Уже больше столетия звуковые волны являются одним из ключевых средств обнаружения в войне на море. Водная среда гораздо плотнее воздушной, и звуковые колебания в ней распространяются гораздо быстрее и дальше. Поэтому с момента изобретения первых эффективных гидрофонов в 1916 году, акустическое оборудование стало неотъемлемой частью как надводных кораблей — в первую очередь, для обнаружения подводных лодок — так и самих субмарин, для поиска целей.

Эсминец с системой акустической маскировки «Prairie-Masker» (справа) и корабль снабжения без такой системы (слева). Ясно видно различие в кильватерной струе
Вполне естественно, что с развитием акустического обнаружения, стали развиваться и средства защиты от него. Снижение шумности кораблей и подводных лодок стало очевидным первым шагом; машины и механизмы стали размещать на антивибрационных амортизирующих основаниях, корпуса подводных лодок покрывать резиновыми плитами, устранять источники турбулентности. В этом плане подводные лодки существенно опередили надводные корабли — если для подводных лодок малая шумность была одним из ключевых параметров, то для надводного корабля лишь одним из множества, которые приходилось между собой балансировать.
Но только пассивными мерами снижения шумности флоты не ограничились.
Системы активной акустической маскировки «Prairie-Masker», разработанная ВМФ США, является не единственной системой такого рода — но наиболее известной, а также практически единственной, по которой имеются опубликованные мануалы и подробное техническое описание. Согласно имеющимся данным, она была разработана еще во второй половине 1960-ых, в рамках программы снижения шумности надводных кораблей (англ. Ship Silencing Program). Функционально, она состоит из двух раздельных компонентов — системы снижения шумности винтов «Prairie» и системы акустической маскировки «Masker». Хотя эти комплексы напрямую между собой не связаны, они практически всегда ставятся вместе и поэтому «Prairie-Masker» считается единой системой:
Оба компонента «Prairie-Masker» основаны на использовании воздушно-пузырьковой завесы — подачи сжатого воздуха под давлением через специальные подводные сопла, чтобы насытить воду рядом с кораблем воздушными пузырьками. Принципы функционирования компонентов, однако, различны.
Рассмотрим эти компоненты по отдельности:
СИСТЕМА АКУСТИЧЕСКОЙ МАСКИРОВКИ «MASKER» (англ. маскировщик) — предназначена как для общего снижения шумности корабля, так и для искажения его акустической сигнатуры так, чтобы ее нельзя было однозначно идентифицировать. Разные классы и типы кораблей шумят по-разному; по этим шумам неприятель может понять, с кем конкретно он имеет дело. Накопив же достаточно большую базу данных, неприятель может даже идентифицировать конкретные корабли по специфическим, присущим только им элементам звуковой сигнатуры — например, мелким дефектам механизмов, создающим ритмичное постукивание в процессе работы.
Вполне естественно, что давать неприятелю такую возможность не стоит. И именно этим система «Masker» и занимается.
Принцип действия системы «Masker» основан на разнице в распространении звуков между средами с разным акустическим сопротивлением (импендансом). Упрощенно говоря, при переходе от одной среды к другой, происходит искажение и потеря мощности звукового сигнала. Создавая вокруг корпуса корабля пузырьковую завесу — обладающую меньшей плотностью и иным акустическим сопротивлением, чем обычная вода — система «Masker» искажает и заглушает исходящие от корпуса корабля звуки.
Конструктивно, система «Masker» состоит из нескольких полых поясов, охватывающих корпус корабля снаружи — примерно в районе машинного отделения. В этих поясах просверлено множество сопел, через которые под давлением около 12 psi (0,08 мегапаскаля) подается сжатый воздух. Источником сжатого воздуха обычно служит двигательная система корабля; воздух отбирается от компрессора газовой турбины, охлаждается, приводится к необходимому давлению через систему понижающих клапанов. И выбрасывается наружу через охватывающие корпус корабля пояса, создавая тянущийся за кораблем шлейф из воздушных пузырьков.
В результате работы системы «Masker», корпус корабля в районе машинного отделения оказывается окружен завесой из всплывающих пузырьков. Скорость звука в которой почти в десять раз ниже, чем в обычной забортной воде. Исходящие от корабля звуковые волны отражаются обратно и гасятся пузырьковой завесой, наружу проходит лишь небольшая часть создаваемого кораблем шума. И даже этот выходящий шум так искажается, что определить, кому именно он принадлежит, становится практически невозможно.
СИСТЕМА СНИЖЕНИЯ ШУМНОСТИ ВИНТОВ «PRAIRIE» (англ. прерии) — основана на другом принципе. Основной причиной шума корабельных винтов является кавитация: разрыв быстро вращающимися лопастями толщи воды с образованием вакуумных пузырьков в ней. Схлопываясь под внешним давлением, эти пузырьки издают сильный и резкий шум — разносящийся на большие дистанции. При высокой скорости движения, лопасти корабельных винтов создают множество вакуумных пузырьков, создающих сильный шум сплошного спектра в диапазоне до сотен килогерц.
Система «Prairie» решает проблему кавитационного шума при помощи системы воздушных сопел, расположенных вдоль задней кромки лопастей винта. Подаваемый сквозь эти сопла сжатый воздух создает на кромке лопасти воздушную прослойку — которая заполняет кавитационные разрывы. Вместо вакуумных пузырьков, винт корабля теперь создает воздушные, которые спокойно всплывают к поверхности.
Для установки на корабле, система «Prairie» требует винтов особой конструкции — с просверленными через ступицу каналами подачи воздуха. Поступающий от компрессоров газовых турбин воздух проходит сквозь систему понижающих давление клапанов, охлаждается с помощью забортной воды до приемлемых температур (слишком горячий воздух будет значимо увеличивать износ лопастей винта) и закачивается в ступицу винта через роторный уплотнительный клапан. Из ступицы винта, воздух подается в закрепленные на задней кромке лопастей патрубки с проделанными в них сотнями маленьких сопел. Этот воздух заполняет кавитационные пузырьки позади лопастей, тем самым значительно снижая создаваемый винтами шум.
Система «Prairie-Masker» предназначена в основном для надводных кораблей, не испытывающих проблем с запасом сжатого воздуха. Попытки применять ее на субмаринах имели лишь частичный успех: ограниченный запас сжатого воздуха не позволяет им долго использовать «Prairie-Masker» в подводном положении. Поэтому эффективно использовать систему «Prairie-Masker» могут только дизель-электрические субмарины, идущие под шноркелем — когда запас сжатого воздуха, закачиваемого с поверхности, не ограничен, а подавление шумов дизелей имеет особое значение.
Существует и другая принципиальная для субмарин проблема с применением активной акустической маскировки пузырьковой завесой. Хотя система «Prairie-Masker» эффективно снижает шумность подводной лодки, выбрасываемый ей сжатый воздух создает прямо над субмариной тянущийся к поверхности «столб» из пузырьков. Этот «столб» хорошо заметен для сонаров (активных гидролокаторов), а также визуально, сразу привлекая внимание к местонахождению субмарины.

Эмиттеры системы акустической маскировки на корпусе субмарины «Catfish», модернизированной по программе GUPPY-II
Необходимо также учитывать, что системы акустической маскировки имеют и ряд фундаментальных недостатков:
* Система «Masker» неэффективна на скорости хода выше 15 узлов, так как в этом случае воздушные пузырьки относятся слишком далеко за корму корабля и не образуют необходимой сплошной завесы
* Система «Masker» неэффективна на малой скорости хода, так как в этом случае воздушные пузырьки всплывают почти вертикально и также не формируют сплошной завесы
* При сильном волнении, система «Masker» становится неэффективна, так как волны и крен корабля разрушают и размывают пузырьковую завесу, а также создают серьезную нагрузку на систему регулировки подачи воздуха, поддерживающую постоянное давление в системе
* Кильватерная струя корабля, оснащенного системой «Prairie-Masker» намного заметнее обычной, что делает корабль более уязвимым к визуальному обнаружению — а также облегчает наведение на него торпед, следующих по кильватерной струе (англ. wake-homing torpedo)
* В ряде источников указывается, что саму работу системы «Masker» в некоторых случаях можно идентифицировать по характерному звуку, напоминающему шум дождевых капель. Само по себе это не является принципиальным недостатком — осадки над морем не самое редкое явление — но в определенных обстоятельствах может сыграть роль.

Авианосная ударная группа в море. Ясно видно, какие корабли оснащены системой «Prairie-Masker», а какие нет
Тем не менее, эти недостатки не перекрывают главного: возможности «Prairie-Masker» как снизить общую шумность корабля, так и замаскировать его акустическую сигнатуру. И тактические преимущества — особенно в плане защиты надводных кораблей от субмарин, полагающихся в первую очередь на пассивное акустическое обнаружение — вполне очевидны. Корабль с системой «Prairie-Masker» издает значительно меньше шума (особенно при движении с умеренной скоростью) и этот шум значительно труднее точно идентифицировать. Неприятельская субмарина сможет запеленговать его с гораздо меньшей дистанции, чем обычно, и не сможет точно понять, с чем же именно она имеет дело; боевым кораблем, или транспортным, и если боевым, то какого типа?

Эсминец типа «Арли Берк» на ходу: хорошо виден широкий пенный след, формируемый системой «Prairie-Masker»
Все это значительно облегчает надводным кораблям их главный способ оставаться незамеченными — маскировку среди интенсивного гражданского морского трафика. Использующий систему «Prairie-Masker» и переключивший радары на гражданские частоты военный корабль (например, эсминец типа «Арли Берк») может в буквальном смысле раствориться среди множества гражданских кораблей на интенсивной трассе. Единственным способом его точного обнаружения становится визуальная идентификация, со всеми ее недостатками.
источник: https://fonzeppelin.livejournal.com/368070.html