בטכניקה
מאת ה. בירגר
סונאר – הבלש האקוסטי התת-מימי
עכשיו גילו שבמלחמה נגד האויב המסוכן – הצוללת – הצטיין נוסף על הראדאר, המוכר כבר לקהל הרחב, גם מכשיר אחר ושמו „סונאַר“ (אלף פתוחה). למכשיר זה חלק בטיבועם של 996 צוללות גרמניות, איטלקיות ויאפאניות שהושמדו במלחמת העולם השניה.
הראדאר היה מגלה צוללות כשהן היו מופיעות בלילות מעל פני המים על מנת לטעון את הסוללות שלהן ולהצטייד באוויר. אולם כשהצוללת צללה – הגנו עליה המים בפני פעולת הראדאר. והנה נמצא מכשיר שתחום פעולתו הוא דווקא מתחת לפני המים, המודיע על נוכחות של צוללת ומציין את הכיוון והמרחק אליה – בדומה לראדאר הפועל מעל פני המים.
הסונאר פועל לפי שיטה אקוסטית (שיטת הקול). ובאם לראדאר קוראים „עיני הצי“ הלא לסונאר יש לקרוא „אוזני הצי“. לסונאר הקדים, במלחמת העולם הראשונה, מכשיר אחר – אקוסטי אף הוא – ההידרופון. זהו מכשיר־שמיעה בלבד הפועל בדומה לסטטוסקופ, המכשיר הפשוט המעביר בצורה מוכרת לאוזני הרופא את קול פעולת הלב והריאות.
ההידרופון קולט את הקולות התת־מימיים ועל ידי שימוש של שני הידרופונים הנמצאים באוניה ומרוחקים ככל האפשר, היו קובעים את הכיוון משניהם אל מקור הקול ועל־ידי זה גם את המרחק אליו – מקור הקול נמצא בנקודת ההצטלבות של שני כיוונים אלה. אולם למכשיר זה יש חסרון רב: הוא מגלה רק קולות באם הם קיימים. פירושו של דבר שצוללת המשביתה את מכונותיה אין ההידרופון שבאוניה מרגיש בה. לעומת זאת ההידרופון שבצוללת מרגיש את ההתקרבות האוניה ומאפשר בעוד זמן להשרר שקט גמור בצוללת.
במרוצת הזמן למדו להגביר את פעולת ההידרופון כך שלהקת אניות־סיור יכלו להרגיש בצוללת ממרחק ולהודיע על כך בראדיו למרכז הפיקוד. שם סומנו במפה ימית מקומות המצאן של האוניות ומנקודות אלה סומנו הכיוונים שנקבעו בעזרת ההידרופונים. וכך היו מגלים את מקום הצוללת.
שינוי יסודי בשטח זה הסתמן עם המצאתו של האמריקני פסנדאן. המכשיר התת-מימי שלו היה יוצר, על ידי מרעיד אלקטרו-מגנטי, גלי-קול חזקים, שהיו מתפשטים בכל הכיוונים למרחק של כמה מאות קילומטרים, בדומה לפעולת אבן הנופלת לתוך מים שקטים של אגם. משפגעו גלי הקול בעצם כלשהו – בקרחון-צף, חוף סלעי או צוללת – היו הגלים מוחזרים בחלקם אל מקור הקול – בדומה לפעולת ההד – ונקלטים באוניה במקלט מיוחד. היו רושמים את הזמן שעבר מרגע שנוצר הקול ועד לרגע שהוא חזר. את מספר השניות שנתקבל הכפילו במהירות הקול במים ונתקבל המרחק הכפול לעצם, כי הקול עבר את הדרך הלוך וחזור. (מהירות הקול במים היא פי ארבעה ויותר מזה אשר באוויר – כ-1460 מטר בשניה – הדבר תלוי גם בטמפרטורה של המים ובמידת המליחותם).
המחקר הנעשה בתקופה שבין המלחמות ובתקופת המלחמה השניה הביא להמצאת הסונאר – היא התפתחות מרחיקת-לכת של מכשירו של פסנדאן. הסונאר פועל לפי אותה השיטה של יצירת גלי-קול וקליטת הקולות המוחזרים. הוא מורכב ממערכת מכשירים שחלקם נמצא על גשר הפיקוד או לידו ויתרם בחרטום האוניה בתחתיתה, כי מקור הקול מוכרח לבלוט במים ליד שדרת האניה, ז.א. מתחתה.
ליד המכשיר שבמקום הפיקוד עומד איש הסונאר ומסובב גלגל פעם שמאל ופעם ימינה, בזה הוא משנה את כיוון האימפולסים של הקול היוצאים מהמכשיר שמתחת לאוניה. תדירות הקול היא גבוהה מאוד Supersonic מעבר לגבול קליטת האוזן כך שהיא אינה מרגישה בקול. יתרון רב לסוג זה של קול: הוא אינו מושפע מרעש המכונות ותנועת האנייה וכמו הן הוא ניתן להשלח בכיוון מסויים. אולם במכשירים עצמם הקול המוחזר הופך לקול שהאוזן קולטת אותו.
בים שקט מגלה הסונאר צוללת ממרחק רב, אולם בים בלתי-שקט יורד טווח פעולתו של המכשיר עד 300–400 מטר. הבדלי הטמפרטורה בשכבות שונות של המים גורמים אף הם לתקלה כי הקול אינו עובר דרכן בקוו ישר אלא בקוו עקום. וכך יכול לקרות שהקול מכוון לצוללת אולם עובר בקוו עקום השוקע למטה לפני הגיעו לצוללת ואז המכשיר לא ירגיש בה. לכן משתמשים במפות שמסומנים עליהן תנאי הקליטה במקומות שונים בים בהתאם לעונות השנה וכמו כן נעזרים במכשיר הרושם את הטמפרטורות השוררות בעומק שונה.
המכשיר הקולט מאפשר לקבוע את הכיוון (אזימוט) בו נמצא העצם (צוללת) הגורם להחזרת הקול וכמו כן את המרחק אליו. הדבר נרשם גם על מסך המיוחד לכך. הסונאר שבאונית משחית או באונית-ליווי מראה שהאוניה התקרבה אל מעל לצוללת. זורקים פצצות עומק ויש שהצוללת נפגעת – סימן לכך שברי צוללת צפים או כתמי-שמן שעל פני המים. יש שההתפוצצויות מכריחות את הצוללת לעלות על פני המים ושם למצוא את סופה מפגיעת פגזי התותחים. אולם יש והצוללת ממשיכה בקרב ומטעה את האויב על ידי צלילה עמוקה לשכבות מים בעלת טמפראטורה שונה או שהסונאר שבצוללת שולח קולות הנקלטות בסונאר של האניה כהדים מזוייפים.
הצוללת משתמשת בסונאר בעל כוח חלש, כדי לגלות רשתות תת-מימיות ומכשולים אחרים וכדי למצוא דרך חופשית במעברים צרים. אולם הצוללת נמנעת מלבלוש בסונאר שלה אחרי ספינות על-מימיות כי קולו יכול להתגלות לסונאר העליון. למטרה זו משתמשת הצוללת בהידרופון ובפריסקופ. הראשון מאפשר לשמוע, כאמור, והשני מאפשר לראות את הנעשה על פני המים.
לסונאר ישנו שימוש גם לימי שלום. עכשיו גילו שהמכשיר בו משתמשים הדייגים האמריקנים בחופי האוקינוס השקט לגילוי נחילי דגים, בעיקר סרדיניות (ראה „חידושי הטכניקה במלחמה“, ע' 62) הוא הסונאר. לפני שהוא הוכנס לשימוש למטרה זאת היו הדייגים מגלים עם חשכה את הדגים השטים קרוב לפני המים בלבד לפי שביל זרחני שהם משאירים בעברם. עכשיו מגלה הסונאר את נחילי הדגים ממרחק של כמה קילומטרים על-ידי הקול הנשלח לפנים. ויש ששולחים את הקול בכיוון למטה ומגלים את הנחיל מתחת לאונית הדייג, כי נוסף על ההד הבא מקרקעית הים בא קודם לכן הד מהחזרת הקול על-ידי „חומת“ הדגים.
משגילו את נחיל הדגים פורסת סירה מיוחדת רשת שאורכה למשל 500 מטר, הקשורה למצופי-שעם והיוצרת לפני האוניה מחיצה עד לעומק של 50 מטר בצורת חצי גורן עגולה. פנס שעל התורן מושך את הדגים. לעומת זאת אור חזק תת-מימי הבא ממנורה שמורידים לעומק של 45 מטר מפחידה את הדגים ומגרשת אותם מהצד הפתוח עד שתושלם פרישת הרשת וכל הנחיל ילכד.
בסונאר משתמשים למדידת עומק הים. הזמן שעבר בין שליחת הקול לקרקעית הים ובין קליטת ההד מתאים למידת העומק כפול שניים. כמעט כל האניות מצוידות במודדי-עומק מסוג זה. רובם בנויים למדידת עומק עד כמה מאות מטרים בלבד, אולם יש מכשירים המודדים עומק עד 10 קילומטרים. מדידת עומק דרושה לנווט כדי למנוע התקלות בשרטון או בסלע תת-ימי. לעתים עוזרת מדידת העומק לקבוע את מקום המצאה של האניה – על-ידי השוואה עם העומק המסומן במפה הימית.
שיטה אחרת של קביעת מקום האניה בקרבת חופים: ממגדלור נשלחים בבת אחת גלי ראדיו באוויר וגלי קול מתחת למים. באניה קולטים את סימני הראדיו בו ברגע ואת הקול באיחור מה. הפרש בזמן הנמדד כפול מהירות הקול במים נותן את המרחק מהמגדלור.
ועוד שימוש בקול בעל תדירות גבוהה. מקור הקול נמצא הפעם על קרקע הים בקרבת החוף. הקול נשלח למעלה. הוא מגיע לפני המים ומשם הוא מוחזר מסיבת שינוי צפיפות החומר (מים–אוויר). מכשיר שני בקרקע הים קולט את ההד. שני המכשירים קשורים באמצעות כבלים למכשירים בחוף. כאן נרשם על נייר נע מצב גובה המים מעל למכשיר התת-מימי. משבאה הגיאות והעומק הולך וגדל מיד נרשם הדבר במכשיר שבחוף. בצורה כזאת יודעים בחוף בדיוק על התקרבות הגיאות וגודלה.
שימוש מעניין מצאו מכשירי-קול בעלי תדירות גבוהה בבתי-חרושת מטלורגיים (למתכות). מרעידים תוצרי מתכת ועל-ידי זה נוצר קול. באם התוצר אינו פגום תדירות הקול מתאימה לזאת שהמכשיר מכוון לקלוט. אולם באם המתכת פגומה תדירות הקול שונה מהנ"ל והמכונה זורקת הצדה את התוצר הפגום. בצורה כזאת בודקים תוצרת המונית בדייקנות ובמהירות גדולה מאוד.
"על המשמר", שנה ה', מס' 997, 13 בנובמבר 1946, עמ' 3. העתק דיגיטלי באוסף עיתונות יהודית היסטורית של הספרייה הלאומית.
שְׂפַת הַיָּם - מילון מונחים ימיים 