавливать разнообразные шумы. Что они означали, ему было совершенно непонятно. Здесь был, вероятно, и шум прибоя и звуки гребных винтов проходивших мимо моторных лодок, буксирных пароходов и катеров.
— Ничего не понимаю, — сказал, наконец. Звягин.
— Привыкнете, будете разбираться. Я вам дам в помощь судового специалиста по этим делам. Он вас научит.
С этого дня Звягин почти ежедневно посвящал час или два выслушиванию подводных шумов. Он научился различать шумы, производимые судами разных типов, прибоем, проплывающими акулами, дельфинами и косяками неизвестных рыб.
Найдя в судовой библиотеке книжку по акустике, он принялся за ее изучение.
Из этой книги он узнал, что насколько воздух прозрачен для света, настолько вода прозрачна для звука. В воде звук распространяется со скоростью 1430 метров в секунду — почти в пять раз быстрее чем в воздухе. Источник звука мощностью в 100 киловатт был бы слышен в воздухе за 15 километров, в то время как в воде источник звука мощностью всего в один киловатт слышен на расстоянии 30–40 километров. Способность воды к передаче звука выше способности воздуха в двести-триста раз.
Тон звука зависит от частоты колебаний его источника. Чем выше тон звука, тем больше частота возбуждающих его колебаний. Человеческое ухо улавливает звуки с частотой от шестнадцати колебаний до двадцати тысяч колебаний в секунду. Многие шумы состоят из звуков различных частот. Например, шум гребных винтов и другие корабельные шумы состоят из звуков с частотами от трехсот до тысячи пятисот колебаний в секунду.
В океанах и морях на глубине уже сорока метров господствуют вечные сумерки. По наблюдениям биолога Биба, спускавшегося на глубину девятисот метров у Бермудских островов в Атлантическом океане, на шестистах метрах царит полная темнота. Можно предполагать, что рыбы, живущие на таких глубинах, в погоне за добычей ориентируются главным образом слухом, так как свечение, присущее глубинным рыбам, вряд ли заметно на дальнем расстоянии.
Слуховой аппарат человека улавливает звуки через посредство жидкости, содержащейся в лабиринте уха Рыбу омывает жидкость — вода — со всех сторон. Поэтому весьма возможно, что звук она ощущает или всем своим телом, или какой-нибудь наружной его частью.
По мнению некоторых советских ученых, рыба воспринимает звуки с помощью боковой линии, проходящей вдоль ее тела от хвоста до головы. Другие полагают, что ушами рыбе служат усы. Вопрос этот пока не совсем ясен.
Вернувшись из путешествия на рыбные промыслы, Звягин продолжал свои наблюдения. Научно-исследовательские суда, на которых ему приходилось плавать, он оборудовал наиболее совершенными гидрофонами. Начав исследования с Балтики, он последовательно побывал в Белом и Баренцевом морях, в Черном и Каспийском, на Волге, Оби, Енисее и в Охотском море. С помощью записывающих приборов он фиксировал наиболее интересные звуки и сочетание звуков. Подводные шумы постепенно раскрывали перед ним свои тайны.
Звягин теперь знал, что лещ при передвижках издает своим хвостом и телом звуки йе-йе-йе; много лещей звучат вроде ройе-ройе-ройе, сардины — уу-ап, уу-ап, уу-ап, кильки — м-м-м. Перемещающийся косяк кильки издает звук, напоминающий шорох ветвей. Волнение затрудняет прослушивание рыбы. Распространению звука в воде препятствуют неровности дна, обилие в толще воды планктона (мелких растительных и животных организмов) и слой резкого изменения температуры и солености воды.
Накапливая постепенно материал наблюдений, Звягин поставил своей целью предоставить в распоряжение рыбной промышленности надежное средство для разведки промысловых косяков рыбы. Он уже собрался проверить некоторые свои выводы на практике в Баренцовом море, как вдруг разразилась война. Мурманский траловый флот встал на прикол. Дальнейшие работы пришлось временно прекратить.
Вскоре Мурманск был отрезан от Большой земли. Сообщение с ней поддерживалось отчасти по воздуху и главным образом морем через Архангельск. Весь Мурманск заговорил о подводных лодках, своих и неприятельских. То и дело передавались из уст в уста рассказы о героических подвигах советских подводников, об опасностях, которые им угрожают со стороны вражеских самолетов и быстроходных судов, снабженных чувствительными гидрофонами. Чтобы избежать преследования, подводным лодкам нередко подолгу приходилось отстаиваться, лежа на грунте или, если море слишком глубоко, лежа в слое температурного скачка.
Мало кому известные сведения по гидрологии морей вроде слоя скачка стали теперь общим достоянием. Оказывается, разница плотностей воды в слое скачка между верхним и нижним слоями воды порой так велика, что подводная лодка, используя известным образом свой запас пловучести, может лежать в нем, как на дне. Слой скачка поэтому получил у подводников название «жидкого грунта».
После приезда из Мурманска в Москву Звягин был направлен в помощь инженеру-кораблестроителю Гарину. Тот сообщил Звягину, что работает сейчас в области гидроакустики и занят решением вопроса, каким образом добиться бесшумного вращения в воде гребного корабельного винта. Опыты, которые он производил над моделями в гидродинамическом бассейне, однако, не дали пока положительных результатов.
Руководитель особого конструкторского бюро считал, что Звягин может использовать приобретенные знания для решения занимающей Гарина проблемы.
Как это часто бывает с учеными, занятыми решением какой-нибудь задачи, мысли Звягина возвращались к ней порой в самое неподходящее время. Часто в разговоре с сослуживцами взгляд его оставался пустым и невидящим, он только из вежливости старался показать, что слушает собеседника. Обиженный собеседник замолкал и уходил. Однажды Звягин ушел из столовой, не заплатив за обед, и вспомнил об этом только на следующий день. Нередко, идя по улице, он проходил мимо того дома, куда шел. Как это все ни странно, но для настоящего ученого такое состояние довольно обычно и, пожалуй, естественно. Главным в жизни для него становится занимающая его проблема, все остальное делается второстепенным.