Надо было найти для «Пионера» сильные и зоркие глаза, которые далеко проникали бы в мрак глубин и вовремя сообщали бы об опасности и препятствиях, возникающих на пути. Этими глазами сделались уши, которыми снабдил Крепин свою подлодку.
Эхолот давно уже применялся на подводных и надводных судах всех стран. Он основан на том, что звук распространяется не только в воздухе, но еще лучше и быстрее в воде. Если в воздухе звуковые волны распространяются со скоростью в триста тридцать метров в секунду, то в воде эта скорость равна тысяче пятистам метрам в секунду. Звук распространяется от своего источника сферическими волнами во всех направлениях, а встретившись с препятствием, он отражается от него и идет в обратном направлении. Используя это свойство звуковых волн, придумали такие приборы, с помощью которых прежде всего начали измерять глубины дна морей и океанов. С одной стороны судна под водой взрывом или ударом колокола производили звук и замечали время. Звуковые волны достигали дна, отражались от него и возвращались к судну. Там, с другого борта, под водой прикреплялся аппарат, который воспринимал этот отраженный звук и отмечал время, когда этот звук был им принят. Так как звук от судна до дна и от дна обратно до судна проходит в одинаковое время, то достаточно было знать все время, протекшее от взрыва до момента восприятия приемником отраженного звука, чтобы определить, сколько секунд и, следовательно, сколько метров звук прошел до дна. Затем появились эхолоты, которые автоматически, сами, показывали на особой шкале глубину в метрах и избавляли человека от разных вычислений и подсчетов. Действуя непрерывно, посылая в воду звуки и воспринимая их отражения, такие эхолоты сами отмечали, записывали и показывали на бумаге или на экране особой линией рельеф дна, над которым проходил корабль. Наконец, появились ультразвуковые эхолоты, как, например, излучатель Ланжевена.
Высота всякого звука зависит от частоты колебаний, в которые источник звука приводит частицы передающей среды – воздуха, воды или твердых тел, – а через них и барабанную перепонку в человеческом ухе. Человеческое ухо в состоянии воспринять в качестве звука лишь те колебания, которые происходят с частотой от шестнадцати раз до двадцати тысяч раз в секунду. Это – самое низкое гудение и самый высокий, тонкий комариный писк. Выше двадцати тысяч колебаний начинаются уже ультразвуки. Ультразвуки человеческое ухо уже не в состоянии воспринять.
Источником ультразвуковых колебаний является пластинка горного хрусталя, или пьезокварца. Если поместить такую пластинку, зажатую между металлическими электродами, в жидкость и подвергнуть ее воздействию радиопередатчика, то она приводится в частые и сильные колебательные движения, которые передаются окружающей жидкости. Чем больше частота колебаний пластинки, тем выше получаемый ультразвук.