Чудесные кристаллы

Радиогидроакустические буи могут применяться морской авиацией — самолетами и вертолетами. Можно их устанавливать и с надводных кораблей. Наиболее распространены буи пассивного действия, где в качестве гидроакустической аппаратуры применяется шумопеленгаторная станция с пьезоэлектрическим приемником ненаправленного действия. В корпусе буя, который обладает положительной плавучестью, т. е. способен плавать на поверхности моря, размещаются радиопередатчик с антенной, модулятор и усилитель (рис. 33). Пьезоэлектрический приемник, электрически связанный с усилителем, размещается в нижней части буя. Такие буи устанавливаются в опасных от подводных лодок районах. Обычно устанавливается несколько радиогидроакустических буев.

Как только подводная лодка окажется в зоне обнаружения, приемник начнет принимать шумы подводной лодки, которые преобразуются в электрические сигналы, а затем излучаются в пространство в виде электромагнитных волн.

_{Рис. 33. Блок-схема радиогидроакустического буя пассивного действия}

На самолете или корабле, поставившем буи, непрерывно несется вахта на приемниках, настроенных на частоту передатчика буя. Услышав сигнал работающего буя, определяют направление на него, и в район местонахождения подводной лодки направляют корабли и самолеты для ее уничтожения.

Такие буи называют дрейфующими радиогидроакустическими буями, время действия их ограничено, и они самозатапливаются.

В зарубежных флотах применяются и стационарные радиогидроакустические буи, местоположение которых с течением времени не меняется. Общий вид стационарного буя показан на рис. 34. Стационарные буи бывают как пассивного, так и активного действия. В активном буе вместо приемника шума применена миниатюрная гидролокационная станция, которая после установки буя автоматически включается и обследует водное пространство. Сигналы, принимаемые гидролокатором, запускают радиопередатчик, который посылает в эфир сообщение об обнаружении подводной лодки.

_{Рис. 34. Стационарный радиогидроакустический буй}

Стационарные радиогидроакустические буи в отличие от дрейфующих буев могут находиться в море длительное время. Ни течение, ни ветер не снесет буй с места, так как он стоит на якоре. Обычно стационарные буи устанавливаются далеко в море и предназначены для обнаружения подводных лодок в дальней зоне.

ГОВОРЯЩИЙ КРИСТАЛЛ

Как вы уже убедились, электрический преобразователь необходим для приема звуковых волн. Но пьезоэффект обратим. Поэтому пьезоэлектрический преобразователь может быть использован и при воспроизведении принятых звуков, например, в телефонных наушниках или репродукторах. Пьезоэлектрические телефоны очень чувствительны и хорошо воспроизводят все слышимые ухом звуки.

Однако воспроизведение звука — область не гидроакустики, а электроакустика — науки, занимающейся электрической записью и воспроизведением звуковых колебаний. В этой науке пьезоэлектричеству также отведена не последняя роль.

Возьмите пьезоэлектрические телефонные наушники. В каждом из них вы найдете так называемый пьезоэлемент, состоящий из пластинок сегнетовой соли.

А теперь рассмотрим, как работает такой пьезоэлемент. Дело в том, что пьезоэлементы, применяемые в электроакустических приборах, существенно отличаются по своему устройству от пьезоэлектрических пластинок в вибраторах и приемниках гидроакустических станций. Если там пластинки работали на сжатие — растяжение, то здесь они работают на изгиб, кручение и смещение. Этим достигается максимальная чувствительность пластинки.

Пьезоэлектрическую пластинку можно вырезать так, чтобы под воздействием электрического тока она либо удлинялась, либо укорачивалась. Если снабдить две такие пластинки электродами и склеить между собой, то получим так называемый биморфный элемент

. Склеивать пластинки нужно так, чтобы при укорочении одной другая удлинялась и наоборот.

Если теперь подвести к электродам переменный ток, то весь элемент в целом будет изгибаться в ту или иную сторону в зависимости от знака зарядов на электродах. Такой биморфный элемент называется пьезоэлементом изгиба (рис. 35, а).

А как сделать пьезоэлемент, работающий на кручение? Для этого из целого кристалла надо вырезать брусок так, чтобы под воздействием электрического тока противоположные углы бруска смещались в разные стороны. Если склеить два таких бруска и закрепить неподвижно один конец, то получим биморфный пьезоэлемент кручения (рис. 35, б).

Если оставить свободным один конец такого пьезоэлемента, а остальные три закрепить, то получим пьезоэлемент смещения (рис. 35, в)