Звукометрия - способ определения местонахождения объекта (выстрел из орудия, взрыв и т.п.) по создаваемому ими шуму (звуку).

При выстреле из орудия образуется мощный звуковой импульс в виде сферической волны, которая носит специальное название дульной волны (рис.1). Центр этого сферического импульса находится немного спереди от дульного среза орудия. Вблизи от орудия скорость дульной волны несколько превышает скорость звука, но уже на расстоянии в несколько десятков метров эта скорость не отличается от нормальной скорости звука.

Кроме дульной волны, выстрел из орудия сопровождается еще другой, так называемой баллистической (или ударной) волной, порождаемой движением снаряда (рис.1). Так как снаряд (или винтовочная пуля) летит со скоростью порядка 1000 и более метров в секунду, т. е. со скоростью, большей, чем скорость звука, он все время обгоняет создаваемые им звуковые волны; поэтому они распространяются в некотором конусе (рис.2). Угол раствора этого конуса тем меньше, чем больше отношение скорости снаряда к скорости звука. По перпендикуляру к образующей и будет распространяться баллистическая волна.

Угол раствора конуса баллистической волны зависит от скорости движения снаряда.

Итак, при выстреле из орудия мы имеем два звуковых явления – образования дульной и баллистической волн. Когда мимо нас пролетает снаряд, мы слышим сильный резкий удар; звук приходит к нам по направлению перпендикуляра к конусу проходящей баллистической волны, где в этот момент уже нет никакого реального источника звука. Заметим кстати, что, кроме баллистической волны, снаряд при своем полете создает характерный свист, визг или шипение, что происходит обычно вследствие вращения снаряда вокруг своей оси и имеющихся на снарядах неровностей.

Как же, используя звук выстрела, определить местонахождение орудия? Пусть у нас имеются два приемника звука, находящихся друг от друга на некотором расстоянии (базе). Эта база в звукометрии берется довольно большой (1 – 2 км). Если направление на стреляющее орудие совпадает с перпендикуляром, восставленным к середине базы (рис.3), то ясно, что звук выстрела придет одновременно к обоим приемникам 1, 2.

Мы можем сделать и обратное заключение. Если звук приходит одновременно к приемникам 1, 2, то это значит, что стреляющее орудие находится на перпендикуляре, восставленном из середины базы.

Если же орудие расположено не на этом перпендикуляре, то звук всегда доходит до одного приемника раньше, чем до другого; разность времен прихода зависит от разности ходов лучей (рис.4)

Разность же ходов лучей зависит от величины базы и от угла между направлением базы и направлением на источник звука. Согласно рис.4 разность времен будет равна

откуда разность ходов лучей,приходящих к приемникам, будет равна

Для определения направление на источник звука нужно только провести из точки 1 окружность радиусом, равным разности хода d (рис.5). Тогда перпендикуляр к касательной, проведенной к нашей окружности из точки 2, и даст это направление. Таким образом, при помощи двух приемников, расположенных па некоторой базе, мы можем определить направленно па источник звука. Для того чтобы определить не только направление, но и местоположение источника звука, нужно иметь две группы приемников, каждая из которых определит таким методом свое направление на источник звука. Пересечение этих направлений и будет местом расположения стреляющего орудия.

 

 

 

Вместо четырех иметь только три приемника (рис.1), один из которых (2) принадлежит обеим базам. Источник звука находится на пересечении двух прямых, проведенных из точек 1 и 2, каждая из которых перпендикулярна к касательным к окружностям с радиусами, равными соответствующим разностям ходов.

Вместо геометрических построений пользуются заранее заготовленными соответствующими таблицами, по которым засечка орудия осуществляется достаточно быстро. В эти таблицы вводятся поправки на метеорологические условия (температуру, скорость ветра и пр.). Основные исходные данные определения разности времен прихода звука к различным приемникам определяются специальной аппаратурой, так называемой звукометрической станцией, которая состоит из звукоприемников и записывающего звук устройства. Звукоприемники имеют наибольшую чувствительность в области инфразвуковых частот порядка нескольких герц, благодаря чему удается регистрировать только дульную волну и избавиться от мешающей баллистической волны, так как только дульная волна дает сведения о месторасположении орудия. Это удается потому, что в спектре дульной волны очень сильны инфразвуковые частоты (ниже 16 Гц), тогда как в баллистической волне они гораздо слабее, а иногда и совсем отсутствуют. Для получения большей чувствительности звукоприемники обычно работают на угольных микрофонах. С этих микрофонов, реагирующих только на инфразвуковые частоты, сигналы передаются по проводам к контрольному пункту, где находится регистрирующее устройство. Лентопротяжный механизм этого устройства передвигает бумажную ленту со строго определенной скоростью. Для точного знания этой скорости на ленте отмечаются марки (метки) времени при помощи электрически возбуждаемого камертона с известным периодом колебаний. Запись звуковых колебаний производится при помощи тонкой капиллярной трубки, один конец которой помещен в чернильницу, а второй слегка прижимается к бумаге. Трубка скреплена с катушкой, находящейся в магнитном поле. При отсутствии тока через катушку трубка неподвижна и чертит на ленте прямую линию. Когда до микрофона доходит звук выстрела, в цепи катушки появляется ток, ко¬торый заставляет двигаться эту катушку и вместе с ней стеклянную трубку; трубка вычерчивает на бумаге колебания, характеризующие принятый звук выстрела. Каждая трубка или перо вместе со своей катушкой соединены с соответствующим микрофоном, и на движущейся бумажной ленте одновременно производится запись звука выстрела, пришедшего к различным приемникам.