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12月17日,无锡23岁失联8天的女孩,其遗体被蓝天救援队打捞上岸,在接受采访的过程中,该救援队队长明确表示:“功劳并非在我们,在于蛟龙号声呐系统研究单位”。这不禁让人感到疑惑,什么是声呐呢?声呐系统在打捞中起到了怎样的作用?蛟龙号声呐系统研究单位又研究出了怎样的成果?
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4 x6 |9 n2 @8 k; t, U 所谓的声呐,其实就是利用声波在水中的传播与反射特性,通过电声转换、信息处理来进行导航与测距的技术,也指利用这种技术制造出来的探测与通讯设备,这是水声学中最基础最核心的一块,通常分为主动与被动两种。 . N _6 V) {' B( |1 e9 P) P! C
( U1 C4 R" M8 j3 y4 h 主动声呐指的是有目的地主动从系统中发射声波的声呐,当它发射的信号在水下遇到障碍物或者目标时,什么就会自动反射回来,利用反射回来的信号,就可以测算出目标的距离,方位以及速度等信息。
9 k J, k5 k! Y/ p* E2 f 大多数主动声纳都是采取脉冲体制的,有极少数采取连续波体制,这种声纳最大的功能在于主动探测,能够探测出鱼群、海深、沉船、暗礁、冰山、水雷以及关闭了发动机的潜艇。像无锡地区发现的那个女孩的遗体,就是通过主动声呐打捞出来的,能够在浩瀚的水域中打捞出一个人,由此可见声呐技术的强悍。 9 ?4 s* U' w* d5 S5 ~8 E, v
q7 W9 Y/ c d. R/ } 被动声呐则主要应用于潜艇上,通过接收辐射噪声和水声设备发出的信号来判断目标的方位、距离和速度,这在一方不能发生暴露,但是要探测出对方的活动情况的时候非常有用。
7 o1 J+ Z/ E# D, f 聊完了声呐的定义和分类,咱们再来聊聊声呐的历史。 1 o. h2 _$ s1 |: `3 q! a1 _# s
全世界第一台投入使用的声呐来自于英国,而英国人给他起的名字叫做“潜艇探测器”,因为声波不像电磁波在水中衰减的速率那么快,所以非常适合作为远距离传输的能量形式,在探测、定位其他船只方面有奇效。后来各国迅速意识到了声呐的水下监视与探测功能,纷纷加入了对它的研究,逐步将其运用到了鱼雷制导、水雷引信、地貌勘测、水文测量、船舶导航、鱼群与石油勘探等等领域。 - {9 l' U; o% g1 E2 C( t
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为了能更好地实验声呐的性能,俄罗斯甚至专门将一艘核子K403号潜艇改成了“声呐测试艇”,由此可见其重视。 a/ J; w3 T7 U5 t" v' K
都说雷达是潜艇的“眼睛”,声呐是潜艇的“耳朵”,那么声呐装置一般是由什么构成的呢?又安装在哪个位置? ! c N8 |2 a4 X6 o6 f+ _! U: N9 r
声纳装置一般包括基阵、电子机柜以及辅助设备三部分,基阵的主要功能是发射或接收声波,电子机柜则是囊括了发射接收显示和控制等诸多系统,对于辅助装置则是主要配合前两者使用的,能够帮助声呐基阵传动。 2 i: F9 H7 ~& h ]5 \& i; c
. ~7 c) B; e) B1 ?" O+ b% I' j# x 值得一提的是,在声呐中还有一个特殊的器件叫做换能器,它能够帮助声能与电能、机械能、磁能互相转换,同时还具备“扬声器”与“听筒”的能力,是声呐系统中不可或缺的一块。 $ i+ E! M8 [$ l! T2 L
至于声呐的安装位置,在过去百年间发生了巨大的变化,传统的声纳一般安装在潜艇的头部,体质庞大,极为显眼。而现代声纳则可以安装在潜艇上的各个位置,甚至可以利用缆线将声纳拖在潜艇的身后,由此可见声呐技术的革新。 , P! v# i! M" h- K! S, k
实际上,不仅仅是声呐的安装位置发生了变化,随着技术进步与研究深入,声呐技术的方方面面都在改变,预计在接下来的数十年里,声呐将往以下4个方面发展: 5 t& c4 ?! ?4 o
第一,向系统性、综合性发展。3 X( N2 ]! {) Y8 F" D
传统的声呐系统指的就是一部声呐探测器,但是在未来声呐系统将会发展为有多部声呐组成的完备作战系统。这主要是因为在冷战结束后,海战已经进入了信息战的时代,声呐的发展必然会向知识与信息时代靠拢,美国水面舰艇装备的AN/SQQ89反潜综合作战系统就是最好的例子。
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第二,向低频、大功率、大基阵方向发展。
+ A. h% l& M# Z; s$ Y+ ]( O% | 虽然现在的声呐探测已经卓有成效,但是在远程探潜方面还有所不足,而倘若想要更好地有效反潜,就得利用低频大功率与矩阵的关系以及声波在海水中的传播特性,这展现了声纳在微观上的发展趋势。 I$ U1 n1 B0 E1 j
第三,向智能化发展。9 H9 c; j; N6 w5 K$ A9 z# R. ]" a
计算机的应用必然会驱使声呐系统转向智能化,尤其是第5代计算机的问世,更是促使声呐网智能方面转变,当神经网络的研究与计算机技术和信号的处理技术相结合,声呐智能也就有了实现的可能。
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) Z; b( p5 l5 r4 y+ w 第四,向模块化、标准化、系列化以及可维修的方向发展。
$ f' d- E3 {& w% t 标准化的模块式结构在声呐设备中的应用已经越来越常见了,这种结构下的声呐设备,不仅互换性强、扩展性好,而且还便于维修、易于研发,其低成本、高能效的特点必然会引领声呐技术发展方向。 + h3 s) u+ n; D3 `) E2 m; d
在世界各国中,我国的声呐研究起步较晚,但是我国的声呐通信技术位于世界顶尖行列,蛟龙号潜入海底数千米的位置,仍旧能和母船相联系,就是最好的证明,这值得每个国人为之骄傲与自豪,蓝天救援队所表达的观点也没有错,如今我们能够在方方面面各领域使用声呐,的确是科研工作者们的功劳,不过使用者也无需妄自菲薄,毕竟工具再好,使用的依旧是人,使用者的贡献也是不可抹杀的。
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