Szumonamierniki na okrętach II RP

[tom]

To poszukiwanie OP za pomocą echosondy jest wg mnie mocno naciągane. Teoretycznie gwałtowna zmiana głębokości na graficznym wskaźniku urządzenia mogła oznaczać obcy OP poniżej okrętu, ale równie dobrze mógłby to być wrak, uskok dna, ławica ryb czy wreszcie błąd urządzenia.

No to problem widzimy podobnie - choć w przypadku "polowania" na wrogi OP często owa "zmiana" wystarczała, by podejrzany obiekt potraktować bombami głębinowymi choćby profilaktycznie.

[Mucha]

Panowie - czy dobrze rozumiem. Z waszych wypowiedzi rysuje się fakt - w warunkach września 39 roku, jedynymi jednostkami dysponującymi porządne urządzenia hydrolokacyjne były ORP Sęp i ORP Orzeł zdolne wykryć wrogi okręt z dystansu do 12 Mm. Reszta jednostek podwodnych jak i nawodnych mogła co najwyżej spróbować wykryć wrogi OP z dystansu nie przekraczającego max 2 Mm. Dobrze zrozumiałem?

[Miner]

To nie tak. Oddzielnie musisz rozpatrywać aparaty podsłuchowe (sonary pasywne), a inaczej oscylatory (sonary aktywne).
Z tego, co napisał JB wynika, że wg danych fabrycznych aparaty podsłuchowe na okrętach typu Orzeł zapewniały wykrycie szumów śrub okrętowych w zasięgu 8-12 Mm, a oscylatory Fassendena zainstalowane na wszystkich (?) oop wykrycie obiektu podwodnego w zasięgu do 2 Mm.
Oczywiście zdaję sobie sprawę, że w każdej symulacji, a tym bardziej w grze komputerowej, trzeba dokonywać uproszczeń, ale trzeba pamiętać, że zasięg urządzeń pasywnych będzie zależał głównie od poziomu szumów wykrywanej jednostki oraz poziomu szumów własnych, natomiast zasięg wykrycia za pomocą sonaru aktywnego będzie zależał głównie od powierzchni odbicia obiektu podwodnego. Obie wartości dodatkowo będą zależeć od aktualnej hydrologii morza, a możliwości oscylatora od częstotliwości sygnału, kształtu wiązki, itd.. Dlatego przyjmowanie, że wartości fabryczne, a nawet pojedyncze przykłady z faktycznego użycia sonarów, oddają rzeczywiste zasięgi wykrycia jednostek, jest bardzo dużym uproszczeniem problemu.

[Grzechu]

natomiast zasięg wykrycia za pomocą sonaru aktywnego będzie zależał głównie od powierzchni odbicia obiektu podwodnego.

A nie od mocy emitowanego sygnału?
(Pytam, bo fizyka daaawno temu już wyparowała mi z głowy, a i orłem nie byłem...)

[Miner]

Oczywiście, że zasięg sonaru aktywnego zależy od mocy emitowanego sygnału, ale jako że jest powiązana z częstotliwością, to ukryła się u mnie w tych "itd.".
A podkreśliłem czynniki zmienne i niezależne od parametrów technicznych sonarów, żeby pokazać złożoność problemu.

[Grzechu]

OK, rozumiem
Dziękuję za doprecyzowanie.

[Miner]

Odnośnie szumonamierników na okrętach typu Wilk. Aparaty typu Tuba Y były tak słabe, że lepiej odbierano szumy poprzez kadłub okrętu. Poza tym hydrofony zamontowane w przedniej części kadłuba stwarzały niebezpieczeństwo zaczepienia o ewentualne sieci przeciw okrętom podwodnym.

I jeszcze o sonarach pasywnych i aktywnych. Oscylatory Fassedena nie wskazywały dokładnego namiaru do celu, poza tym miały dużo mniejszy zasięg i jako urządzenia aktywne zdradzały obecność okrętu, dlatego używane były głównie do celów komunikacyjnych i nie mogły "zastąpić" braku szumonamierników.

[tom]

Tym bardziej należało się postarać, by ten brak jak najprędzej wyeliminować i zakup oraz montaż lepszych szumonamierników potraktować priorytetowo. To nie była błaha sprawa - jeśli te okręty miały w razie jakiejkolwiek wojny (wszystko jedno z kim) wykonywać zadania dwóch rodzajów (stawianie min i ataki na wrogie okręty i statki) to nie powinny być "upośledzone" w taki sposób - że 5 lat "były głuche" i nie wykrywały na czas przeciwnika (to zresztą narażało okręty i załogi - bo optyka to za mało). I koszty zakupu nowych okrętów nie usprawiedliwiają odkładania tej sprawy w nieskończoność, a przecież chyba zdawano sobie z tego sprawę, jak rola tego sprzętu rośnie z każdym rokiem, co było widać przy budowie OP w innych krajach.
Tak z ciekawości - ile czasu by zajęło zamontowanie aparatury podsłuchowej dla "Wilków" (mowa o montażu na okręcie z osobna) -tej przysłanej dopiero w lipcu 1939 r?
Z jednej strony wydaje się, że w tak napiętej sytuacji politycznej bano się już za to wziąć, ale z drugiej - gdy wcześniej GROM
poważnie uszkodził śruby na mieliźnie w Babich Dołach a potem oberwał w burtę od holownika "Kaper" - od razu wzięli się za remont niszczyciela w doku. Bo wydaje mi się, że już od marca 1939 r. - każda jednostka w doku "ryzykowała".

[crolick]

Na temat takich różnych Atlasów i Peryterów pisał w MSiO 1, 2-3 oraz 4/2011 kmdr por. Tadeusz Grzesikowski (był tam cykl 3 art. o ORP "Sęp"). Rzecz dotyczy numeru z kwietnia.
AJ

Peryfonów

Sonda ultradźwiękowa służyła do pomiaru głębokości (dziś używamy nazwy echosonda). Teoretycznie mogła zdradzać obecność okrętu, ale na małą odległość, bo wiązka skierowana jest pionowo do dna. Inaczej było z oscylatorem Fassendena, bo zdaje się, że był używany do tych samych celów, co dzisiejszy sonar. Poza tym mógł służyć do nadawania sygnałów ostrzegawczych.

Jak się nie mylę to należy rozróżnić 3 zasadnicze odmienne cele jaki stawiono dla urządzeń na oopp:
1/ stacje podsłuchowe (szumów)
2/ sondowanie w pionie i poziomie
3/ komunikacja ultradźwiękowa
Często urządzenia łączyły niektóre własności np. system Fessendena był sondą poziomą oraz umożliwiał komunikację ultradźwiękową, zaś peryfony Atlas Werke łączyły wszystkie 3 własności.
Ale np nazwa szumonamiernik odnosi się jedynie do pkt 1/ (mikrofony wachtowe etc), sondy ultradźwiękowe wysyłały sygnał i po czasie odbicia można było określić odległość do przeszkody podwodnej (albo dna, albo okrętu). Trzeba też pamiętać, że sondy "skanowały' około 10 do 20o horyzontu, a ich dokładność w określeniu kierunku wynosiła 5o, więc to sondowanie w poziomie to też mocno problematyczne było.
Natomiast oscylator był częścią zarówno szumonamierników, jak i sond i komunikacji ultradźwiękowych, a nie urządzeniem samym w sobie (przynajmniej na tyle wygląda to z opisów w dokumentach ) - ale kłócić się nie mam zamiaru.
Stąd też może brać się pewna konfuzja na ten temat

W 1938 roku zakupiono dwa hydrofony firmy Carpentier (16-mikrofonowe) dla budowanych we Francji okrętów podwodnych. Planowano zakupić jeszcze 6 dla okrętów Rzeczypospolitej, w tym dla "Wilków".

Hmm Carpentier produkował peryskopu i wg dokumentu z 22 sierpnia 1939 roku planowano zakupić 15 peryskopów tej firmy dla polskiej marynarki (pewnie dla 3 WILKÓW i 2 ORŁÓW mod). W piśmie z 26 kwietnia 1939 roku jest mowa o modyfikacji urządzeń US na WICHRZE i BURZY.

[Miner]

Jak się nie mylę to należy rozróżnić 3 zasadnicze odmienne cele jaki stawiono dla urządzeń na oopp:
1/ stacje podsłuchowe (szumów)
2/ sondowanie w pionie i poziomie
3/ komunikacja ultradźwiękowa
Często urządzenia łączyły niektóre własności np. system Fessendena był sondą poziomą oraz umożliwiał komunikację ultradźwiękową, zaś peryfony Atlas Werke łączyły wszystkie 3 własności.
Ale np nazwa szumonamiernik odnosi się jedynie do pkt 1/ (mikrofony wachtowe etc), sondy ultradźwiękowe wysyłały sygnał i po czasie odbicia można było określić odległość do przeszkody podwodnej (albo dna, albo okrętu). Trzeba też pamiętać, że sondy "skanowały' około 10 do 20o horyzontu, a ich dokładność w określeniu kierunku wynosiła 5o, więc to sondowanie w poziomie to też mocno problematyczne było.
Natomiast oscylator był częścią zarówno szumonamierników, jak i sond i komunikacji ultradźwiękowych, a nie urządzeniem samym w sobie (przynajmniej na tyle wygląda to z opisów w dokumentach ) - ale kłócić się nie mam zamiaru.
Stąd też może brać się pewna konfuzja na ten temat

No to teraz zamieszałeś.
Twój podział funkcjonalny jest w zasadzie słuszny, ale trzeba przede wszystkim pamiętać, że urządzenia hydroakustyczne wykorzystywane są w trzech różnych dziedzinach: nawigacji, łączności i obserwacji technicznej, a poszczególne urządzenia różnią się parametrami i przeznaczeniem.
Jeśli chodzi o urządzenia obserwacji technicznej (czyli hydrolokatory), to w urządzeniach pasywnych (aparatach podsłuchowych) do odbioru sygnału akustycznego wykorzystywano urządzenia odbiorcze określane jako hydrofony - link. W urządzeniach aktywnych do emisji i odbioru sygnału akustycznego służyły urządzenia nadawczo-odbiorcze, w których stosowano przetworniki wykorzystujące efekt piezoelektryczny lub magnetostrykcję (oscylatory Fassendena - link, peryfony firmy Atlas Werke). Odnośnie peryfonów, z opisu U-570:

The S-Gear is the German asdic and is manufactured by Electro Acoustic of Kiel (commercially as the Ultrameter) and by the Atlaswerke of Bremen (commercially as the Periphone).
It consists of a combined Magneto Striction transmitter or receiver which can be used for telegraphy and telephony, echo-ranging and hydrophone effect listening. The frequency used is probably between 15,000 and 20,000 cycles.

"Konfuzja", o której piszesz, wynika z tego, że każdy producent nadawał swoim rozwiązaniom technicznym własną nazwę, do tego mogły znacznie różnić się budową i zasadą działania, więc trudno dopasować je do dzisiejszej terminologii. Dlatego proponuję najpierw dokładnie ustalić wyposażenie obu typów okrętów, a potem próbować określić przeznaczenie poszczególnych urządzeń.

[Marmik]

W uproszczeniu dla tamtych czasów chyba można posługiwać się wyznacznikiem zasięgu.

Z tego, co napisał JB wynika, że wg danych fabrycznych aparaty podsłuchowe na okrętach typu Orzeł zapewniały wykrycie szumów śrub okrętowych w zasięgu 8-12 Mm, a oscylatory Fassendena zainstalowane na wszystkich (?) oop wykrycie obiektu podwodnego w zasięgu do 2 Mm.

Aktywne SHA o częstotliwościach 20-30 kHz to zasięgi do kilku (małych kilku) mil morskich. Zasięgi rzędu 10 Mm to juz tylko szumonamierzanie, choć hydrologia toni wodnej jest nieco ciekawsza niż ta z punktu widzenia paru metrów od powierzchni morza
Może to oczywista oczywistośc, ale na wszelki wypadek wspomnę, że duży zasięg szumonamierzania okupiony był niemożliwością określenia odległości (tylko zgrubne szacowanie), a co za tym idzie brakiem wystaczających danych do dokładnego wyprowadzenia okrętu na pozycję strzału torpedowego.
Nie wiem jak w DWS, ale dziś OP w zasadzie nie stosują stacji aktywnych bo podstawowym warunkiem działania okrętu jest siedzieć jak najciszej.

[Miner]

Zgodnie z tym, co napisałem powyżej, proponuję ustalić stan faktyczny sprzętu hydroakustycznego na okrętach podwodnych typu Wilk i Orzeł.

Zacznę od ORP Sęp, bo Tadeusz Grzesikowski podał dokładny stan uzbrojenia tego okrętu w artykule w MSiO 2011-04.

Według stanu na 1 maja 1948 roku okręt posiadał sprzęt hydroakustyczny, który z dużym prawdopodobieństwem został zamontowany przed wojną:
1. Środki nawigacyjne
- sonda głębokościowa elektryczna Echolot - 1 sztuka.
(tu jest możliwość, że urządzenie zostało zamontowane/wymienione po wojnie, ale nazwa wskazuje na niemiecki sprzęt, co raczej to wyklucza)
2. Środki łączności:
- oscylator dźwiękowy podwodny firmy Atlas-Werke typu G.M. 320 B do łączności podwodnej - 1 zestaw.
3. Środki obserwacji technicznej:
- stacja nadawczo-odbiorcza ultradźwiękowa typu Peryter - 1 zestaw.
W przypisie: hydrolokator produkcji francuskiej pracujący w układzie echonamierzania. Do tego zamieszczono rysunek stacji.
(nie był to zatem niemiecki peryfon (Periphone), ale i ta nazwa mogła być "spolszczona")
- szumonamiernik (aparat podsłuchowy) firmy Atlas-Werke nr 10829 - 1 zestaw
(niestety nie podano nazwy/typu urządzenia).

Czy takie samo wyposażenie miał ORP Orzeł?

[JB]

...
1. Środki nawigacyjne
- sonda głębokościowa elektryczna Echolot - 1 sztuka.
(tu jest możliwość, że urządzenie zostało zamontowane/wymienione po wojnie, ale nazwa wskazuje na niemiecki sprzęt, co raczej to wyklucza)
2. Środki łączności:
- oscylator dźwiękowy podwodny firmy Atlas-Werke typu G.M. 320 B do łączności podwodnej - 1 zestaw.
3. Środki obserwacji technicznej:
- stacja nadawczo-odbiorcza ultradźwiękowa typu Peryter - 1 zestaw.
W przypisie: hydrolokator produkcji francuskiej pracujący w układzie echonamierzania. Do tego zamieszczono rysunek stacji.
(nie był to zatem niemiecki peryfon (Periphone), ale i ta nazwa mogła być "spolszczona")
- szumonamiernik (aparat podsłuchowy) firmy Atlas-Werke nr 10829 - 1 zestaw
(niestety nie podano nazwy/typu urządzenia).

Czy takie samo wyposażenie miał ORP Orzeł?

Takie samo wyposażenie miał ORP Orzeł.
Ad 1: Echolot to echosonda firmy Atlas-Werke (typu 60W).
Ad 3: Ten "Peryter" to sonda firmy SCAM. Składała się ona z analizatora optycznego z "oscylatorem", nadajnika typu L.F. (Langevin-Florisson), odbiornika typu LF i prozektora sondy S-4bis. Ważyła 2172 kg. Dublowała wszystkie aparaty niemieckiej produkcji.

Częstość drgań kwarcu będącego źródłem fali ultradźwiękowej determinuje nie tylko z zasięg urządzenia, ale przede wszystkim z rozdzielczość odbieranego sygnału. Oscylator Fessendena miał częstość kilkuset herców, stąd słaby zasięg i kłopoty z określeniem kierunku skąd pochodzi dźwięk. Początkowe sondy Langevina (obok Fessendena był pionierem w dziedzinie emisji i odbioru dźwięków w wodzie) miały częstość 150 kHz (zabójczą dla ryb), następne około kilkudziesięciu kiloherców.

JB

[Andrzej Jaskuła]

Na temat takich różnych Atlasów i Peryterów pisał w MSiO 1, 2-3 oraz 4/2011 kmdr por. Tadeusz Grzesikowski (był tam cykl 3 art. o ORP "Sęp"). Rzecz dotyczy numeru z kwietnia.
AJ

crolick - Peryfonów

Rację z francuskim Peryterem miał jednak Grzesikowski, Miner i JB. Żaden niemiecki Peryfon!
AJ

[Miner]

Takie samo wyposażenie miał ORP Orzeł.
Ad 1: Echolot to echosonda firmy Atlas-Werke (typu 60W).
Ad 3: Ten "Peryter" to sonda firmy SCAM. Składała się ona z analizatora optycznego z "oscylatorem", nadajnika typu L.F. (Langevin-Florisson), odbiornika typu LF i prozektora sondy S-4bis. Ważyła 2172 kg.

No to już wiemy znacznie więcej.

Dublowała wszystkie aparaty niemieckiej produkcji.

W jakim sensie?

Częstość drgań kwarcu będącego źródłem fali ultradźwiękowej determinuje nie tylko z zasięg urządzenia, ale przede wszystkim z rozdzielczość odbieranego sygnału. Oscylator Fessendena miał częstość kilkuset herców, stąd słaby zasięg i kłopoty z określeniem kierunku skąd pochodzi dźwięk. Początkowe sondy Langevina (obok Fessendena był pionierem w dziedzinie emisji i odbioru dźwięków w wodzie) miały częstość 150 kHz (zabójczą dla ryb), następne około kilkudziesięciu kiloherców.

Zależność zasięgu wykrycia od częstotliwości sygnału jest prosta: im większa częstotliwość sygnału tym mniejszy zasięg hydrolokatora. Z drugiej strony im większa częstotliwość tym większa rozdzielczość sygnału, i większa zdolność do wykrycia małych obiektów i określenia ich położenia. Te dwie przeciwstawne zależności są "godzone" w urządzeniach hydroakustycznych w zależności od ich przeznaczenia.
Wiem, że w ten sposób jest napisane w literaturze, ale częstotliwość sygnału nie wpływa na "zabójczość dla ryb". Urządzenia o częstotliwości 150 kHz i podobnej wykorzystuje się dziś powszechnie. Natomiast początkowe sondy z uwagi na małe sprawności przetworników musiały mieć duże moce i to mogło "zabijać ryby".

[JB]

...Rację z francuskim Peryterem miał jednak Grzesikowski, Miner i JB. Żaden niemiecki Peryfon!
AJ

Proszę mnie nie włączać do tej wyliczanki! W przewdwojennych dokumentach nie ma wzmianki o takiej nazwie. Jakiś nieuk po wojnie wpisał coś nieprawdziwego do dokumentu i tyle.

JB