Немецкий передатчик Голиаф до сих пор используется российским флотом для связи с подводными лодками
Связь с подводными лодками затруднена из-за солёной воды, через которую плохо проходят радиоволны. Очевидное решение — всплыть и поднять антенну над водой, но всплытие делает подводную лодку видимой для вражеских кораблей и, следовательно, уязвимой.
Решение состоит в том, чтобы использовать буй, несущий антенну. Буй привязан к подводной лодке, которая продолжает оставаться значительно ниже поверхности воды.
Инженеры заметили, что радиоволны, имеющие очень низкую частоту (десятки килогерц и ниже) способны проникать в солёную воду до нескольких метров. Таким образом, если радиостанции на подводной лодке переключатся на эту частоту, они смогут связываться с военно-морской базой, оставаясь при этом на глубине. Беда состоит в размере требуемой антенны. Видите ли, длина радиоволны обратно пропорциональна её частоте, а длина антенны прямо пропорциональна длине волны. Другими словами, чем ниже частота радиоволны, тем длиннее должна быть антенна.
В случае очень низких частот, 30 кГц и ниже, для подводной связи, нужно иметь длину антенны в несколько километров. Понятно, что антенну таких размеров невозможно построить. Поэтому инженеры используют антенны, длина которых составляет лишь небольшую часть от длины волны. Недостаток в том, что такая антенна должна питаться огромным количеством энергии, потому что антенна, которая составляет только часть длины волны, излучает только часть мощности. Но на этот компромисс инженерам приходится идти, чтобы уменьшить размер антенн в практических пределах.
Одна из самых больших антенн, используемых для подводной связи, с названием Голиаф, когда-то стояла возле Кальбе-на-Мильде в Саксонии-Ангальт, Германия. Она эксплуатировалась нацистами в период войны и мощность её передачи могла достигать 1000 киловатт. На частотах 15 -25 кГц, передатчик Голиафа достигал немецкие подводные лодки в любой точке мира, исключение составляли только глубокие норвежские фьорды. Это был самый мощный передатчик своего времени.
Площадка Голиафа
Голиаф использовал три зонтичные антенны и парные провода. Зонтичные антенны являются одними из самых эффективных антенн в низкочастотном спектре. Помимо военной связи, эти антенны обычно используются в средневолновых и длинноволновых АМ радиовещательных станциях.
Голиаф использовал три стальных мачты высотой 210 метров, расположенных в виде треугольника. Антенная система имела обширную систему сопровождения радиальных заглублённых грунтов, общая длина которых составляла не менее 350 км. Полная антенная система имела впечатляющую эффективность — почти 50% на 15 кГц и 90% на 60 кГц.
После войны Советы демонтировали Голиаф, упаковали его в ящики и отправили в Россию, где он вновь был собран под Нижним Новгородом, примерно в 18 км к югу от Горького и в 50 км к востоку от Москвы. Голиаф до сих пор эксплуатируется российским флотом, который использует его для связи с подводными лодками и для передачи сигналов времени.
Голиаф — Нижний Новгород