Сувенир от дяди Сэма

[Hardsamson]

Человеческая память обладает рядом очень интересных свойств, которые позволяют извлекать из её дебрей порой весьма занятные сведения. На этот раз просмотр случайно попавшегося мне на глаза ролика из ютуба вызвал волну воспоминаний из уже далёкой моей юности.
И так ролик -

,

хочу предупредить: ролик длинный (2 часа), на английском языке и достаточно нудный - парень долго обсуждает несущественные вещи.
Мужик купил на Ебее(кто не знает - это не ругательство, а аукцион такой ) раритетную вещь, старый (1979 года изготовления) американский гидроакустический радиобуй предназначенный для постановки с борта самолета (чаще всего с Р3 Орион) путем сброса на парашюте. Абсолютно новое изделие, в заводской укупорке.
Примерно такой:

Вверху сам буй, посередине самолетный чехол, внизу транспортная упаковка. Видимо когда-то американский аналог нашего мичмана приватизировал его со складов US NAVY, а теперь его дети-внуки распродают невостребованное имущество.
И любопытствующий наш современник перед видеокамерой раскурочил этот буй на мелкие детали.
В своих комментариях он сетовал, что не знает, для чего служит, тот или иной узел изделия.
При этом багаж знаний мужика не позволял ему достоверно разобраться во многих технических решениях прибора.
И это не удивительно, для того чтобы знать устройство подобных очень специфических устройств, надо иметь
соответствующее образование и подготовку.
А теперь собственно история: Летом 1982 года от военной кафедры киевского Политехнического Института я проходил выпускную
практику на Северном Флоте в г. Полярный на малом противолодочном корабле (МПК) проекта 1124 «Альбатрос» в дивизионе
Охраны Водного Района (ОВР) на выходе из Кольского залива. Про этот проект МПК очень много написано, поэтому на нем я заострять внимание не буду.
А специфика службы заключалась в том, что надо было следить за американскими кораблями – разведчиками (шпионами), которые разными техническими
средствами пытались следить (к сожалению, порой весьма успешно) за советскими подводными лодками с ядерным оружием еще на выходе из баз.
Одним из довольно эффективных средств поиска и обнаружения подводных лодок (ПЛ) было применение радио гидроакустических буйков.
Ели очень упрощенно - то это радио микрофон, погруженный на определённую глубину в заданном районе. А если установить много таких устройств на достаточно большом расстоянии друг от друга, то можно отслеживать все перемещения источников подводного шума в заданном районе. Это называется гидроакустический барьер. Гидроакустические буи имеют автономные источники питания, как правило, водоналивные батареи на основе магния, которые начинают вырабатывать электроэнергию при попадании в морскую воду, и, следовательно, ограниченное время действия (от 4 часов до нескольких суток для данного типа устройств). При этом время хранения батареи в сухом состоянии может достигать нескольких десятков лет. Вот такой буй и попал мне в руки во время прохождения практики. Причем, мне удалось его вывезти в Киев и дома спокойно разобраться с его устройством. Есть очень большое разнообразие гидроакустических автономных погружаемых устройств, начиная от самых простых и относительно дешевых ненаправленных радиогидрофонов, и заканчивая дорогущими шпионскими станциями, которые могут дистанционно управляться и месяцами писать на магнитофон шумы всех проходящих мимо объектов. А потом, подвсплыв, выпустить антенну и выдать на спутник в ускоренном масштабе времени всю информацию за заданный период. Как пример такого устройства можно привести кадры из советского художественного фильма «Операция Альфа» 1990г, где рассказывается про борьбу советских морских пограничников с такими буями. На самом деле был показан советский буй, но с надписями на английском. На кадре видно как наши доблестные пограничники подходят к нарушителю границы в момент передачи данных с подвсплывшего буя по радиоканалу:

 А вот его размеры на фоне аквалангиста:

 

В нашем  же случае применялся  самый простой ненаправленный   радиогидроакустический буй-микрофон,  который «вороги» просто бросали в воду с борта надувной моторной лодки.  У меня чудом сохранилась очень некачественная фотография этого процесса, снятая втихаря  от особистов и замполитов нашими матросами во время слежения за супостатом в Баренцевом море:

 

Американский корабль-шпион  LST-1197  USS “Barnstable County” или просто Каунти, как его называли наши матросы, в 1982 году осуществлял миссию «Дымчатый Топаз» как я узнал гораздо позже на сайте  ветеранов этого американского  корабля. Основной целью этой миссии  был  поиск и обнаружение советских подводных  лодок, в основном стратегических ракетоносцев. При этом очень широко использовались различные гидроакустические средства, включая и барьеры из гидроакустических буйков. Такой барьер из 31-го буйка два цветных матроса  на  надувном «Зодиаке» могут руками поставить за полчаса, чуть ли не перекрыв весь Кольский залив.

Вот так выглядела  именно эта надувная лодка в 1982 году ( снимок с сайта ветеранов корабля LST1197):

 

А наши доблестные моряки пытались сорвать это безобразие путем вылавливания обнаруженных буёв огромными сачками прямо с борта корабля.  При этом  особистом немедленно отрезался  обычными кусачками гидрофон от кабеля, идущего к передатчику.  Особист  с  чувством выполненного долга удалялся с гидрофоном в свою каюту, а остальной хабар делили между собой  «ловцы жемчуга».  При очередном дележе выловленного,  полностью комплектный буй (только без гидрофона),   достался моему однокашнику,  проходившем практику на однотипном корабле.  Он смог убедить местного  офицера-гидроакустика, что такой раритет будет очень нужен как наглядное пособие на военной кафедре КПИ.  А однокашник, в свою очередь,  передал его мне с условием, что внутренности я могу использовать,   как мне заблагорассудится. При этом  корпус с поплавком - антенной я должен был  передать на нашу КПИ-шную военную кафедру в качестве учебного пособия.

В отличие  от авиационного буйка  который был показан  на ютубовском ролике тот, что попал ко мне в руки, был предназначен для ручной постановки, имел  меньшие размеры и упрощенную конструкцию. В нем отсутствовала парашютная система, корпус был изготовлен из серой пластмассы в отличие от  алюминиевого авиационного. Внешний вид  напоминал два сцепленных торцами  дешевых  китайских термоса.   Устройство стабилизации глубины гидрофона имело более простую конструкцию,  и кроме того, был весьма оригинальный механизм достижения заданной глубины ( об этом далее).  По приезду  из Полярного в Киев я на  даче моих родителей  начал примерно как на ютубовском  ролике курочить вражеское изделие. Первым делом я рассоединил половинки корпуса. В нижней была одна бухта зеленого  тоненького провода и, в то же  время мне  непонятно для чего вторая бухта,  навитого на резиновую трубку, очень похожую на велосипедный ниппель,  черного тоненького провода.

Примерно такая(скриншот из ютубовского ролика): 

 

 

Кусок этого черного кабеля у меня сохранился до сих пор. Внутри пластиковой оболочки кабеля находятся две жилы омеднённой стальной проволоки. Теперь я знаю, для чего применялся навитый на резиновом шнуре кабель. Это компенсатор волнения моря, ведь гидрофон должен оставаться на заданной глубине, а передатчик болтается на поверхности. Когда на поплавок накатывается волна резинка растягивается, а когда происходит отток волны резинка сжимается,   позволяя таким образом гидрофону оставаться на заданной глубине. Если не предпринять мер по компенсации длины кабеля от волнения моря, то резко увеличатся акустические помехи от дёргания гидрофона по глубине и при сильных порывах ветра кабель вообще может оторваться.

Во время разборки буйка я вначале побаивался срабатывания самоликвидатора взрывного  типа, но потом до меня дошло, что если бы он был в этой модели, то умельцы-радиолюбители на Кольском полуострове уже бы дано наступили бы  на эти грабли и нас бы предупредили  или вообще изделие не дали бы. Но самоликвидатор все-таки был, но очень мирный. Это всего лишь отверстие на корпусе верхней (надводной) части буйка, закрытое тонкой пластинкой из легкорастворимого в воде металла. По прошествии определенного времени металл  в море растворяется, внутрь попадает вода  и буй тонет. Дешево и сердито.

Далее я отсоединил водоналивную батарею, примерно такую:

 

и меня очень заинтересовал вопрос -  а живая ли она?  Я взял тазик, наполнил его слегка подсоленной водой и опустил в него батарею. Через желтый пористый материал батарея наполнилась водой и произошло чудо. Вольтметр, подключенный к проводам батареи,  показал около 20-ти вольт.   Далее я подключил  к батарее автомобильную лампочку (от КАМАЗА)24В 20Вт  и она довольно ярко горела примерно 10 часов! Меня это т факт очень впечатлил. Ведь буй вначале болтался в море, затем его выловили наши доблестные военморы, а потом он почти месяц  пролежал в тайнике на нашем корабле. И, наконец, спустя еще неделю в руках любопытного естествоиспытателя батарея дала ток и достаточно долго проработала. Я такого не ожидал. Вот тебе и SPARTON  ELECTRONICS! Но к концу эксперимента корпус  батареи  как бы расклеился  и батарея деформировалась. Дальнейшие раскопки дебрей буя привели к обнаружению капюшоно – образного поплавка, напоминавшего шляпу-треуголку,  или упаковку для молока «тетрапак» примерно такую, только темно-зеленого цвета:

  И внутри верхней части я обнаружил две прямоугольные платы с электроникой, а межу ними непонятный механизм  с двумя баллончиками, очень напоминавшими баллончики с углекислотой от древних сифонов для газированной воды (кто помнит) или баллончики от пневматических пистолетов.

На ютубовском ролике есть видео точно таких же баллончиков с механизмом активации. Только расположение этого механизма там горизонтальное, а в моем случае они стояли вертикально, между двумя платами электроники. Это объяснить очень просто – диаметр корпуса моего буйка был  меньше,  и  механизм с баллонами  можно было установить только в вертикальном положении.   Скриншот это механизма авиа буйка из того же ролика:

 

Баллоны эти нужны были для наполнения поплака-треуголки газом и придания верхней части положительной плавучести. Что бы буй не утонул раньше времени.  Главное отличие в конструкции ударного механизма(которое накалывает баллоны) моего изделия и того что показано на фото  это узел управления спусковой пружиной. В этом устройстве пружина освобождается путем пережигания проволочки внутри  пускового цилиндра по команде от электроники, а в моем случае это был обыкновенный резистор на 0.125Вт (типа МЛТ 0,125) который пережигался током от батареи через тиристор. К сожалению 40 лет назад я не додумался сделать фото всех этих устройств. Разбираясь,  как это все работает,  я ощущал себя как герои фильма «Аллегро с Огнем», которые разоружали немецкие донные магнитные  мины под Севастополем в 1941 году. Но,  меня никто не заставлял, было просто очень интересно прикоснуться к современным на то время технологиям «вероятного противника».  Ведь я был хоть и «пиджаком», но все же офицером-гидроакустиком и мне судьба дала шанс хоть чуть- чуть  познакомиться с тем, чем нас могли бы сильно  и больно бить.

 

На одной плате был собран собственно передатчик, он лет 10 у меня валялся в хламе, а в начале 90-х я его поменял одному товарищу на математический сопроцессор 8087 для своей РС-XT машинки,  чтобы быстрее работали   программы ОРКАД и ПИСИСПАЙС.  У меня только чудом  сохранилась  схема этого передатчика,  собственноручно снятая с платы. Причем все резисторы имели цветовую маркировку, разбираться с ней у меня тогда желания не было,  поэтому их номиналы на схеме  не указаны. Схему я нашел в одном из своих старых архивов. Рисовалось тогда от руки,  но в принципе все понятно.

 Скан схемы передатчика:

 

 

Я хоть и не специалист в области радиопередающих устройств, но схема достаточно простая и понятная. Первый каскад  - это задающий генератор с кварцевой стабилизацией частоты и частотным модулятором   на варикапе.  Второй каскад работает в линейном режиме , а третий и четвертый каскады в режиме класса С  с  умножением частоты. Умножение частоты позволило сделать приемлемую девиацию частотной модуляции кварцевого  генератора. Классика. Монтаж,  типы катушек полностью совпадают с тем,  что  изображено на скриншоте ютубовского ролика, за исключением  геометрического вида плат. В моем случае плата была прямоугольной, а на самолетном варианте плата имела форму круга:

 

 

В отличии от самолетного варианта,  в моем на транзистор выходного каскада  2N3553 был установлен радиатор  типа ромашка, как на этом более старом буйке из музея Черноморского Флота в Севастополе:

 

 

 

На фото  этот транзистор  с радиатором виден слева на краю платы  между двумя белыми катушками.

 При включении передатчика на эквивалент нагрузки в виде  самолетной лампочки 28В 2Вт она довольно ярко светилась. И это через конденсатор  емкостью 15 пФ! Яркое свечение лампочки позволило сделать вывод, что мощность передатчика была между 1 и 2Вт.   

 На второй плате была собрана схема порогового устройства и автоматики заданной глубины. Пороговое устройство необходимо для того, чтобы включать передатчик только при уровне сигнала с гидрофона превышающем некую величину. Обычно эта величина задается типом искомых целей. Например,  акустический  сигнал от дизельной подводной лодки на малом ходу в разы меньше чем сигнал от атомохода с его циркуляционными насосами и турбозубчатым агрегатом. Не даром американцы наши подводные лодки  с 16-ю стратегическими ракетами на борту проекта 667А(Азухи в простонапродье) за их повышенную шумность  называли «ревущими коровами». Я сам однажды, сидя на  гидроакустической вахте на станции «Аргунь» в режиме шумопеленгования,  слышал сигнал от шедшей в надводном положении «Азухи». Этот рёв запомнился мне на всю жизнь. Его невозможно перепутать ни с чем.

   К сожалению схемы второй платы я не делал, мне это было почему-то не очень интересно.  Я её просто распаял на детали, а жаль. Пороговое устройство было сделано на  сдвоенном операционном усилителе МС 1458 и транзисторном ключе, который подавал питание на передатчик при превышении сигнала с гидрофона выше определённого уровня. Более интересным  и остроумным мне показалось устройство фиксации нижней части буйка на заданной глубине. Оно представляло собой генератор и счетчик на КМОП микросхемах с переключателем отводов от разных выходов счетчика. Другими словами это было цифровое реле времени. На корпусе верхней части буйка под герметичной пробкой был установлен переключатель на три положения. Если мне память не изменяет, то на 10 , 30 и 60 футов.  Переключатель был очень похож как на авиационном буйке:

 

Под подпружиненном белым штырем стоят золоченые ламели прямо впаянные в плату. Одна длинная  общая и три коротких подключенных к разным выходам счетчика. При попадании буйка в воду батарея начинает давать ток, счетчик начинает работать, и при появлении сигнала на заданном выходе счетчика срабатывает механизм  наполнения газом поплавка с двумя баллонами (показан выше). При этом надувается поплавок, расстыкуются обе части буйка, из нижней части выталкивается стабилизатор глубины с гидрофоном. Нижняя часть буйка остается на этой глубине, а верхняя  всплывает на поверхность. Зная скорость  свободного погружения буйка в воде  нетрудно рассчитать время работы реле (частоту генератора и коэффициент деления счетчика) для разных глубин. Просто,  надежно и эффективно. На предыдущих версиях буйков эту задачу решали аналоговыми методами.

Еще при просмотре ролика я вспомнил про контрольный разъем, точнее его конструкцию.

 

 

На этом фото он представляет собой семиштырьковую ламповую панельку с воткнутыми проволочными перемычками. В моем случае была точно такая же панелька, только вместо перемычек стояла фабричным образом сделанная заглушка. Разъем позволял подать питание на буй, включить передатчик на эквивалент антенны, подать низкочастотный сигнал на модулятор и посмотреть напряжения в некоторых точках схемы. Нашлось применение старым ламповым панелькам. Дешево и сердито. Для одноразового устройства это очень хорошее решение.  У нас бы начали ставить дорогущий разъем типа РС-7 с золочеными контактами, боясь как бы не вжарил военпред за вольнодумство.   Разъем к антенне – самый обычный тюльпан как в массовой аудиотехнике. Вообще меня поразил в этом устройстве выбор комплектующих. Обычные детали коммерческого диапазона температур, крепеж - саморезы по пластмассе, провода между платами самые обычные многожильные (никаких МГТФов). Все сделано для обеспечения максимальной дешевизны устройства, но не в ущерб надежности. Где нужно были примерены  достаточно экзотические материалы.

Судьба этого устройства оказалась неожиданной.

Как мы и договаривались, выпотрошенный буй я отнес на военную кафедру. Наши отцы-командиры-преподаватели  вначале удивились тому,  как это нам удалось приволочь такую диковину  в Киев. Затем похвалили и сказали, что это будет очень полезным  наглядным пособием. Потом я узнал, что буй был передан в киевский институт Гидроприбор,  который занимался такой же тематикой,  для изучения. Мне сказали, что передали все мои данные   гидроприборовцам,  и если потребуется,  то они со мной свяжутся. Но к счастью со мной так и никто не связался. И я потихоньку начал забывать об этой истории. А тут возник ролик из ютуба,  и я воочию увидел железки, которые не видел сорок лет и в голове как будто включили видеомагнитофон. Вот я и  решил поделиться воспоминаниями о достаточно редких  и специфических вещах.