Водяная антенна

Водяная антенна


Любое новое знание обычно проходит три стадии: 1. «Бред!» 2. «А если действительно…» 3. «Да кто ж этого не знает!».
Надежная и качественная радиосвязь играет важную роль в обеспечении безопасности кораблевождения и для успешного ведения боевых действий. Группа специалистов из научного подразделения System Center Pacific, Space and Naval Warfare (SPAWAR), занимающегося исследованиями в области радиосвязи, радиолокации, метеорологии и океанографии в интересах ВМС США, предложила оригинальное решение проблемы перегруженности кораблей коммуникационными системами.

Радиоэлектронное оборудование современного боевого корабля типа «Арли Берк» включает в себя порядка 80 антенн различного назначения. Приемно-передающие устройства создают при работе многочисленные взаимные помехи - инженерам потребовались специальные исследования для определения схемы их рационального размещения. Кроме того, обычные корабельные антенны имеют целый ряд недостатков – они громоздкие, тяжелые, легкоуязвимые в бою и во время шторма, для них необходимы высокие мачты, что увеличивает радиолокационную заметность корабля. В любой момент времени как минимум половина этих антенн отключена и не используется, отсюда сам собой напрашивается вывод о необходимости создания складных конструкций.

Водяная антенна

Ракетный крейсер USS Mobile Bay. Обратите внимание на "развесистые" антенны, вдвое увеличивающие высоту корабля

В 2007 году специалистами SPAWAR была разработана технология, использующая электропроводность и магнитную индукцию солей металлов, содержащихся в морской воде, для приёма и передачи радиоволн. Действительно, если морская вода, является хорошим электрическим проводником, то почему струя жидкости не способна заменить традиционную металлическую антенну? Совершенно гениальное и простое изобретение.

От теории до практики был всего один шаг: с помощью водяной помпы исследователи собрали примитивный фонтан - устройство извергает струю морской воды сквозь катушку индуктивности, соединенную с портативным передатчиком. За бортом корабля воды предостаточно, поэтому недостатка в этом расходном материале никто испытывать не будет. Сигналы передаются и снимаются с «водяной антенны» посредством обычной электромагнитной индукции. И никаких нанотехнологий!

Высота струи определяет частоту, на которую настроена антенна. Например, для UHF радиоволн необходим фонтан высотой около 2-х футов (0,6 метра), для VHF - 6 футов. Для приема HF волн потребуется 80 футовый водяной столб (24 метра!). Такая струя способна принимать и передавать сигналы в диапазоне от 2 до 400 МГц. Сечение струи определяет ширину канала (т.е. передачи более объемных данных, к примеру, видео потребуется более толстая струя воды). Вся система помещается в одной руке. С ее помощью исследователи SPAWAR смогли получить четкий сигнал на расстоянии нескольких десятков километров.



Из преимуществ таких «водяных антенн» - минимальное место, необходимое для их установки. Антенны могут быть легко модифицированы для использования на любых частотах путём установки дополнительных катушек-токосъёмников и насадок-распылителей. Водяную антенну можно сформировать при минимальных затратах - устройство потребляет меньше энергии, чем настольная лампа.

В отличие от стандартных металлических антенн, все элементы водной антенны практически невесомы и легко демонтируются. Параметры водяных столбов можно постоянно изменять в зависимости от типов антенн, используемых в данный момент. Как считают специалисты SPAWAR, десять таких антенн смогут заменить 80 традиционных. К тому же, отражающий эффект у морской воды меньше, чем у металла, а если корабль нуждается в максимальной скрытности, командиру достаточно отдать приказ просто убрать все водяные столбы.

В то же время, до внедрения своего изобретения в реальную жизнь, исследователям придется решить ряд непростых проблем.
Например, водяная антенна крайне уязвима перед порывами ветра - энергия струи к вершине уменьшается до нуля и тогда даже слабый ветер будет рвать полотно аннтены и, как следствие, полностью испортит ее резонансную характеристику.

Ученые SPAWAR снова нашли оригинальный выход: достаточно заключить струю воды в пластиковую трубу с закрытым верхом. Это не только предотвратит вредное воздействие ветра и сохранит все свойства «водяной антенны», но и позволит многократно использовать один и тот же объем воды (исследователи верят, что их технология может найти применение и на суше, заменив торчащие ветви антенн прекрасными фонтанами). Что касается помещения воды в пластиковую трубку, то идея SPAWAR не нова - такие варианты антенн существуют, когда в гибкую пластиковую оболочку помещают ленту, самоскручившуюся под давлением воздуха или привода, как лента в рулетке.
Также, до сих пор остается невыясненным, какой у коэффициент усиления у водяных антенн. Из-за не самой лучшей проводимости «водяного столба», вероятно, пострадает КПД, и возможны внеполосные излучения.

Принцип водяной антенны настолько туп и прост, что просто не верится, что до этого никто не догадался раньше. Шутники из SPAWAR, наверняка, подсмотрели эту красивую идею у китов: по некоторым данным, киты пускают фонтанчики для отправки друг другу SMS-сообщений. Я как-то общался с ними – говорят сигнал слабый, всего 2 полоски…
Водяная антенна

Примечание:
HF (high frequency) – высокие частоты (3 МГц – 30 МГц, длина волны 10 - 100 м)
Стандартный термин для США и Европе, который обозначает короткие (декаметровые) волны
VHF (very high frequency) – очень высокие частоты (30 МГц – 300 МГц, длина волны 1 - 10 м)
UHF (ultra high frequency) – ультравысокие частоты (300 МГц – 3 ГГц, длина волны 0,01 – 1 м)
За этими характеристиками радиоспектра скрывается хорошо знакомый россиянам УКВ-диапазон (метровые и дециметровые волны).

А фонтаны китов - это, в основном, углекислый газ
Автор: Олег Капцов


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 12
  1. borisst64 6 сентября 2012 10:35
    А меня учили что "фонтаны" китов это выдыхаемый пар, как у человека зимой "пар из рта".
    borisst64
    1. TIT 6 сентября 2012 14:35
      Цитата: borisst64
      А меня учили что "фонтаны" китов это выдыхаемый пар, как у человека зимой "пар из рта".


      тут я так понял имеется в виду ,что киты при дыхании извлекают кислорода из единицы объёма воздуха на порядок больше чем человек,и соответственно при выдохе кислорода там практически нет ,но азот там тоже присутствует в достаточном количестве
      TIT
  2. biglow 6 сентября 2012 14:33
    судя по такой открытости информации идея мало перспективна
    biglow
  3. gregor6549 6 сентября 2012 14:37
    Что скажешь. Простое и гениальное техническое решение
  4. atesterev 6 сентября 2012 15:08
    АФАР на струйках! Круто, это Вам не всякие поющие и танцующие фонтаны!
    1. Netto 6 сентября 2012 15:45
      АФАР - это микроволновый диапазон, СВЧ. А эта антенна для радиосвязи, а не для радиолокации, к тому же, всенаправленная. На флоте практиковали и надувные антенны, но опять же ветер...
      Netto
      1. atesterev 6 сентября 2012 17:58
        Ну дык я же и говорю! Сотни маленьких писающих струек - круто smile
        1. TIT 6 сентября 2012 18:46
          зато отпадет необходимость в пожарных катерах , включил радар и все дела lol
          TIT
  5. gregor6549 7 сентября 2012 06:49
    Какие АФАР? Речь идет о использовании струй соленой воды (морской или обычной, но подсоленной) проводящих ток в качестве антенн для коротковолновой и ультракоротковолновой связи, т.е. тогда, когда применение традиционных антенн этого диапазона сопряжено с определенными трудностями или вообще невозможно. А таких случаев может быть довольно много. Насколько широко оно привьется сказать трудно. Но например в случае, когда не хочется получить по голове ракетой наводящяйся по радиоизлучению (как получил ее в свое время Дудаев), почему бы не поставить такие насосики на плотики и буксировать их на приличном удалении от своей головушки. Пусть по ним и бьют (если попаду). Тут ведь можно ситуацию с БУридановым ослом повторить, который сдох от голода т.к. не мог решить какую из двух одинаковы охапок сена ему выбрать. Да и в корабельной радиолокации такой принцип со временем можно было внедрить. Т.е. поставил на буксируемые платформы мощные излучатели и насосы формирующие водную антенную решетку (не обязательно АФАР) и получил разнесенную РЛС со всеми ее преимуществами (и недостатками , естественно) . Явное преимущество в том, что первоочередной целью для ПРС станет не сам корабль а эта НЕОБИТАЕМАЯ платформа. Пока же все корабли с совмещенными РЛС (т.е. когда и передатчик и приемник РЛС совмещены по месту являются более чем лакомым кусочком для ПКР с головкой самонаведения наводящейся по излучению РЛС. Насколько я в курсе, китайце сейчас активно разрабатывают специальную БР с использованием таких многоспектральных ГСН для поражения кораблей типа авианосец. Т.е. забросил БР вверх, она "осмотрелась", нашла излучающие цели выбрала наиболее достойную и пошла вниз постоянно КОРРЕКТИРУЯ свою траекторию по главному лепестку излучателя (а на конечном этапе и по инфракрасному излучению) которое ВСЕ корабли тоже выделяют в огромнешнем количестве . И никаких спутников шпиенов, бомберов или АПЛ "убийц авианосцев" не требуется. Этакий разведывательно ударный комплекс (РУК), о которых много шумели в середине 80х годов. Все в одном флаконе и запускаться может из центральных областей Китая. Шутка? Может быть..... а может быть и нет
    1. atesterev 7 сентября 2012 20:00
      Не берите мой пост серьёзно... Да и вообще идею водяной антенны... Дело в том, что жёсткие антенны, я сейчас не говорю о АФАР, очень привязаны к длине волны. То есть четвертьволновой вибратор, ну и т.д. Струя, из-за своей крайне не постоянной длинны, очень сильно рассогласовывает фидер и антенну. В фидере появляется режим нестационарной бегущей волны. А в таком случае Вы должны волновое сопротивление фидера синхронизировать с изменяющимся волновым сопротивлением антенны. Задачка не из лёгких!
  6. aviator46 10 сентября 2012 22:16
    Антена может и простая, но система синхронизации наверняка ОЧЕНЬ сложная.
    aviator46
  7. gregor6549 11 сентября 2012 16:43
    Да посмотрите то же видео, никаких сложностей. Все просто как грабли.
  8. GAVRN 21 сентября 2012 14:09
    Если все просто как грабли то почему она не нашла широкогоприменения?
    Шоб не получить ракетой по башке используйте ШПС.

    А тут... Попоробуйте создать струю воды 24 метра высотой. А еще она должна иметь примерно однородную плотность... Я даже не представляю себе как это сделать.
    GAVRN

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня