The Radio Network that Allowed Communication with Submarines

https://interestingengineering.com/the-radio-network-that-allowed-communication-with-submarines

Антенная система, которая позволяла общаться с подводными лодками

By  Trevor English March 21, 2020.

Что делать, когда вам необходимо пообщаться с командой из 50 моряков, погруженных в подводную лодку в неизвестном месте мирового океана? Это было сложным вопросом для руководителей военно-морских сил во время Второй мировой войны.

Радиоволны не могут легко проникать через соленую воду, а это означает, что для связи с экипажем подводной лодки субмарине необходимо подняться на поверхность и развернуть антенну. Это было очевидным решением, но оно превращало ранее скрытую подводную лодку в видимую цель.

 Инженеры, которым было поручено найти более подходящее решение, вскоре обнаружили, что радиоволны с низкими частотами, около 10 кГц, могут проникать в соленую воду на глубину до 20 метров. Они поняли, что если приёмопередатчики на подводных лодках перевести на эти частотные диапазоны, то появится возможность связаться с командованием на суше.

Проблема этой идеи заключалась в том, что для создания и передачи радиоволн низкочастотного диапазона требовались большие антенны. Чем ниже частота радиопередачи, тем длиннее и крупнее должна быть антенна. В диапазоне частот ниже 30 кГц, который подходил для подводной связи, длина волны составляет 10 километров и более.

Нацистские инженеры, стремящиеся обеспечить связью свой флот подводных лодок, спроектировали антенную систему Goliath в Saxony-Anhalt, Germany. После окончания строительства она работала во время Второй мировой войны и имела мощность передатчиков до 1000 киловатт. Для сравнения, это эквивалентно энергопотреблению 500 средних американских семей.

Радиопередатчик регулярно передавал на частотах от 15 кГц до 25 кГц. Он был достаточно мощным, чтобы его сигналы могла принять любая немецкая подводная лодка, расположенная в любой точке земного шара, на глубине до 20 метров. Единственное место, где связь была затруднена, это глубокие норвежские фьорды.

В антенной системе Goliath использовались зонтичные антенны. Это были по существу массивные антенные вышки, которые были опутаны километрами парящих проводов, отходящих от мачты. Они не только помогали поддерживать антенные башни, но также являлись частью самой антенны. 350 километров. Goliath имел впечатляющую эффективность 50% на частоте 15 кГц и 90% на 60 кГц. Эта массивная антенная площадка, несомненно, была ключевым стратегическим инструментом, который использовался германским флотом для связи с подводными лодками.

В общей сложности в системе использовались три мачты высотой 210 ​​метров, расположенные треугольником. Вокруг системы были проложены кабели общей протяженностью

После окончания войны  Советы демонтировали Goliath и отправили его в Россию, где он был возведен под Москвой. Сегодня одна из старых вышек все еще работает, передавая низкочастотные сигналы для подводных лодок и сигналы точного времени.

Преимуществом низкочастотных волн, которое подчеркивало использование передатчика Голиафа, является тот факт, что низкочастотные волны с частотой менее 50 кГц могут проникать в океанские глубины примерно на 200 метров. По мере увеличения длины волны глубина проникновения становится больше.

Большинство сверхдержав в мире до сих пор используют ту или иную форму этой низкочастотной передачи для связи с подводными лодками и подводными судами. Атомные подводные лодки Royal Navy, дислоцированные вокруг Великобритании, слушают частоту 198 кГц для приказов на запуск своих баллистических ракет. США создали неую систему, называемую Ground Wave Emergency Network (GWEN). Она работала в диапазоне от 150 до 175 кГц вплоть до 1999 года, когда спутники значительно превзошли эффективность LF-сети.