8 [/ D8 V: z2 t$ i3 Q q* \8 C 二战声呐故事
/ p2 Q. W$ ^9 R/ | 1943年太平洋战争爆发后,美日两军在海上交锋时,日本在对马海峡布满水雷封锁线,企图阻挡美军的进攻。
- N$ _7 q3 }+ d$ J4 i6 h- F& ? 由于当时美国海军潜艇不具备从水下隐蔽突破雷区的能力,说白了就像瞎子一样,两眼一抹黑到处乱撞,一不小心就撞到水雷,然后就损失了几艘。 - i# B3 r" Q' m2 {( ?" Y
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这让美军很头疼,于是就与国内的科研单位联系看看,有没有高人能找到一种必杀技可以安全地穿过水雷?
$ `- G: N2 B5 Z# k j+ C 1944年夏末,加州大学就弄出这么一种调频声呐,它可探测水下小型目标,并将水底突出的礁石、反潜网、鱼群、水雷区分开。 2 D/ Q8 M2 Z& A2 u0 ?+ o
8 d" ?5 k, e. X0 R6 J3 U) Y 这下,美军潜艇就像是长了眼睛一样,可以准确地穿过日军设下的水雷封锁线,然后突然出现在日本海域,向日本军舰发动攻击,这让日本海军大为震惊。 5 v9 F$ y* J0 Z! j5 x) z8 p" t
那么问题来了: 7 W% u+ g& `3 F: C
声呐 这玩意竟然这么厉害的嘛?
) M; b: H2 [8 m1 z$ U3 p2 D 它到底是如何工作的?
+ z5 c2 f# z+ A 潜艇声呐介绍1 Q9 X# {- [0 c
潜艇在水下几百米的深海里,这里漆黑一片,它能够了解外界的唯一工具,就是使用声呐。 / P1 d O1 r. w4 h' K
+ s8 m) o& w, a+ h0 W4 M2 n 简单来说,声呐就是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,能够判断海洋中物体的存在、位置及类型,同时也用于水下信息的传输。
, q/ S! f: _0 k" R 按工作模式它主要分为主动声呐和被动声呐。
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主动声呐很好理解,就是自身发出声波,如果在传播过程中碰到目标,声波就会发生反射,再由声呐的接收端通过接收反射波来辨识这是个什么目标。 4 \/ F9 y! ^9 s* K+ n
这个原理就像蝙蝠和海豚捕猎时使用的回声定位一样。 1 @; H( S" \. @; G: Z; E
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但这种声呐有个弊端,就是发出的声波极易被发现,从而暴露位置,所以除非特殊情况,否则潜艇是不会用主动声纳的。
$ B$ Y6 g1 }3 a" E 而被动声呐则相反,这可以理解成就是一个听音器,它是被动的接收水中目标发出的各种辐射、噪音或声纳信号来获取参数信息,来确定目标性质和位置的。 " ]2 @8 L0 B9 D V$ j: v. z9 j& f2 b
5 ]% B/ `$ e7 a# R* m/ m- C; t 使用这种声呐,对于潜艇来说安全系数还是比较高的,可以很好的隐藏自身。 5 ~" h# }0 w7 F- {. `% v$ L
当然了,目前舰载声呐一般都同时具备主动和被动工作模式。
' `7 K3 I$ R3 K) L0 s 潜艇声呐位置* K6 H) s Q9 c
既然声呐这么重要,那么一般放在潜艇什么位置呢? * w6 }6 N; g- R4 |- r! L; Q! I
潜艇水下航行或发起攻击的整个过程都离不开声呐系统,它就相当于潜艇的眼睛和耳朵,所以为了更准确的探测,潜艇一般会安装多部声呐。 5 d( L9 ^' j2 j, h
2 w4 S3 Z( m; @2 U; C 艇首一般布置全舰最重要也是最大的声呐,是因为它可以远离舰艇尾部动力系统的机械噪音影响,围壳上有声呐,两侧也有,艇尾还有有拖曳声呐。 9 j- k2 T) ]4 C
艇首那个声呐常见主要有柱型和球形两种,通过外观大家就可以分辨。
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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,不过由于体积大、能耗大,对于潜艇本身的空间和动力要求也都很高,这样也意味着技术含量高,造价昂贵。 7 M% c& p) K1 D! n* G9 s
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而柱型声呐在体积上要小一点,造价也比较低,虽然性能上要弱于球形声呐,但对于吨位较小的常规动力潜艇够用就行了。
: Q2 o( x3 i8 K g- d. { 还有一种特殊的共形阵声呐,其能力也很强大,是目前最先进的声呐技术之一,它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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) i9 x2 [4 D! t( q% }9 S0 x* c 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”。
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虽然这种声呐理论上可以实现更多的探测角度,比如潜艇的两侧以及后方,但是由于声呐雷达角度的原因,探测能力会受到影响。
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所以为了弥补这些问题,潜艇的尾部还会有拖曳声呐,跟前面几种声呐不一样,它其实就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。 / l/ N4 l% [2 S/ r- u
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由于可以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 Q1 [1 P7 o9 g! t! v 但是这种声呐吧,由于自身浮力小,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。 # s; j4 D. r6 \# \9 T9 ~
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所以你看,潜艇之所以要装这么多声呐,还是为了能更好更准确的进行探测。 - C2 D* N5 a. ~ `; {0 c2 [" q; Y
当然了,潜艇除了声呐,还依靠多种系统相互补充,比如先进的电子海图系统、惯性导航系统、地磁场定位系统、重力场定位系统和海底地形/图像匹配系统等等。 ( R. b. J" N, O# a( l) Q
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并通过智能化显示技术,及时发现碍航物、准确规避各类航行危险,确保水下航行的潜艇在既定航向、深度安全航行。
, h+ L* R! H! F/ y. ~ 感悟
$ ^7 v2 D- Q: ^" \7 @2 F 人类在创造潜艇的时候,只是认为这种水下工具会很有用,却从未认真思考过潜艇在水下的侦查工作该如何解决。 8 V! Z) C) R9 F$ e, ]* ~* ~
一开始的时候,潜艇只不过在水面以下几米的地方活动,时不时会探出头来换气,利用潜望镜来观察水面上的一切。 9 |+ }# M3 w, t1 }' w
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此时的潜艇还不算失去视觉,因为那么浅的海水还没有隔绝阳光。
3 I& s3 L/ Z& h I8 [ 但随着潜艇的下潜深度越来越深,解决侦查问题成为了潜艇必须要解决的事情。 # R9 a; J0 J' [# n6 n
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尤其是在两次世界大战当中,除了战列舰航空母舰,海军舰船中最令人恐惧的无疑是潜艇。神出鬼没的潜艇经常在敌人最意想不到的时间和地点发动突然袭击,而且成功率非常高。
# r& l$ @: b- J6 ^8 ~8 f& C' z7 x! ?+ @ 潜艇在海底中的战争,你可以理解就是一种隐形游戏,最关键的问题在于“是否善于保持自身的隐形状态”以及“是否善于发现他人”。
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潜艇的隐形能力主要取决于噪音大小,而善于发现别人嘛,这其中声呐起到了举足轻重的作用。 * H: v: K; E. e5 n% u
中国在声呐领域的探索,是非常艰苦的。
4 y2 l" \+ `! y% o& v' `$ n s; b7 `: |1 E5 E 70年代,091型核潜艇刚海试,就因为本艇噪音和海洋的双重干扰,在对抗中始终找不到对方的潜艇所在。 " A0 |- Y% c9 Y$ A
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但是我们的科学工作者们并没有被挫败,积极发展声呐技术,如今已经将此等大国重器牢牢掌握在自己手里。
2 L- |* k) S9 [8 I 在这里致敬默默无闻的科学工作者们! ; ^2 z0 w: {* H+ K
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