潜水艦信号

潜水艦信号には、 20 世紀初頭には特別な、さらには独自の意味がありました。それは、ボストンのSubmarine Signal Companyによって開発、特許取得、製造された航行支援システムを指していました。同社は航行支援装置として、最初はベルと受信機、次にトランスデューサーという潜水艦音響信号を製造していました。信号は固定されていたり、ライトやその他の固定補助装置と連動していたり​​、船上に設置されていたりして、固定された危険に対する警告や船同士の合図を可能にしていました。当時ドイツの Norddeutsche Maschinen und Armaturenfabrik であったATLAS-Werkeも、主にヨーロッパ市場向けにライセンスを受けてこの装置を製造していました。

このシステムでは、より信頼性の高い水中音響を使用して、沿岸局または信号が設置された海底の危険物から音響信号を発信しました。信号は通常、灯台船、ベルブイに関連付けられていたか、ケーブルで沿岸局に接続された海底の三脚フレームに吊るされていました。当初、このシステムは電気ストライカーで操作されるベルに依存していました。船上の受信機は音響信号を検出でき、両側に受信機を装備すると、船は信号が来たおおよその方向を判断できました。また、装備した船舶同士が互いを検出し、霧の中でも方向を推測できる船舶間システムも作られました。同社は、特定の局の信号が検出された距離などのデータを船舶から収集しました。収集されたデータは、海洋音響特性の初期の基礎を形成しました。当初のベルは、レジナルド・フェッセンデンによる発明の後、トランスデューサーであるフェッセンデン発振器にすぐに置き換えられ、 1912年に潜水艦信号会社で開発が始まりました。このトランスデューサーは送信と受信の両方を可能にし、潜水艦信号の大幅な進歩と、潜水艦電信への拡張、水中電話通信の実験、そして最終的にはソナーにつながりました。

潜水艦信号機能を備えた商用または海軍の船舶は、1900 年代の最初の 10 年から 20 世紀半ば近くまで、登録情報にその機器が船舶の航行機能の 1 つとして記載されていました。1907 年、この情報は保険業者にとって重要となり、アメリカ船級協会は、この装備を備えた船舶は船舶登録情報に「Sub. Sig.」という注記で示すことを義務付けました。商用船会社は、安全対策としてこの機能を宣伝しました。潜水艦信号は、第二次世界大戦中に進歩によって時代遅れとなり、取って代わられました。

1946年、潜水艦信号会社はレイセオン社に買収され、合併してレイセオン社の海洋部門となった。同社は、第一次世界大戦中に海軍と共同で水中音響、ソナー、その他の分野で国内トップの地位を築き、他の海洋システムにも進出した。

1826年、ジャン＝ダニエル・コラドンとジャック・シャルル・フランソワ・シュトゥルムはレマン湖で水中鐘を使った実験を行った。ルシアン・I・ブレイクは1883年に米国灯台局と共同で、音を航行の補助として使うという明確な目的で水中鐘を使った同様の研究を行った。^{[1] [2]}その後、イギリスと米国でそれぞれ独立して実験が行われた。

船舶騒音に関連する受信の問題は、エリシャ・グレイ博士と水中ベルによる信号に実際のメッセージを組み込む研究を行っていたAJ・マンデーが、水を満たした金属製の箱に入れたマイクを内側から船体に取り付けると明瞭に受信できることを発見したことで、部分的に解決した。その後の実験では、船の両側にこのようなマイクを配置することで音源の方向を見つけることができた。片側の強度は音源が船のその側にあることを示し、同じ強度は音源が正面にあることを示した。^{[1] [2] [3]}方向指示器ボックスにより、受信機を個別に選択して方向の信号強度を比較することができた。^[4]

実験により、空中で使用されていたベルを水中での使用に最適化する改良法が決定された。電気式打鐘システムにより、ベルを水面上の補助装置に接続することが可能になった。カナダの実験では、船首の両側に取り付けられた2つの受信機の受信を比較することで方向を判定する実用性が示された。^[5]

潜水艦信号会社は、研究を航海補助装置に変える目的で、マサチューセッツ州ボストンに設立されました。同社は、以前の研究に基づいて電気機械式ベル信号と船上受信機を開発し、特許を取得し、製造を開始し、1901年に世界初の電子式水中音響航海補助装置を発表しました。^{[2] [6] [7] [8] [注 1]}

信号システムは霧の中での安全な航行にとって特に重要でした。空気で伝えられる霧信号、警笛、笛は信頼性が低く、不安定でした。水中を伝わる音波信号は信頼性が高く、到達範囲も広かったです。^[1]沖合の危険は、ケーブルで陸上局に接続された三脚に取り付けられたベルで知らせることができました。^{[9]船に取り付けられた同様の水中ベルのシステムは、霧の中での衝突を避けるために船同士の信号を可能にしました。 [2]}キュナードの定期船ルカニア号には、最初の船対船の潜水艦信号装置が搭載されていました。^[10]

米国灯台委員会は多少の関心を示したが、すぐには行動を起こさなかった。^[2]英国海軍本部とトリニティ・ハウス、そしてドイツでは北ドイツ・ロイド蒸気船会社がその可能性にすぐに注目し、信号所と船上受信機の両方での実装の先駆者となった。^[2]ドイツの会社、Norddeutsche Maschinen und Armaturenfabrik (1902) は、1911年にAtlas Werkeとなり、潜水艦信号会社からライセンスを受けてシステムを製造した。^[11]大手船会社が船に装置を搭載していたため、1905年にキュナード社は、ルカニア号での経験を経て全船隊に装置を搭載すると発表し、北ドイツ・ロイドの定期船であるカイザー・ヴィルヘルム2世、クロンプリンツ・ヴィルヘルム、カイザー・ヴィルヘルム・デア・グローセがこのシステムをうまく利用した。^[12]他の船が霧で閉じ込められているときに運航できることが大きな商業的利点となった例として、定期船カイザー・ヴィルヘルム2世がヴェーザー川河口の霧が晴れて他の船が入港できる22時間前に入港できたというケースがある。入港灯船の潜水信号を使用することで、船は霧が晴れた港に入港し、乗客と貨物を降ろすことができた。^[4]

海軍本部は1906年10月に、米国の軽船が使用していたベルを使ったテストを実施した。テストは成功し、海軍本部は沿岸航行補助装置としての使用を推奨し、霧の中で他の船に警告したり方向を確認したりするために船同士で使用できる可能性を注記した。潜水艦と「親船」の間での使用についても記述があり、潜水艦の結果の一部は純粋に軍事的用途として公表を控えた。^[13]ナンタケット礁沖の霧の中での米海軍戦艦の経験から、艦隊は減速した状態でも信号を使って安全に航行し、編隊を維持できることが証明された。^[14]

1905 年 3 月 3 日、米国の法律により、潜水艦信号を含む補助装置への資金提供が承認されました。米国の灯台当局は、1906 年の夏までに、ボストン、ポロック リップ、ナンタケット、ファイアー アイランド、サンディ フックに停泊している灯台船に信号を設置していました。^[15]米国とカナダは重要な場所に信号を設置していました。米国灯台委員会はメキシコ湾用のシステムを発注しており、英国はすべての航行補助装置にこのシステムを採用していました。1910 年、米国商務省の報告書によると、6 月 30 日までに 49 の信号が設置され、そのほとんどが灯台船に設置されていました。^[16]五大湖への拡張により、淡水で照明条件で航行する外洋船の船首灯受信機の設置に問題があることが明らかになりました。船首灯がほとんど水面上に出ていたため、有効性が低下し、潜水艦信号会社による解決が必要でした。^[9]

1907年までに、信号は一般的に使用されるようになり、ほとんどの大型船に受信装置が装備されました。受信装置は、船底の単純な受信機から、船の両側の水を満たした海箱に2つのハイドロフォンを備えたものに進化し、船は信号の方向を特定できるようになりました。^{[6] [17] [18]}ブレーメン、リバプール、ロンドン、ニューヨークに支社を持つ潜水艦信号会社は、装置を製造し、船会社や個々の船から信号の運用に関するデータを収集していました。^{[17] [18]}

信号の有用性は、より多くの局や船舶が装備するにつれて明らかになった。ルシタニア号の船長ジェームズ・ワットなどの著名な船長は、このシステムを強く支持した。海上保険業者は、船舶および貨物保険のリスクを調整するために、どの船舶が装備しているかの情報を必要としていた。^[19]アメリカ船級協会は、船舶が潜水艦信号装置を装備しているかどうかを、無線とともに登録情報の一部として含めた。^{[20]ヨットや船舶の航行装置を記録した登録簿には、ヨットの}ノーマやロイズ船級協会の船舶の「特別調査」欄の2列目に見られるように、「潜水艦信号システム」または「Sub.Sig.」と記載されている。^{[21] [22]}

潜水艦信号会社は水中音響に取り組んだ最初の会社であり、国内の水中音響の専門家となり、航行のための音響補助装置を製造した。また、後年、米国海軍への主要なソナー供給業者となった。^[23]

「同期信号」と呼ばれる技術は、ベル信号と無線ドット信号を組み合わせ、ストップウォッチを使わずに信号までの直接距離を測定する。無線ドット信号はベルの鳴動シーケンスに従い、次のベル信号までに受信したドットの数で半マイル単位の距離を示す。^[24]無線方向探知信号や潜水艦信号を送信する局など、複合無線を使用する能力と正確な方法を持つ局は、航海通知と表で公表された。^[25]

フェッセンデン発振器は、潜水艦信号会社の顧問技師レジナルド・フェッセンデンが1913年に発明し、1914年に開発・製造したもので、設置や保守がより容易で、送受信が可能で、潜水艦を含むあらゆる2つの施設間でのコード化通信も可能としたトランスデューサーであった。ベルはすぐに廃止され、トランスデューサーを備えた施設は第二次世界大戦まで稼働していた。^{[6] [7] [26] [27]}ベルは信号を送るのに十分であり、識別用のコード化された打撃音も送ることができたが、同社は音響通信の方法を模索していた。発振器はそれを実現し、水中音響のさらなる発展につながった。^{[28]同社はすぐにベルをトランスデューサーに置き換え、潜水艦電信での使用に取り組み始めたが、フェッセンデンが興味を持っていた音波距離測定を認識したり利用したりするのに時間がかかったため、他社が現在一般的に単にソナーとして知られている}音響航法測距で主導権を握ることとなった。^{[26] [27]}

潜水艦信号会社は、フェッセンデン装置で潜水艦電信に焦点を合わせ、潜水艦電話から始めました。海上無線が使用されるようになると、高価な潜水艦バージョンは衰退しました。フェッセンデンが1914年6月にこの装置の電信における有効性を実証したにもかかわらず、その側面は衰退し、最初は氷山の位置特定に粗雑に適用された「感知」の可能性は、第一次世界大戦と潜水艦戦で重要になりました。^[29]

水中音響と、受動的または能動的に音で潜水艦を探知する可能性に全焦点が当てられた。意図的な信号を探知するように設計された既存の受信機は、潜水艦の偶発的な音を探知できないことが判明した。潜水艦信号会社のハロルド・J・W・フェイは、1917年3月20日に蒸気工学局長と会談し、マサチューセッツ州ナハントのイーストポイントに音響研究ステーションを設立することについて話し合うよう招かれた。フェイは、土地が利用可能になると確約した。実施されると、潜水艦信号会社は、ウェスタン・エレクトリック社とゼネラル・エレクトリック社と協力してプロジェクトに取り組むことになった。5月8日と9日、両社の代表者がワシントンで会合し、協力関係を築いた。^{[30] [31]}

海軍諮問委員会は、一般的な研究だけでは海軍の利益が満たされないかもしれないと懸念したため、対潜水艦装置に関する海軍特別委員会が作業を監督することとなった。クライド・スタンレー・マクドウェル中佐が委員会の書記を務め、後にコネチカット州ニューロンドンの海軍実験所で同じ役職を務めた。1917年4月7日に完成したナハント対潜水艦研究所は、海軍初の対潜水艦音響研究所であった。警備されたセキュリティフェンスの背後にある建物群であるこの研究所で、「潜水艦信号」の研究が対潜水艦音響学という新しい分野に参入した。^{[30] [31] [注 2]}

多くの灯火が消えたのと同様に、航行補助としての潜水艦信号も、敵の潜水艦を支援したり、標的艦の集合地点になったりしないように停止された。^[32]

第一次世界大戦中および戦後、潜水艦信号会社は、無線航法の重要性と採用の高まりにより音響補助装置の重要性が薄れていくにつれて、深度計や無線方向探知機、無線電話などの他の海洋電子機器に事業を拡大した。1946年、同社はアメリカン・アプライアンス社（後のレイセオン社）に買収・合併され、同社の海洋部門となり、海洋用途のすべての製品を担当した。^{[23] [33]}

• 潜水艦信号（潜水艦信号会社、背景、船舶、ステーション、探知範囲観測のリスト）
• 技術的な詳細を説明するテキスト内のイラスト。(1914)