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【话说军世】在一战和二战时代,潜艇是海战中最为成功的一种装备,尤其是德国的U型潜艇,曾经让盟军的护航和商船队闻之色变,当时潜艇可以下潜到100米到200米左右的水深,现代核潜艇可以下潜到500-600米左右,前苏联潜艇甚至下潜到1000米以下,那么,潜艇时如何在30米以下就漆黑一片的海水中航行的呢?
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潜艇的“眼睛”:声呐具体长啥样?不止艇首安装有声呐 : g3 l7 d3 b; b$ O9 J; n
在陆地和空中最常用的观察和导航手段就是光学、电磁波设备,不过这两样设备到水中的作用距离就被变得非常短,而声呐作为使用声波的特殊声学装备,在水下的传播距离和穿透能力都非常强,于是,与空气中雷达是重要观测装备一样,声呐变成了水下最重要的、定位和通讯工具,声呐的全称为:声音导航与测距,这是美国“SONAR”命名的音译,早在1906就发明声呐的英国,命名为“ASDIC”(潜艇探测器),前者逐渐成为广泛称呼。
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其原理与许多动物非常相似,比较熟知的就是蝙蝠的声波定位,其实潜艇在海中使用声呐,更像是另一种知名生物,也就是海豚,而不只是海豚,其实鲸、江豚等水中的哺乳动物都会使用声波定位、交流,属于大自然中的“声呐”。 , f& d) F( J# O; y, V
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声呐主要分为主动声呐和被动声呐,被动声呐更像是“哑巴”,只收听海洋中的声音,用于分辨目标,更利于隐蔽,不过作用性能弱于主动声呐,主动声呐通过主动发出脉冲声波,利用回波转换为电子信号获取目标的精准信息,不过和战斗机的雷达一样,一般不会长时间开启,因为那样长时间产生信号源,更容易被对方发现。
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0 l3 P! J1 Y% Z& B- C) k 声呐一般安装于潜艇的前部,与舰艇的艇首声呐基本一致,可以远离舰艇尾部动力系统的机械噪音影响,常见主要有柱型和球形两种,通过外观就可以分辨。
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- f9 U) e! d6 T" N7 ~ 球形声呐的优势在于方向性能强,可以更好地控制探测方向和距离,不过由于技术含量高、造价高,许多国家都装备不齐,另外,其体积大、能耗大,对于潜艇本身的空间和动力要求也都很高。
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# v- Z/ s4 C6 ?. w. N 柱型声呐在性能上要弱于球形声呐,主要优势在于技术含量均衡,体积小,造价也比较低,更加适合吨位较小的常规动力潜艇,这也是不同级别之间潜艇造价差距很大的一个影响因素,艇中的电子系统、动力和控制系统、声呐等都是“涨价”的重要因素。
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还有一种共形阵声呐,其能力也很强大,是目前最先进的声呐技术之一,还可以安装在潜艇的壳体表面,就安装方式而言,比球形和柱形更加方便。
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$ C: M+ `( ~! o( ?9 a- K& I. a6 } 另外,潜艇的外观上其实也可以看到明显的声呐,一般分布于潜艇两侧的被动声呐,也就是“舷侧阵声呐”,如知名的常规潜艇德国212型潜艇两侧的连续线阵声呐,这种安装方式,其实与潜艇的探测需求有关。 : Q5 Y/ W" Q- E/ D, M4 o
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; E/ f% u$ x* h4 ^ ]2 E 作为潜艇和舰艇上最为常见艇首声呐,其探测角度会受到军舰和潜艇自身的影响,而实际无法有效的探测被遮蔽的两侧以及后方,因此舷侧阵声呐可以帮助帮助解决这一问题,这种安装方式其实与一些预警机类似,与背负圆形雷达“大盘鸡”性预警机不同,如费尔康预警机、英国猎迷预警机等,其都是将雷达设计融于机身,实现对于机身两侧空间的实时监控。
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9 v4 i! ]! R" i$ y 虽然这样理论上实现了更多的探测角度,但是,还是会因为雷达角度的原因影响探测范围,与“平衡木”预警机一样,前方后方探测能力都会受到明显影响,对比可以360度预警的“大盘鸡”,存在探测盲区,需要“8”或“S”型飞行以弥补,而潜艇也是这样,因此也不能“走直线”,以弥补后方探测盲区。
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/ A2 V u- [! X 而潜艇弥补后方探测能力的重要装备,就是“拖曳线列阵声呐”,水面舰艇中反潜能力较强的,基本也都安装只有拖曳式声呐,其本身投放后,远离舰艇本身的机械振动和螺旋桨噪音干扰,其探测能力非常远。 8 X1 ^/ l3 F" n; A6 I+ p
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“拖曳线列阵声呐”本身是一根非常长的柔性管,管中有大量水听器,整个长度可以达到数百米,如美军的TB-16粗线阵,长度就有800多米,美军核潜艇上装备TB-16和TB-29共粗细两种拖线阵。
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9 s- N8 C7 {/ j3 l! O9 {: v' S 由于“拖曳线列阵声呐”自身浮力小,一般需要潜艇拖在身后长时间航行使用,所以相对适合核潜艇,而同样是和核潜艇“大户”的俄罗斯,其949A型奥斯卡级核潜艇,十字形尾舵的上方,就装备有甚低频被动拖曳线列阵声呐。
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' J, F, R6 W1 l1 ?6 g; j, G, W7 s 比较明显的是俄罗斯971型狗鱼级攻击核潜艇,北约代号阿库拉级或鲨鱼级熟知度更高一些,其尾舵上的拖曳线列阵声呐更加明显。
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不过低频声呐有一个明显弱点,那就是频率越低,声波越长,虽然在水中的探测距离远,但是探测和定位的精度都非常有限,在这一点上,高频声呐和低频声呐正好相反,所以,现在潜艇一般艇首安装是中频声呐用于较远距离的精确探测,尾部安装低频声呐用于远距离的长时间监听,两侧安装舷侧阵声呐辅助探测定位,而高频声呐一般安装在围壳上,用于避免近距离的碰撞。
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来自俊赫君的胡说:声呐的“进化”,以前靠听,现在靠看 2 P: ]! `) Z, V+ f2 x/ D N
在涉及到潜艇的相关海战影视剧中,一般我们都会看到声呐兵捂着耳机,仔细听那种有些尖锐的“噔噔”声波的画面,这是潜艇最为重要的岗位之一,受限于当时的电子水平,当时声呐主要是以听为主。 - w/ {1 @* }" Q! d3 [5 n$ l
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现代声呐其实“以看为主,以听为辅”,主要是看通过计算机处理信号后,输出到屏幕上的声呐瀑布图上,进而进行分析,可以不再单纯的依靠耳朵去听,依靠经验来判断了,准确率也更高。
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- I Y9 y7 a; ^" d- d3 u4 C 有些影视作品中,会有指着屏幕谁出对方潜艇方位等目标信息的画面,其实也是经过专业训练的声呐兵的能力,具体如被动声呐瀑布图,横轴代表时间,纵轴代表方位。
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Q' c( e& ]* g; a; M 在反潜领域还有一种非常重要的装备,那就是庞大的海底声纳阵,在重点海域形成网络可以监控水下潜艇的活动,由于常年布置在水下,美军的潜水员就需要经常到水下去维护底声纳阵的换能器头。
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