무선 음향 범위 조정

라디오 어쿠스틱 레인지(Radio-Acoustic rangeing)라고 가끔 쓰기도 하고 때로는 RAR이라고 줄여 부르기도 하는 라디오 어쿠스틱 레인지(Radio-Acoustic rangeing)는 배 근처의 물속에서 폭발 전하를 폭발시켜 멀리 떨어진 곳에서 수중 음파의 도착을 감지하고 음파의 도착 시간을 전파함으로써 배의 정확한 위치를 파악하는 방법이었다.선박의 외딴 역에서 선원들이 실제 사정거리 다변측정감시 기능을 사용하여 선박의 위치를 결정할 수 있도록 한다.1923년과 1924년 미국 해안과 지질조사국이 수력 측량 작업 중 측량선의 위치를 정확하게 고정하는 데 사용하기 위해 개발한 것으로, 명소, 표식기, 빛, 천체의 시각적 관찰이 필요 없는 사산법 이외의 항법 기법으로서 인류 역사상 최초의 항법 기법이었다.첫 번째 비시각적 수단: 정확한 위치를 제공한다.1924년 처음으로 운용에 의해 고용된 라디오 음향 범위는 제2차 세계 대전 동안 개발된 새로운 무선 항법 기술이 그것을 쓸모없게 만들었던 1944년까지 계속 사용되었다.

테크닉

무선 음향 범위를 이용하여 위치를 고정시키기 위해, 선원들은 먼저 배 근처의 바닷물의 온도와 염도를 확인하여 물을 통한 정확한 음속을 측정했다.그러자 선원들은 작은 TNT 폭탄을 배의 선미에서 던졌다.약 30m 깊이의 깊이에서 폭발했고, 배에 탄 연대기는 배에서 폭발음이 들린 시간을 자동으로 기록했다.그 소리는 폭발로부터 바깥쪽으로 이동했고, 결국 배에서 멀리 떨어진 해안 역, 정박된 역 배 또는 계류된 부표와 같은 알려진 장소에서 수분에 도달했다.각각의 수화물은 무선 송신기에 연결되어 있어서, 자동적으로 그 수화물이 소리를 감지한 시간을 나타내는 신호를 보냈다.관련 거리(일반적으로 370km)에서 이들 무선 신호는 각각 원격 수소가 폭발음을 감지한 것과 동일한 순간에 배에 도착했다.선박의 크로노그래프는 각 무선 신호가 선박에 도착한 시간을 자동으로 기록했다.무선 신호 수신 시간에서 폭발 시간을 빼면, 선박 승무원들은 폭발 지점에서 각 원격 수화까지 이동하는 데 필요한 음파의 길이를 결정할 수 있었고, 주변 바닷물에서 음속의 속도를 알면 음속의 이동 시간을 소운 속도에 곱할 수 있었다.폭발과 친수성 사이의 거리를 결정하기 위해 바닷물에 담그다.알려진 위치에서 적어도 두 개의 원격 수문까지의 거리를 결정함으로써, 배의 선원들은 배의 위치를 고정하기 위해 실제 사정거리 다변측정법을 사용할 수 있었다.^[1][2]

미국 서해안을 따라 태평양에서 우세했던 것과 같은 심해에서는 깊은 물이 해안으로 소리를 이동시킬 수 있기 때문에 해안 및 측지 측량국은 라디오 음향 범위를 지원하기 위해 해안 방송국에 의존할 수 있다.얕은 물이 우세한 미국 동부 해안을 따라 소리는 해안까지 도달하는 데 더 큰 어려움을 겪었고, 해안과 측지 조사는 무선 음향 범위를 지원하기 위해 정박된 역 배와 나중에 계류된 부표에 더 많이 의존했다.^[1]

크로노그래프는 100분의 1초까지 시간을 기록했고, 무선 음향 범위를 사용하는 배의 선원들은 원격 소수점으로부터 50피트(15미터) 이내로 배의 거리를 결정할 수 있어, 그 시간 동안 아주 정확하게 배의 위치를 계획할 수 있었다.음파가 폭발의 지점으로부터 먼 hydrophones에 두번째(1.5km/s)당 약 0.8마일 해상에서 조업해서 여행하는으로, 선박 가끔 중고 라디오 acoustic 배와 청음 역(370킬로미터)되어 200해리 거리에서 이르기까지, 그리고(139에 185km)일반적이었던 75에서 100해리의 거리이다.[2]

개발이력

전구체

전파 음향 범위는 20세기 초 수십 년 동안 수중 음향과 그 실제 적용에 대한 이해의 증가에서 기원을 이루었고, 에코 사운드와 병행하여 발전했다.첫 단계는 1900년대 초 잠수함신호회사가 해저 종 신호장비를 발명하고 수중 종소리를 수신하는 역할을 할 수 있는 친수기를 개발하면서 이뤄졌다.수신용 친수를 장착한 배의 선원들은 잠수함 종 메커니즘으로부터 배의 거리를 획책할 수 있었고, 두 개 이상의 종으로부터 교차하는 선을 음모하여 배의 위치를 결정할 수 있었다.종은 등대, 등대, 경량형, 북미와 유럽 연안의 부표 등에 설치됐고, 수신하는 수족관은 수백 척의 배에 탑재됐다.그것은 해양 환경에서 음향학을 처음으로 실용적으로 사용한 것이다.^[1]

1912년 RMS 타이타닉의 침몰은 캐나다의 발명가 Reginald Fessenden(1866–1932)이 배의 경로에 있는 위험을 감지할 수 있는 장거리 수중 음향 전송과 수신 시스템에 대한 작업을 시작하도록 자극했다.이것은 1914년까지 메사추세츠 만을 가로지르는 31마일의 거리에서 소리를 송수신하고, 소리를 튕겨내고 울림을 감지함으로써 2마일의 범위에서 배 앞의 빙산을 감지할 수 있는 검증된 전기음향 변환기인 페센덴 오실레이터의 발명으로 이어졌다.바다 밑바닥에서 반사되는 소리를 감지하기 위해서입니다.수중 음향의 실용적 응용을 더욱 발전시킨 것은 제1차 세계 대전에서 비롯되었으며, 이로 인해 영국 해군, 미국 해군, 미국 육군 해안 포병대는 수중 잠수함을 탐지하기 위한 수단으로 소리를 실험하게 되었다.전후 실험에서 해안포병대 대잠음범위과는 매사추세츠주 바인야드 사운드의 얕은 물에서 확립된 기준선의 끝부분에서 물속에서 폭발전하를 폭발시키는 실험을 하고, 소리가 다른 끝부분에서 친수에 도달하는 데 걸리는 시간을 측정했다.그는 물을 통한 음속의 매우 정확한 측정을 확립하기 위해 기준선을 그렸다.^[1]그리고 1923년에 잠수함신호회사는 수중신호장치를 개선하여 특정 장치를 식별하기 위해 신호를 보내는 무선송신기와 접근하는 선박에게 무선신호를 보낸 후 특정 시간 간격으로 음향신호를 발생시켜 선박이 공회전을 할 수 있도록 하는 무선송신기를 동시에 장착했다.그들이 접근하고 있던 특정한 항법 원조를 식별하고, 선원들이 항법 원조로부터 그들의 방향과 거리를 결정할 수 있는 일방통행 범위 조정 능력을 활용한다.^[3]

니콜라스 헥

특히 안개가 선박 위치를 정확하게 고정하려는 시도를 자주 방해했던 미국 서부 해안에서, 유닛과 협의하여 어니스트 레스터 존스(1876–1929) 당시 미국 해안 및 측지 측량국장이었던, 수력 측량 및 항법에 이러한 음향 적용의 가능성을 실현했다.Ed States Coast와 Geodetic Survey Corps 장교들은 깊이 발견과 항법 모두에서 음향의 사용을 조사하기로 결정했다.니콜라스 H. 해안 및 측지 측량단 장교인 헥(1882~1953)은 1917년부터 1919년까지 미 해군 예비군과의 제1차 세계대전에 파견되어 대잠수함 전쟁에서 수중 음향의 사용을 연구했다.그는 새로운 노력을 이끌기 위한 분명한 선택이었다.^[4]

1월 1923년까지, 그 연안과 측지 조사는 조사 배 USC&amp에 이른 메아리 음향기 – – 헤이즈 소닉 H파인더를 설치할, 결정했다.GS가이드 해안과 측지 조사 그것의 비행단으로 뛰어들 위원회는 그 1년 계획;소닉 H파인더의 성공적으로 작동 s의 속도 정확한 이해가 필요할 것이다물을 헤치고 흐르다Heck이 E. A.에 연락했을 때.스티븐슨은 이 계획을 알려주고 포도야드 사운드 실험에 대해 자세히 문의하기 위해 미 육군 해안포병대의 스티븐슨이 수중 폭발음을 감지하는 친수성 시스템이 코스트와 측지 측량선이 조사를 진행하면서 위치를 고정할 수 있도록 할 수 있다고 제안했다.Heck는 동의했지만 기존 항법 보조장치가 위치 고정의 신속성과 정확성 측면에서 코스트와 측지 측량기의 요구를 충족시키지 못할 것이라고 믿었다.^[4]그는 잠수함 신호 회사의 수중 소음 발생기와 부착된 무선 송신기 시스템,^[3] 그리고 다른 이전 개념들을 개선하여 무선 음향 범위 조정법으로 알려지게 될 방법을 고안했다.이 방법은 에초소잉과 마찬가지로 물을 통한 음속의 정확한 계산이 필요했다.^[4][5]

워싱턴 D.C.의 코스트와 측지 측량 본사에서 실시한 헥 오버 소어 테스트는 폭발 당시의 선상 녹화가 그의 개념이 작동하기에 충분할 정도로 정확하게 수행될 수 있다는 것을 보여주었다.^[4]그는 물리학자 E. A. Eckhardt 박사와 M과 함께 일했다.국가표준국 전기기술자 키이저가 수중 폭발음을 감지하면 자동으로 전파신호를 보낼 수 있는 친수시스템을 개발하기 위한 것이다.^[4]1923년 코스트 앤 지오데틱 서베이(Coast and Geodetic Survey)가 가이드(Guide)를 의뢰했을 때 헥은 그녀를 코네티컷 주 뉴런던에 본사를 두고 있었다.그의 지휘 아래, 가이드는 둘 다 정확한 깊이 사운드를 내는 그녀의 새로운 에코 사운더의 능력을 시험했고, 미 육군 해안 포병대와 협력하여 무선 음향 범위 측정 실험을 했다.많은 어려움에도 불구하고, 1923년 11월에 에코 사운드와 라디오 어쿠스틱 레인지 테스트가 성공적으로 마무리되었다.^[4]

가이드의 순항

1923년 11월 말, Heck을 타고, 가이드는 뉴런던에서 푸에르토리코와 파나마 운하를 거쳐 캘리포니아 주 샌디에이고로 가는 항해를 시작했는데, 그녀의 항로는 메아리 소리를 계속 테스트할 수 있도록 광범위한 해양 깊이를 그녀를 데리고 갈 계획이었다.^[4]가이드는 항해 중 역사에 남을 만한 일을 하며, 항로를 따라 지점들에서 바다의 깊이를 측정하고 기록하는 에코 사운드를 사용한 최초의 해안 및 측지 측량선이 되었다; 그녀는 또한 수온을 측정하고 물 샘플을 채취하여 La J의 Scripps 생물학 연구 기관(현재의 Scripps Institute of Oceanography)을 만들었다.캘리포니아의 올라는 염분 수치를 측정할 수 있었다.^[4]그녀는 또한 에코 음향기 소리를 리드선에 의해 만들어진 소리들과 비교했고, 에코 음향 실험을 수행하는 사람들이 이전에 했던 것처럼 물을 통해 단일한 음속의 소리를 사용하는 것이 리드선에 의해 발견된 깊이와 일치하지 않는 음향 깊이 조사 결과를 산출했다는 것을 발견했다.^[4]1923년 12월 샌디에이고에 도착하기 전, 그녀는 물을 통한 음파의 이동과 염도, 밀도, 온도 등의 다양한 조건에서 음파의 속도를 측정하는 데 유익한 데이터를 많이 축적했다.^[4]

캘리포니아에 도착한 Heck and Guide 인력은 Scripps Institute와 협의하여 가장 얕은 수심을 제외한 모든 수심의 정확한 메아 소리를 낼 수 있는 공식을 개발했고, 캘리포니아의 La Jolla와 Oceanside에 수소를 설치하여 무선 음향 범위 실험을 가능하게 했다.^[4]Heck의 지시에 따라 Guide는 1924년 초 캘리포니아 해안에서 새로운 공식을 사용하여 정확한 에코 사운드가 가능하다는 것을 증명하는 실험을 수행했다.무선 음향 범위 측정 실험은 초기 어려움에도 불구하고 폭발물을 폭발시키는 일부 전하를 얻는 것이 어렵기는 하지만 이 방법이 일부 실험 프로그램을 방해하긴 했지만 실용적이었음을 입증했다.^[4]1924년 4월, 코스트와 측지학적 조사는 에코 음향과 라디오 음향 범위 모두 근본적으로 건전하며, 해결해야 할 근본적 문제가 남아 있지 않으며, 필요한 것은 운영 사용 중 두 기법의 지속적인 개발과 정교화뿐이라고 결론지었다.헥은 가이드의 지휘관인 로버트 루스 중령에게까지 이어지는 에코 사운드와 라디오 어쿠스틱의 지속적인 발전을 넘겨주고, 워싱턴 D.C.에서의 임무로 복귀했다.^[4]

후발달

1924년 오리건주 태평양에서 운항한 가이드는 운용상 무선 음향 범위를 채용한 최초의 선박이 되었다.그 해 오리건 주 외곽에서 그녀는 범위 폭발과 그것의 소리를 감지하는 원격 소수점 사이의 206해리(382km)의 거리에서 이 기술을 성공적으로 사용했고 그 과정에서 나중에 소리 고정 및 범위 조정(SOFAR) 채널 또는 깊은 곳이라고 불린 해양 음층의 첫 관측된 표시를 달성했다.사운드 채널(^[1][3]DSC)1928년 프랑스 수사관들은 지중해에서 프랑스 알제리의 알제리와 프랑스 툴롱사이의 30kg(66파운드)짜리 폭발물을 터뜨리고 400해리(740㎞)의 거리에서 소리를 탐지하는 등 이 사거리를 연장했다.^[3]

처음에, Heck와 무선 음향 범위 지정 개발에 참여한 다른 사람들은 이 기술이 태평양 북서쪽 해안에서 가장 덜 효과적일 것이라고 생각했고, 그들은 해안을 따라 파동 작용의 소리와 해안 방송국과 케이블을 설치하는 것이 어려울 경우 무선 음향 범위 지정의 성공을 줄일 수 있을 것이라고 생각했다.이와는 대조적으로, 그들은 미국 동부 해안을 따라 있는 조건들이 어떠한 어려움도 일으키지 않을 것이라고 생각했다.사실, 그 반대는 사실로 증명되었다.다른 문제들 중에서도 미국 동해안을 따라 비교적 얕은 수심이 폭발음을 감쇠시켰고, 종종 모래톱이 해안까지 오는 소리를 아예 막았다.이러한어려움을 극복하기 위해, 코스트와 측지조사국은 미국 동해안을 따라 멀리 떨어진 곳에 선박을 정박시켜 친수역 역할을 했다.[1]1931년 해안 및 측지조사국은 유인역 선박을 "라디오 소노부이"로 교체할 것을 제안하였고, 1936년 7월부터 무선 소노부이(Radio-Sonobuoy)를 배치하기 시작했다.700파운드(317.5kg)의 부표(수분에서 범위 폭발음이 감지되면 자동으로 무선 신호를 보내는 지표하수성, 배터리, 무선 송신기)가 장착된 이 부표는 해안선과 측지 측량선에 의해 5분 안에 전개되거나 회수될 수 있다.^[1][5][6]부표 사용이 미국 서부 해안까지 번진 것도 해안역보다 설치·운영 비용이 저렴했기 때문이다.^[5]

라디오 어쿠스틱 레인지에는 한계와 단점이 있었다.물기둥 내 음파 전파에 있어 국지적인 특성으로 인해 정확도가 저하될 수 있으며, 친수역 유지에 문제가 있었으며, 폭발물 전하를 취급하는 것은 인력과 선박에 상당한 위험이 되었다.^[7]한 번은 조사선 USC&GS 하이드로그래퍼에 탑승한 해안 및 측지 측량선 USC&GS 하이드로그래퍼 호가 상어의 입에 라디오 음향 범위 폭탄을 삽입하고 상어를 풀어주었지만, 상어가 배로 헤엄쳐 되돌아와 하이드로그래퍼 선체 옆에서 폭발하는 것을 공포 속에서 지켜보기만 했다. 폭발은 배를 뒤흔들었다.^[8]1927년 Guide에 탑승했을 때 폭탄을 다루는 하급 장교 한 명이 도화선에 불을 붙이고 배가 기절할 때 추락할 뻔 했다. 그는 폭탄을 떨어뜨려 시궁창으로 굴러 들어갔다.그 하급 장교는 마침내 폭탄에 도달하기 전에 다시 넘어져서 제때에 그것을 배에 실었다; 그것은 물에 부딪히자마자 배 옆에서 폭발했다.그 뇌진탕은 승무원 절반이 무슨 일이 일어났는지 알기 위해 갑판 아래쪽에서 급히 올라오도록 했다.^[9]

1942년까지만 해도, 코스트와 측지 측량기(Geodetic Survey)는 100페이지가 조금 넘는 수력학 매뉴얼을 여기에 할애할 만큼 라디오 음향 범위가 중요했다.그러나 그때까지 3년 동안 맹위를 떨치던 제2차 세계대전은 폭격기들이 어둠과 악천후 속에서 목표물을 찾는 데 도움을 주는 순수 무선 기반 항법 시스템의 급속한 발전에 박차를 가했다.이러한 무선 항법 시스템은 친수역보다 유지관리가 용이하고 폭발물^[7] 취급이 필요 없었으며, 새로운 시스템이 성숙함에 따라 연안 및 측지조사에서 해상 항법에 적용하기 시작했다.무선 음향 범위는 1944년 이후에는 사용되지 않았던 것으로 보이며,^[1] 1946년까지 코스트와 측지 측량선은 위치를 고정하기 위해 새로운 SHORAN 전자 항법 기술로 전환되었다.^[7]

레거시

인간 역사상 최초의 정확한 항법 비시각적 방법, 그리고 낮이나 밤이나 어떤 기상 조건에서도 사용할 수 있는 첫 번째 방법, 라디오 음향 범위는 현대 항법 시스템 개발에 있어 주요한 진전이었다.Nicholas Heck는 해양학에 대한 그의 주요한 공헌들 중 하나인 선박 위치설정을 위해 무선 전자 레인지의 사용을 통해 해양 측량에 혁명을 일으켰다.^[3]이 기술과 관련된 그의 연구는 또한 수중 음속 테이블을 개발하는데 도움을 주어 에코 사운드를 사용하여 최대 5마일(8.0km)까지 "진정한 깊이"를 확립할 수 있었다.^[10]

무선 음향 범위는 현대적인 전자 항법 시스템, 해양학 원격 측정 시스템 및 해양 지진 조사 개발의 길을 따라가는 초기 단계였다.이 기술은 또한 선박의 앞과 옆면을 내다볼 수 있는 소나(sonar)를 개발할 수 있는 토대를 마련했다.^[11]

라디오 음향 범위를 지원하기 위해 개발된 해안과 측지 측량기의 무선 소노부이는 오늘날 대잠전 및 수중 음향 연구에 선박과 항공기가 사용하는 소노부이의 조상이었다.^[6]

참고 항목

• 에코 사운딩
• 수력 측량
• 니콜라스 H.헥
• 미국 해안 및 측지 측량

참조

외부 링크

• NOAA 기록:해안가 음향공사의 시작과 측지측량
• NOAA 기록:거래의 도구: 무선 음향 범위 지정
• NOAA 200번째:수로 측량 기법:음향조사 방법: 무선 음향범위 설정
• NOAA 해안 조사:기념비적인 역사
• 하이드로 인터내셔널 "고정점 없는 시스템"
• 소노부이의 진화.pdf 홀러, 로저 A, "소노부이의 세계 2차 대전에서 냉전으로의 진화," 미 해군 수중음향저널, 2014년 1월