ТОЛЬКО ДЛЯ УШЕЙ СОБАКИ

ЮТ 2004 №4

Ультразвуковой свисток охотники-браконьеры изобрели сотни лет назад, но объяснить, почему его слышат собаки, но не слышат егеря, смогли гораздо позже.

Лишь в XVII веке установили, что звук - это колебания воздуха. В XIX веке появились приборы, измеряющие частоту звуковых колебаний.

Рис. 1. Свисток Гальтона и его устройство.

Английский ученый Френсис Гальтон в 1883 г. создал прибор, создающий звук точно заданной частоты (рис. 1), по конструкции напоминающий свисток. С его помощью удалось выяснить, что ухо большинства людей слышит звуки частотой не более 20 000 Гц. Звуки же более высоких частот стали называть ультразвуками. Их слышат, например, кошки, собаки и лошади. Они воспринимают звуки с частотой 20 - 30 тыс. Гц, но все рекорды бьют летучие мыши. Для них и 70 тыс. Гц не предел.

Сегодня браконьерам ультразвуковые свистки не нужны. Но они всё же находят применение.

В начале прошлого века известный дрессировщик М.А.Дуров показал в Москве на арене цирка лошадь, умевшую складывать и умножать целые числа и даже извлекать корни. Ответ она подавала ударом копыта. Более того, дрессировщика сажали за ширму, давали примеры в письменной форме, а лошадь воспринимала их телепатически и давала правильный ответ. Москва была потрясена.

Немного позабавившись, М.А.Дуров открыл свой секрет. В кармане артиста находилась резиновая груша со свистком Гальтона. Незаметно нажимая её, маэстро подавал лошади сигнал, который не слышал никто, кроме неё. А она, знай своё дело, при этом постукивала копытом, что зрители принимали за цифровой код...

В годы Второй мировой войны японцы нашли свистку Гальтона более серьезное применение. В ходе войны на Тихом океане американцы не раз брали в плен небольшие японские суда. Команда сдавалась, оставляя целехоньким все самое главное: оружие, провиант, двигатели. Но раз за разом на капитанском мостике находили обломки какого-то прибора, состоявшего из жестяного рупора и трубок.

Американские разведчики, внимание которых давно привлекало умение японских судов согласованно действовать, не прибегая к каким-либо известным средствам связи, собрав воедино обломки разбитого на разных судах прибора, выяснили, что перед ними принципиально новое средство связи. В основе его был мощный ультразвуковой свисток, работавший на сжатом воздухе судового компрессора. При помощи специального устройства ультразвука изменялся в такт со звуковыми колебаниями голос капитана. Промодулированный ультразвук при помощи рупора направлялся адресату.

Принятый сигнал обрабатывали, вычитая несущую частоту, и становился слышен человеческий голос. Дальность действия такой системы связи достигала нескольких километров.

Рис. 2. Судейский спортивный свисток.

Но поговорим о конструкциях свистков. Начнём с самого простого (рис. 2). Возьмите две полоски жести. Одну из них согните, как показано на рисунке, зигзагом, а другую - скобочкой и спаяйте между собой. Если зажать боковые отверстия изделия между большим и указательным пальцами и подуть в трубочку, может получиться свист. Если свисток молчит, придётся заняться регулировкой. Она заключается в том, чтобы найти правильное положение относительно плоской трубочки конца цилиндрической части свистка. Чистый и громкий свист получается, когда струя воздуха входит в цилиндрическую часть, делает по ней оборот и отклоняет вверх поток воздуха, выходящий из трубки. Течение в цилиндрической части прекращается, но через мгновение преграда исчезает; новая порция воздуха входит в цилиндрическую часть, делает по ней оборот, и все повторяется. В результате из щели свистка выходит поток воздуха, прерывающийся с большой частотой. Он и порождает звук.

После первого удачного опыта сделайте несколько свистков с цилиндрической частью разного диаметра от 5 до 20 мм. Чем меньше диаметр цилиндрической части, тем выше частота звука. Свисток диаметром менее 5 мм уже может давать ультразвук. Только вы его не услышите, поэтому налаживать такой свисток придется с осциллографом и микрофоном. Ультразвук вы увидите на экране в виде отрезка синусоиды. Регулировка свистка производится до получения максимальной ее амплитуды. Ну, а если нет осциллографа, постарайтесь найти общий язык с кошкой или собакой...

Рис. 3. Устройство гудка парохода.

Описанный свисток прост в изготовлении и наладке. Но гораздо эффективнее цилиндрический свисток (рис. 3). При длине около метра он дает звук с частотой 100 - 150 Гц и сможет заменить гудок парохода. При длине же несколько миллиметров гудок превратится в свисток Гальтона частотой до 60 000 Гц.

Рис. 4. Свисток для управления моделями.

1 - регулировочный винт; 2 - поршень; 3 - резонатор (резонансная полость);
4 - вставка, образующая кольцевую щель; 5 - отражатель звука; 6 - воздушная трубка.

На рисунке 4 вы видите ультразвуковой свисток, предназначенный для управления моделями. Он работает от резиновой груши и снабжен параболическим отражателем, направляющим звук на расстояние до 25 м. Обучив собаку реагировать на его звук, можно показывать с ней различные фокусы. Дело это непростое, поэтому на первых порах можно ограничиться простейшим свистком, а вместо собаки использовать электронную модель, описанную в рубрике ЗШР журнала.

А. ИЛЬИН
Рисунки автора