О работе и исследовании слухачей

03 Июня в 10:54 1050 0


В военном деле нередко приходится пользоваться некоторыми особенными свойствами слуховой функции для тех или других работ; к таким заданиям относится звукоулавливание невооруженным ухом при помощи аппаратов, имеющее целью обнаружить местонахождение самолета противника, когда из-за темноты, тумана или других препятствий этого нельзя сделать глазом. Когда самолет обнаружен по звуку, его уже легко поймать лучом прожектора и обстрелять зенитными батареями. Определение той прямой линии, на которой находится искомый источник звука, посредством особых аппаратов — звукоулавливателей и комвараторов — называется пеленгацией по звуку. Способность человека ориентироваться по звуку без помощи искусственных приборов называется, как сказано, ототопикой.

К ототопике в широком смысле слова можно отнести не только способность ориентации в направлении звуковых лучей, но и возможность определить расстояние от источника звука; последнее удается сделать легче в тех случаях, когда сила этого источника известна и более или менее постоянна (пользуемся слуховой памятью). Примером служат такие звуки, как лязг затвора винтовки — различается приблизительно с расстояния 0,5 км, шум танка—от 2 до 3 км, орудийные выстрелы — от 10 до 30 км, шум бомбардировщика — от 5 до 15 км и т. д. Зная это, можно ориентировочно сказать, далеко ли от нас источник того или другого звука. Если же сила звука неизвестна, но известен его тембр, то до.некоторой степени о расстоянии можно судить по изменению тембра, происходящему оттого, что не все составные части сложного звука одинаково поглощаются средой (высокие поглощаются сильнее). Поэтому если, допустим, мы хотим определить, далеко ли мы от играющего военного оркестра, то нужно учитывать, слышны ли все инструменты (тогда оркестр близко от нас) или не все, например, слышны только литавры и барабаны (тогда расстояние большое). 

По данным В. Е. Перекалина, способность определять направление звука подвержена большим колебаниям, смотря по тому, исследуем ли мы звуки в горизонтальной или вертикальной плоскости и если в вертикальной, то сагиттальной или фронтальной; затем, не все равно, какой высоты звук, непрерывный ли он или с паузами, тембровый или бестембровый и, наконец, симметричен ли слух на оба уха у данного лица или нет. 

Соответственные опыты производились на особой установке в нашей ЛОР-клинике. Оказалось, что в общем ошибки могут достигать парадоксально большой величины, особенно если источник звука перемещался в сагиттальной плоскости, и даже в лучших условиях нормальные люди могли ориентироваться только с точностью приблизительно в 20°. 

Однако тренировка позволяет довести это число до 8—4°. Этого, однако, недостаточно для надобностей оборонного дела, и поэтому придуманы вспомогательные приспособления, позволяющие уменьшать этот угол еще более и подслушивать слабые, доносящиеся издалека звуки; к этим приспособлениям относится простой рупор, через который можно прислушиваться к летящему вдалеке аэроплану или дирижаблю и определять его местонахождение, используя ту особенность, что когда ось раструба рупора повернута прямо на источник звука, то звук слышен лучше всего; кроме рупора, применяются так называемые параболоиды, т. е. отражатели (звуковые зеркала), собирающие звуковые лучи в своем фокусе; поворачивая две пары соответственных приборов так, чтобы звук наиболее ясно различался в их фокусах, мы получаем в пересечении осей местоположение источника звука (прибор очень громоздок, так как диаметр каждого зеркала не должен быть меньше длины улавливаемой волны). 

Наконец, многорупорными звукоулавливателями можно определить то же направление, используя так называемую бинауральную способность восприятия звуков; эти приборы дают значительно большую точность, именно от 0,5 до 2° при дальности источника звука от 8 до 15 км, а ориентировочно подслушивать приближающиеся самолеты удается даже с расстояния 20 км. Устройство таких звукоулавливателей основано на той гипотезе, что человек различает направление звука благодаря парности своего органа слуха, и потому, что этот орган чувствителен ко времени прихода к нему звуковой волны; другими словами, если звук от определенного источника приходит к одному уху с некоторым опозданием против другого, то мы чувствуем это (благодаря кажущемуся смещению источника звука вправо или влево) и заключаем, что источник не прямо перед нами, а несколько в стороне. Слегка поворачивая голову вправо или влево, мы можем добиться того, что разница в приходе звука исчезнет, — в этот момент источник звука должен находиться прямо против нас, иначе говоря, на перпендикуляре, восстановленном из середины линии, соединяющей оба уха. Его кажущееся звуковое изображение в этот момент тоже находится прямо впереди. 

Как сказано выше, такой естественный способу определения направления звука недостаточно точен, но выигрывает в чувствительности, если применить аппарат из двух рупоров, соединенных один с правым, другой с левым ухом и расставленных на некотором расстоянии один от другого, примерно на 2 м. Эти рупоры можно сравнить с ушными раковинами человека, но только увеличенными в размерах, отчего слабые звуки становятся более громкими, и, кроме того, расставленными гораздо шире, чем уши у человека. 

Если подслушивать звук самолета этим прибором и если самолет (источник звука) находится не на прямой линий, восстановленной перпендикулярно к середине стержня, соединяющего оба рупора, то звук будет проицироваться или в правое или в левое ухо, т. е. получится латерализация его; если же при вращении прибора самолет окажется на упомянутом перпендикуляре, то звук будет ощущаться по срединной линии тела, следовательно, не латерализируется. Тот факт, что звукоулавливатель описанной конструкции имеет более выраженную чувствительность, чем невооруженные уши, подтверждает упомянутую гипотезу об ориентации по времени прихода звука, так как по существу единственная разница в опытах с ототопикой невооруженным ухом и со звукоулавливателем состоит в том, что во втором случае интервал между приходом звука и в правое и в левое, ухо больше, чем при опытах без этого прибора. 

Обнаруживание местонахождение самолета по звуку: 1 - звукоулавливатель, 2 - компаратор, 3 - прожектор, 4 - генератор тока
Рис. 1. Обнаруживание местонахождение самолета по звуку: 
1 - звукоулавливатель, 
2 - компаратор, 
3 - прожектор, 
4 - генератор тока

Здесь, однако, может быть спор о том, что считать началом звука иди вообще тем моментом звучания, приход которого к уху нас интересует. Летящий аэроплан звучит ведь непрерывно, и, следовательно, какого-либо начального момента в этом звуке нет. Но возможно за рассматриваемый момент принять определенную фазу данной звуковой волны, например, ту фазу, когда синусоидальное звуковое колебание находится в фазе (φ = 0°) или в фазе одной четверти полного колебания (т.е. φ = 90°) и т. д. 

Если одна и та же фаза доходит до второго уха несколько позже, чем до первого, то создаются условия для латерализации звука, но только при том допущении, что наш парный слуховой аппарат чувствителен к фазам звука. Кроме этого, необходим еще и достаточный интервал между приходами фаз к обоим ушам; если этот интервал не меньше 0,00003 секунды, то латерализация уже начинает ощущаться. 

Увеличивая расстояние между «ушами» звукоулавливателя, т. е. между рупорами, мы можем по желанию увеличивать и интервал времени между приходом к нему одной и той же фазы звуковой волны, но, согласно гипотезе фаз, не безгранично, а только до такого расстояния, которое равняется 1/2 длины самой волны, так как в дальнейшем, т. е. во второй половине волны, будет опять сближение фаз, и, следовательно, никакой выгоды мы уже не получим. Таким образом, если расстояние рупоров (величина «базы») равняется X м, скорость звука равна V м в секунду и мы хотим подслушивать звук определенной высоты, например, а колебаний в секунду, то нам имеет смысл увеличивать базу до такого предела, когда она будет равняться 1/2 длины волны, т. е. когда 
Х = V/2a,
например, если звук аэроплана соответствует, скажем, 170 колебаниям в секунду, то величина X равна 333 м (скорость распространения звука), деленным на 340, т. е. около 1 м. На практике такой расчет применить так просто нельзя, потому что звук самолета весьма сложен, состоит из колебаний различных периодов и, следовательно, размеры аппарата должны приспосабливаться к некоторым средним величинам и, вообще, скорее определяются эмпирически. 


Так как при движении самолета в пространстве его место на небосклоне точно определяется пересечением двух координатных линий, то необходимо звукоулавливание вести одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, для чего требуются две пары рупоров: одна для угла возвышения, другая для азимута, укрепленных на одном станке, и два слухача, по одному на каждую пару.

При проверке успешности работы этих слухачей оказывается, что они обладают способностью узнавать звук, идущий прямо спереди, в разной мере, т. е. не все дают одинаковый максимум ошибки, а некоторые ошибаются на меньшее, другие же на большее число градусов. Правда, ототопическая чувствительность усиливается при тренировке, но все-таки существуют люди, которые уже при первом испытании регистрируются как неспособные к работе слухачей. 

Предложены следующие методы для определения пригодности к звукоулавливанию: кандидатов исследуют латерометром, состоящим из резиновой трубки с двумя оливами для вставления в то и другое ухо. Исследующий ударяет стерженьком то по середине трубки, то отступя на известное число сантиметров от средней точки вправо или влево. Кандидат должен определять, слышит ли он звук в затылке (или неопределенно), или же в правом ухе, или же в левом. Большая разница между данными для того и другого уха указывает на асимметрию слухового восприятия, а абсолютные цифры — на тонкость латерализационной способности. От кандидата требуется, чтобы не было, во-первых, асимметрии и чтобы, во-вторых, чувствительность латерализации звука была достаточной. Например, он при постукивании на 1 см отступя от средней линии уже угадывает, уклонился ли стерженек вправо или влево, то острота чувствительности считается достаточной, если же безошибочное угадывание начинается только после 3—4 см, то недостаточной; если вправо и влево безошибочность появляется на равном числе сантиметров, например на 2 или на 3, то асимметрии восприятия нет, а если на одной стороне получилось 1, а на другой 4, то кандидат признается непригодным по слишком слабой латерализации в одну сторону. 

Итак, здесь обращается внимание: 
1) на разность между пределами ототопической чувствительности для правого и левого уха; если эта разность велика, то это показывает, что требуется значительный перевес в силу ощущения того и другого уха, чтобы исследуемый почувствовал латерализацию, следовательно, ощущаемость не тонкая; 
2) на расположение нейтральной точки слуха данного лица на нулевой (т. е. срединной) точке прибора; если эта нейтральная точка сдвинута, то это указывает, что у данного исследуемого одно ухо лучше слышит, чем другое, или, вернее, что нет тонкого ощущения срединной акустической плоскости. 

Правда, ни одна из этих особенностей еще не является безусловным препятствием, так как при сдвиге нейтральной точки можно ввести соответственную индивидуальную поправку, а при недостаточной остроте чувствительности на звук латерометра может существовать тонкая общая чувствительность к тем звукам, которые нужны при подслушивании аэропланов. Поэтому для уточнения профотбора предлагали еще вторую серию опытов с более сложными приборами, например, путем вариометра и термофона, которыми измеряют остроту слуха для звуков от 60 до 1000 колебаний в секунду (этот диапазон считается практически достаточным); можно применять и другие инструменты для того же профотбора. Но, конечно, одно только акуметрическое исследование еще не гарантирует безусловной годности кандидата. В дальнейшем производятся тренировочные занятия, сначала с передвижным учебным источником звука (клаксоном), а потом и с аэропланами; кроме того, производятся упражнения по развитию некоторой музыкальности слуха, что также для этой профессии полезно. Итак, лишь постепенной подготовкой можно выработать подготовленных к своему делу слухачей.

В дополнение к этой главе можно сообщить еще некоторые подробности о технике звукоулавливания. Шум самолетов состоит из смеси колебаний, в которой больше половины звуковой энергии нужно отнести на басовую зону (между 70 и 250 периодами). Бомбовозы дают звуки ближе к нижнему из указанных пределов, а истребители — к высокому. Так называемые экспоненциальные рупоры являются хорошими собирателями звука, пригодны для низких частот и в то же время достаточно портативны. Отверстие их должно иметь ширину в одну четверть самой большой длины волны и определенную частоту собственных колебаний (определяется эмпирически). 

Совершенно иной метод засечки звуковой цели применяется в том случае, если мы хотим в качестве улавливателей использовать микрофоны. Этот метод применим в морском деле, для подслушивания шума приближающегося, но почему-либо невидимого судна. 

Техника способа состоит в устройстве двух баз, расположенных под некоторым углом с тремя мембранами (гидрофоны). Расстояние между ними должно быть больше, чем при воздушном подслушивании, так как скорость звука в воде в 4 раза превышает скорость в воздухе и, следовательно, нужно больше расстояния для минимально улавливаемой разницы во времени (если основываться на гипотезе интервалов времени, как у сухопутных пеленгаторов по звуку). Передвигая базы гидрофонов, можно получить два перекрещивающихся направления, по которым улавливаемый шум судна слышится лучше всего. Точка перекреста определяет местоположение судна. (Здесь разведка ограничивается только одной координатной плоскостью — отличие от воздушной разведки.) Геофоном называется ящик с прослойкой из двух дисков, между которыми налита ртуть в качестве инертной массы. 

Звуковые сотрясения, передаваемые почвой, раскачивают стенки коробки, а ртуть остается в покое; от этого в воздушных камерах над и под ртутью могут происходить соответственные сгущения и разрежения воздуха, передаваемые по трубкам к обоим ушам исследующего. Таким одиночным геофоном можно подслушать движение противника на расстоянии до 30 м. Двойным геофоном определяется и расстояние источника звука под землей; в этом случае один геофон соединяется с одним ухом, а второй — с другим; геофоны переставляются по полу подземной галлерей, пока звук не будет одинаково хорошо слышен в обоих ушах; в этот момент источник его находится на перпендикуляре, восстановленном из середины «базы». 

Бинауральный слух применим в военном деле при самых разнообразных обстоятельствах, например, в авиации для акустического наблюдения за работой моторов и состоянием самолета в воздухе; стереоакустичсской ориентации в полете, воздушном бою и в момент приземления (например, при оценке угла планирования); акустического самолетовождения, например, для определения координат методами радионавигации (радиосвязи); для слухачей в прожекторных частях; при караульной службе и т. д. Стойкая или временная асимметрия чувствительности обоих ушей к силе звука и других способностей двуушного слухового восприятия в разной степени может влиять на качество работы пилота, летчика-наблюдателя, бортмеханика моториста, штурмана, радио связиста, стрелка. Кроме того, слуховая функция у них зависит от различного воздействия акустического маскирующего фона (шума винта, выхлопов мотора, встречного ветра) и типа самолета. 

Точность акустического наблюдения и ориентации зависит во многом от степени неустойчивости воздушной среды (турбулентность атмосферы, воздушные «зоны молчания», «акустические облака», аберрация звука при ветре и т. д.), Что нужно учитывать при выяснении особенностей бинаурального слуха в военном деле. 

Зоны молчания при взрывах и стрельбе объясняются неоднородностью атмосферы и действием ветра. При постепенном изменении температуры может происходить рефракция звука (он отклоняется туда, где холоднее). Если звук приходит по ветру, то звуковые лучи загибаются вниз, к поверхности земли и от этого как бы сгущаются и лучше слышатся, так же как при тихой погоде, несмотря на туман или мглу. Наоборот, звук искажается в своем направлении из-за эха, ослабевает на рыхлой песчаной или снежной поверхности и в жаркую погоду.

Воячек В.И.
Военная отоларингология
Похожие статьи
  • 12.06.2013 6000 9
    О вестибулярной тренировке летчиков

    Возможность перевоспитать вестибулярный аппарат и другие органы, участвующие в акцелерационном чувстве, так, чтобы они были менее расхлябанными или лучше приспособляющимися к тем неестественной формы и силы раздражителям, которые столь неизбежны во время полета, значительно увеличила бы контингенты ...

    Военная отоларингология
  • 10.06.2013 2648 15
    Ушная манометрия

    Степень проходимости евстахиевой трубы определяется рядом, способов (выслушивание при продувании уха, бужирование, рентгенография, ушная манометрия), причем уже при обычной отоскопии часто удается определить ненормальность трубы; так как расстройства ее функции в первую очередь выдают себя втянутост...

    Военная отоларингология
  • 12.06.2013 1932 20
    О парашютных прыжках

    Вопрос о том, какую роль играет патофизиология вестибулярного аппарата при парашютировании, еще не вполне разработан. Теоретически нужно себе представить, что прыгающий в первые секунды после отделения от самолета двигается по некоторой кривой параболического типа, суммирующейся из двух слагаемых; о...

    Военная отоларингология
показать еще
 
Оториноларингология