Первая мировая война: война изобретателей

Сто лет назад, когда началась Первая мировая война, большинство европейцев предсказывало быстрое ее окончание. Однако, спустя несколько месяцев, стало ясно, что их оптимизм не имеет под собой оснований. По мере распространения боевых действий, технические изобретения приобретали все большую актуальность.

В конце концов, Первая мировая война стала известна в определенных кругах как «война изобретателей». Надо отметить, что многие изобретения, связанные с Первой мировой войной: подводные лодки, торпеды, бомбардировочная авиация, были задуманы намного раньше. Однако, именно война дала толчок к их реализации. В нашей статье мы расскажем о четырех таких технологиях, которые и сегодня играют не последнюю роль в нашем мире.

Ультразвуковой гидролокатор (сонар)

В довоенные годы подводные лодки использовались, в основном, для береговой обороны. Германия изменила ситуацию и стала использовать свои подводные лодки в наступательных целях. Это изменение в военной стратегии вынудило союзников, во-первых,использовать подводные лодки для наступления, и во-вторых, разработать контрмеры для защиты доставки грузов через Атлантику.

Работа Реджинальда Фессендена оказалась решающей. После того как в 1912 году в результате столкновения с айсбергом затонул Титаник, канадский ученый стал проводить подводные акустические эксперименты в поисках способа защиты кораблей от подводных препятствий. Это привело его к изобретению электромеханического осциллятора, устройства, передающего звук сквозь воду при заданной частоте, а затем принимающего отраженный звук от любого вида объектов.

Сначала он разработал технологию в качестве средства общения с дружественными подводными лодками, а затем как сигнальное устройство, которое может стать частью навигации и предупреждать корабли о мелководье, рифах и прочих опасностях. В октябре 1914 года британский флот приобрел комплекты подводных осцилляторов в качестве сигнальных устройств, а в ноябре 1915 года оборудовал ими все свои подводные лодки.

Французский физик Поль Ланжевен разработал электронную версию устройства Фассендена, что позволило улучшить обнаружение движущихся объектов. Она включала в себя кварцевый передатчик и приемник, который значительно улучшил диапазон и четкость сигнала. В феврале 1918 года он достиг дальности передачи 8км и четкого эха от подводной лодки.

Осцилляторы Фассендена продолжали использоваться и в конце Второй мировой войны для обнаружения таких стационарных объектов, как мины. И Фассенден, и Ланжевен заложили основы устройства, которое сейчас называется ультразвуковым гидролокатором.

Супергетеродинный приемник: лучшая настройка радио

Технология радио существовала еще до войны, но два военных изобретателя смогли значительно ее улучшить. В 1917 и 1918 годах, соответственно, французский офицер Люсьен Леви и американский офицер Эдвин Армстронг, независимо друг от друга, придумали устройство, известное как супергетеродинный приемник — способ настройки радиостанции для получения отдаленных сигналов. Приемник накладывал одну радиоволну на другую, значительно усиливал и фильтровал полученные промежуточные частоты, которые затем демодулировал для генерации звукового сигнала, который, в свою очередь, выводил на громкоговоритель или наушники.

Изначально Леви искал способ засекретить радиопередачи. Он работал на Эйфелевой башне, которую французские военные использовали для радиоэкспериментов, когда началась война. У Леви возникла идея, что сверхзвуковые волны могут быть наложены на радио частоты несущей волны, которая сама могла быть смодулирована акустической волной. Он доработал свою идею, создав сверхзвуковую волну в приемнике,а затем принял сигнал от местного осциллятора.

Армстронг был капитаном войск связи армии США и был отправлен во Францию в 1917 году для работы у союзников в области радиосвязи. К тому времени он был уже известным в мире радиосвязи со своим изобретением регенеративной цепи обратной связи, устройства, которое значительно усиливало сигнал и за которое он получил свою первую медаль в Институте радиоинженеров.

В Париже в начале 1918 года он стал свидетелем бомбардировки немецкой армией. Он решил, что точность зенитных орудий можно улучшить, если бы существовал способ обнаружения коротких электрических волн, излучаемых системами зажигания авиационных двигателей. Это и привело его к изобретению супергетеродинного приемника.

После войны взаимные претензии Армстронга и Леви на гетеродинный приемник не помешали его широкому использованию и помогли трансформировать радио в чрезвычайно популярный потребительский продукт.

Связь воздух-земля: радиотелефония взмывает в небо

Еще в 1910 году учены показали беспроводную передачу данных между воздушными судами и землей. Пилоты выстукивали азбуку Морзе на передатчике, расположенном между коленями. Однако, возник ряд проблем. Шум двигателя, как правило, заглушал любые полученные сообщения, да и пилоты были слишком заняты, чтобы передавать сообщения.

Стала очевидной необходимость создания голосового радио в беспроводной связи. Но передача голосовых сигналов требует более высоких частот, чем Азбука Морзе, и радиостанции и их источники питания были слишком большими и тяжелыми, чтобы вписаться в авиацию того времени.

Инженерам по обе стороны конфликта удалось внести улучшения. В 1916 году французы успешно испытали голосовую связь воздух-земля во время битвы при Вердене. На борту немецких самолетов передатчики стали привычным средством в 1916 году, а к концу года появились и приемники.

Аналоговые калькуляторы управления огнем

При увеличении ряда крупнокалиберных орудий, целиться из них стало намного сложнее. Во время морских сражений у берегов Чили и в Северном море артиллерийский обстрел велся с расстояния от 13000 до 15000 метров. Для того, чтобы поразить корабль с такого расстояния, необходимы точные расчеты курса судна и его скорость, а также скорость и направление ветра, что, в свою очередь, было использовано для определения высоты и направления орудий, а также влияния ветра на полет снаряда и коррекции движения корабля, ведущего стрельбу.

В 1912 году Британский Королевский Флот впервые использовал систему, в которой все орудия на корабле были направлены из одного положения (обычно, это самая высокая часть корабля). Офицеры, отвечающие за управление огнем, использовали Т-образный оптический дальномер, содержащий призмы, чтобы установить расстояние, азимут и изменение азимута к цели посредством триангуляции. Офицер затем передавал эту информацию по телефону матросам в Центр Управления в глубине корабля. Они, в свою очередь, с помощью рукояток и рычагов вводили информацию в крупные механические калькуляторы (некоторые размером с три-четыре рефрежератора), которые использовали эти постоянно меняющиеся данные для стрельбы из орудий. Орудия затем стреляли орудийными залпами с разными траекториями, тем самым увеличивая шансы попадания в цель.

В ходе войны, военно-морские силы союзников и Антанты добились значительных улучшений в разработке этих калькуляторов для управления огнем. Не прекращаются научные дебаты о том, у какого флота были самые передовые системы. Драйерские Таблицы Британского флота лучше всего задокументировали эти устройства, в то время как немецкий крейсер SMS Derfflinger был широко известен за точность стрельбы на море. Derfflinger был затоплен в Скапа-Флоу в 1919 году, и то, что известно о его системах управления огнем, было сказано его артиллерийскими офицерами в интервью союзникам.

Количество наземной артиллерии также увеличилось во время Первой мировой войны. К концу войны, например, немцы обстреливали Париж массивными орудиями, установленными на железнодорожные вагоны. Орудие, известное как Парижская пушка или Труба короля Вильгельма, имело диапазон стрельбы до 130 км. И хотя оно не имело большой точности, оно могло поразить что-то размером в целый город, и эффект был, прежде всего, психологическим.

Аналоговые механические калькуляторы, используемые для попадания в цель артиллерийскими орудиями, непосредственно привели к появлению ЭВМ. На самом деле, одна из самых известных ранних ЭВМ, ENIAC выполняла по сути те же задачи во Второй мировой войне, что и аналоговые калькуляторы для управления огнем во времена Первой мировой войны.

Источник:IEEE Spectrum

[add_ratings]