【話說軍世】在一戰和二戰時代,潛艇是海戰中最為成功的一種裝備,尤其是德國的U型潛艇,曾經讓盟軍的護航和商船隊聞之色變,當時潛艇可以下潛到100米到200米左右的水深,現代核潛艇可以下潛到500-600米左右,前蘇聯潛艇甚至下潛到1000米以下,那麼,潛艇時如何在30米以下就漆黑一片的海水中航行的呢?
潛艇的“眼睛”:聲呐具體長啥樣?不止艇首安裝有聲呐
在陸地和空中最常用的觀察和導航手段就是光學、電磁波設備,不過這兩樣設備到水中的作用距離就被變得非常短,而聲呐作為使用聲波的特殊聲學裝備,在水下的傳播距離和穿透能力都非常強,于是,與空氣中雷達是重要觀測裝備一樣,聲呐變成了水下最重要的、定位和通訊工具,聲呐的全稱為:聲音導航與測距,這是美國“SONAR”命名的音譯,早在1906就發明聲呐的英國,命名為“ASDIC”(潛艇探測器),前者逐漸成為廣泛稱呼。
其原理與許多動物非常相似,比較熟知的就是蝙蝠的聲波定位,其實潛艇在海中使用聲呐,更像是另一種知名生物,也就是海豚,而不隻是海豚,其實鲸、江豚等水中的哺乳動物都會使用聲波定位、交流,屬于大自然中的“聲呐”。
聲呐主要分為主動聲呐和被動聲呐,被動聲呐更像是“啞巴”,隻收聽海洋中的聲音,用于分辨目标,更利于隐蔽,不過作用性能弱于主動聲呐,主動聲呐通過主動發出脈沖聲波,利用回波轉換為電子信号獲取目标的精準信息,不過和戰鬥機的雷達一樣,一般不會長時間開啟,因為那樣長時間産生信号源,更容易被對方發現。
聲呐一般安裝于潛艇的前部,與艦艇的艇首聲呐基本一緻,可以遠離艦艇尾部動力系統的機械噪音影響,常見主要有柱型和球形兩種,通過外觀就可以分辨。
球形聲呐的優勢在于方向性能強,可以更好地控制探測方向和距離,不過由于技術含量高、造價高,許多國家都裝備不齊,另外,其體積大、能耗大,對于潛艇本身的空間和動力要求也都很高。
柱型聲呐在性能上要弱于球形聲呐,主要優勢在于技術含量均衡,體積小,造價也比較低,更加适合噸位較小的常規動力潛艇,這也是不同級别之間潛艇造價差距很大的一個影響因素,艇中的電子系統、動力和控制系統、聲呐等都是“漲價”的重要因素。
還有一種共形陣聲呐,其能力也很強大,是目前最先進的聲呐技術之一,還可以安裝在潛艇的殼體表面,就安裝方式而言,比球形和柱形更加方便。
另外,潛艇的外觀上其實也可以看到明顯的聲呐,一般分布于潛艇兩側的被動聲呐,也就是“舷側陣聲呐”,如知名的常規潛艇德國212型潛艇兩側的連續線陣聲呐,這種安裝方式,其實與潛艇的探測需求有關。
作為潛艇和艦艇上最為常見艇首聲呐,其探測角度會受到軍艦和潛艇自身的影響,而實際無法有效的探測被遮蔽的兩側以及後方,因此舷側陣聲呐可以幫助幫助解決這一問題,這種安裝方式其實與一些預警機類似,與背負圓形雷達“大盤雞”性預警機不同,如費爾康預警機、英國獵迷預警機等,其都是将雷達設計融于機身,實現對于機身兩側空間的實時監控。
雖然這樣理論上實現了更多的探測角度,但是,還是會因為雷達角度的原因影響探測範圍,與“平衡木”預警機一樣,前方後方探測能力都會受到明顯影響,對比可以360度預警的“大盤雞”,存在探測盲區,需要“8”或“S”型飛行以彌補,而潛艇也是這樣,因此也不能“走直線”,以彌補後方探測盲區。
而潛艇彌補後方探測能力的重要裝備,就是“拖曳線列陣聲呐”,水面艦艇中反潛能力較強的,基本也都安裝隻有拖曳式聲呐,其本身投放後,遠離艦艇本身的機械振動和螺旋槳噪音幹擾,其探測能力非常遠。
“拖曳線列陣聲呐”本身是一根非常長的柔性管,管中有大量水聽器,整個長度可以達到數百米,如美軍的TB-16粗線陣,長度就有800多米,美軍核潛艇上裝備TB-16和TB-29共粗細兩種拖線陣。
由于“拖曳線列陣聲呐”自身浮力小,一般需要潛艇拖在身後長時間航行使用,所以相對适合核潛艇,而同樣是和核潛艇“大戶”的俄羅斯,其949A型奧斯卡級核潛艇,十字形尾舵的上方,就裝備有甚低頻被動拖曳線列陣聲呐。
比較明顯的是俄羅斯971型狗魚級攻擊核潛艇,北約代号阿庫拉級或鲨魚級熟知度更高一些,其尾舵上的拖曳線列陣聲呐更加明顯。
不過低頻聲呐有一個明顯弱點,那就是頻率越低,聲波越長,雖然在水中的探測距離遠,但是探測和定位的精度都非常有限,在這一點上,高頻聲呐和低頻聲呐正好相反,所以,現在潛艇一般艇首安裝是中頻聲呐用于較遠距離的精确探測,尾部安裝低頻聲呐用于遠距離的長時間監聽,兩側安裝舷側陣聲呐輔助探測定位,而高頻聲呐一般安裝在圍殼上,用于避免近距離的碰撞。
來自俊赫君的胡說:聲呐的“進化”,以前靠聽,現在靠看
在涉及到潛艇的相關海戰影視劇中,一般我們都會看到聲呐兵捂着耳機,仔細聽那種有些尖銳的“噔噔”聲波的畫面,這是潛艇最為重要的崗位之一,受限于當時的電子水平,當時聲呐主要是以聽為主。
現代聲呐其實“以看為主,以聽為輔”,主要是看通過計算機處理信号後,輸出到屏幕上的聲呐瀑布圖上,進而進行分析,可以不再單純的依靠耳朵去聽,依靠經驗來判斷了,準确率也更高。
有些影視作品中,會有指着屏幕誰出對方潛艇方位等目标信息的畫面,其實也是經過專業訓練的聲呐兵的能力,具體如被動聲呐瀑布圖,橫軸代表時間,縱軸代表方位。
在反潛領域還有一種非常重要的裝備,那就是龐大的海底聲納陣,在重點海域形成網絡可以監控水下潛艇的活動,由于常年布置在水下,美軍的潛水員就需要經常到水下去維護底聲納陣的換能器頭。
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