收藏本站 劰载中...网站公告 | 吾爱海洋论坛交流QQ群:835383472

浅谈潜艇声呐

[复制链接]
% \; c- A% a3 R# v

潜艇声呐是潜艇水下主要的探测工具,由于潜艇较为神秘,很少有详细介绍。本文就来讲讲潜艇声呐。受本人水平的限制,可能存在错误,欢迎指正。本文谢绝一切形式的转载,敬请谅解。

% s/ L1 F/ ^0 y6 Z

潜艇在水下航行时,由于电磁波和光在水中衰减很大,传播距离非常有限,对于潜艇来说水声信号是探测目标最有效的方法。根据工作类型声呐可分为主动声呐和被动声呐,前者使用主动搜索的目标回波作为源信号,后者由监听获取目标辐射噪声信号作为源信号。但在实际工程实现中,可以共用接收阵。

; F6 s/ x, G5 m, }6 Q1 M

下面以俄制基洛级潜艇为例,介绍下潜艇上究竟有哪些声呐。

B. R. n: D6 [: E# w6 \

探雷/避碰天线:主动声呐,频段较高,分辨率高,探测距离近,能探测到航道上的一些障碍物,保障潜艇水下航行的安全性,位于艇艏。

0 N' B t6 P; P4 Y5 X1 F' [

接受阵:单独使用为被动声呐,与发射阵一同使用为主动声呐,频率范围大,是潜艇最主要的声呐,位于艇艏。

: m# @7 f7 W1 g* G

通信天线:水声通信天线,用于水下通信,位于艇艏。

! A) r( P9 Z$ N- B6 C0 [

前侦察阵:被动声呐,当接受阵关闭时,可利用前侦察阵进行监听,也可以补偿接收阵盲区,位于艇艏。

6 w% H# ?, R% _/ `6 a

发射阵:与接收阵一同使用时为主动声呐,位在指挥台前下部。

2 h' a( _& A$ G* c4 k" Z* y

高频天线:主动声呐,频段高,分辨率高,可以精确定位距离较近的物体,位于指挥台后部。

. t6 \: ~' J. e K

后侦察阵:被动声呐,当接受阵关闭时,可利用后侦察阵进行监听,也可以补偿接收阵盲区,位于指挥台后部。

4 c W p2 ^( B& j

拖曳阵:被动声呐,长度长,孔径大,空间增益高,可以探测安静型潜艇低频谱线,可收放,放出后拖在潜艇尾部(拖曳阵仅安装达拉级潜艇,基洛级潜艇并未装备)。

; c# W& V7 [. V5 v0 ~# F
3 d9 T' L- [+ R- |3 e

艇艏环境最安静且视野最开阔,是安装接收阵最理想的位置。基洛级潜艇的接收阵位于艇艏下部,鱼雷发射管位于艇艏上部,常规潜艇中也有相反的布局。

. ^/ {3 n; z+ l5 t! @7 r5 f
8 F- Y; I Q2 V/ }! r+ L# p9 L

基洛级潜艇的接收阵,一般而言为了避免干扰,发射阵与接收阵并不安装在一起,但也有安装在一起的情况。接收阵由非常多的阵元组成,每个阵元分别接收信号,再由计算机进行处理。

0 h6 f% l% O+ K# |. K5 ~8 {
/ L9 Y: f& A9 m+ ?9 Q* j

基洛级潜艇的发射阵,位于指挥台前下部,拆除外壳后可看到内部的发射阵,发射阵也有数个阵元组成,但阵元数量较少。

' I4 p# D4 F/ _6 v: g
8 }; |1 y: \3 G0 L1 P

西方的潜艇声呐系统与俄制潜艇相比略有区别,下面以德制 ISUS-100 声呐系统为例,介绍下西方潜艇声呐系统。

' O( J0 i: n2 B: Y+ C$ u2 {4 N

接收阵(CAS,Cylindrical Array Sonar):单独使用为被动声呐,与发射阵一同使用为主动声呐,频率范围大,是潜艇最主要的声呐,位于艇艏,圆柱形阵。

9 \) m [! E/ ^' F, f4 o: a( c6 q

发射阵(CTA,Cylindrical Transducer Array):与接收阵一同使用时为主动声呐,位在指挥台前下部,圆柱形阵。

5 F9 J. _$ y* o) Q

侦察阵(CIA,Cylindrical-intercept Array):被动声呐,当接受阵关闭时,可利用侦察阵进行监听,也可以补偿接收阵盲区,位于指挥台后部顶端,圆柱形阵。

5 s9 A0 x& ^2 d' }9 A/ y$ X

拖曳阵(TA,Towed Array):被动声呐,长度长,孔径大,空间增益高,可以探测安静型潜艇低频谱线,可收放,放出后拖在潜艇尾部,存在阵形畸变问题。

- F4 x6 P: C& x( h4 u9 G

舷侧阵(EFAS,Expanded Flank Array Sonar):被动声呐,长度较长,孔径较大,空间增益较高,可以探测安静型潜艇低频谱线,位于艇身两侧,不存在阵形畸变、收放和拖曳问题。

' E4 m4 ], G G+ R
4 Z% V2 o8 U/ s. \

正在进行测试的 ISUS-100 接收阵,与基洛级潜艇接收阵相比,尺寸较小,安装位置也于基洛相反,位于艇艏上部。

7 ^, {: u" r* r+ K2 i \: A
) k: S9 m' m/ p

ISUS-100 舷侧阵,这是一种低频被动声呐,以远程噪声检测、噪声测向和噪声识别为主,可以兼顾噪声测距,分布于艇体两舷较平直的部分,充分利用艇体长度,孔径较大,空间增益较高,与拖曳阵一样可以探测安静型潜艇低频谱线,在艇的左右舷可各布一条阵,不存在空间两重性,是一种较理想的阵结构形式。但是舷侧阵从艇艏起算左右舷各存在一定角度的声呐盲区范围,且侧向的误差较大,实际使用中需要跟平衡木预警机一样走U型路线。

! l9 [. i: o, \7 ?
) U, O" |0 b) R ^# ?7 r

正是因为舷侧阵充分利用艇体长度、孔径较大、空间增益较高、低频探测能力强等优点,传统的接收阵也在向共形阵发展,图为俄制达拉级潜艇,艇艏装有共形阵,阵列的形状与潜艇外形相同。

U& k/ T+ U5 D4 G
! k, |, z; S6 o* [+ m% s! u

达拉级潜艇共形接收阵侧视图,相当于传统接收阵+舷侧阵。

2 k" }. W4 [( B: ` T- e
2 F5 a2 z% r" v9 a1 E

美军的核潜艇声呐比较特别,艇艏采用球形接收阵,鼓形发射阵直接安装在球形接收阵下方。

( K( v# _( `. w0 ~5 C% Q% z& \& C
7 r4 {% [ L9 a8 M9 V

由于发射阵和接收阵几乎占据了艇艏全部空间,鱼雷发射管只能安装在艇体两侧,并外倾。图为SSN-789攻击核潜艇,两侧的4根管子就是鱼雷发射管,请注意这段已经不是艇艏了。

# f$ f) i8 ~. t3 W$ g7 j$ k# ~
8 ?. A- V( C, Z/ R

最后介绍下声呐怎么用,主动声呐原理较为简单,与雷达类似,下面以被动声呐为例,介绍声呐的使用。

8 |# e( B0 ~( {6 H4 N

现代被动声呐早已不是用耳朵听的了,或者说耳朵监听只是一种辅助手段了,主要的手段是信号通过计算机处理后显示在屏幕上,如何显示被动声呐信号,这是一个很有意思的问题。

1 N( _1 V2 Z7 a+ u: Z) Y

我们先看一种最基本的被动声呐显示方式,横坐标为时间,纵坐标为噪音信号频率,灰度的噪音信号强度,由图可以看出被动声呐探测到了1.5k-3.5k的噪声源,间隔不到2秒。

& j6 K) q5 s% j5 t' O8 ]! e
4 ?/ c' m! U5 {

在上图的显示方式上可以增加噪声源的频谱,由此可以看出被动声呐探测到了3.75k的噪声源,间隔18秒,幅值0.1。

: q. ~1 X6 b+ T9 n6 M7 K7 W' V" a

这种显示方式有一个致命问题,就是不显示目标方位。

# m3 s" H+ ^3 E9 _5 g
, v. ~9 |1 K1 q4 \4 G

60年代开始出现了Trace-to-Trace的显示方式,横坐标是方位,纵坐标是时间,噪音信号频率用颜色标表示,噪音信号强度用宽窄表示,顶部仍然是噪声源的频谱图(半)。这样就极大的方便了监视。图为基洛级潜艇声呐控制台。

0 I( i3 U3 H( R* O( M- n8 n

被动声呐还有一个特点,可以进行目标识别,通过目标噪声信号可以分析其特征参数,包括轴数、螺旋桨叶片数、螺旋桨转速、动力装置类型等,根据特征参数可以判断目标类型。比如,4轴、5叶片、低转速、核动力即可识别为航母。现代被动声呐可以实现自动识别频谱,自动进行分析识别。

" |6 W; r% ^$ t! y9 Z" U+ l& G
0 }" e2 ?9 m; R8 t3 ~$ ]

图为基洛级潜艇声呐控制台。

# l* C) _# t7 I* n
' Y5 l" [" h6 p& X+ e, ~% l* Y

西方潜艇的声呐显示方式也基本相同,图为英国皇家海军声呐兵训练仪,屏幕显示内容进行了模糊处理。

* H% {6 @9 U4 ?5 G9 ?
! ~) } e( E1 r0 O/ J6 X

经过声呐控制台识别并确认后,目标即可进入火控系统,从显示界面上来看就跟雷达显示屏差不多了,当敌舰进入火力圈后即可开火。图为基洛级潜艇火控控制台。

$ }4 _1 m6 H$ ^) ]0 B b1 B% \( ]$ a- _" N/ u

感谢阅读。

* K! s! e1 T% S' d- T

-end-

0 b% J6 l& S2 f " i5 K1 B3 Q# O. q & R/ m) ^0 {( r: o" X; | # \/ F% S: a) z5 u* D% M! @$ { ( E# Z8 A" E8 l2 i1 I
回复

举报 使用道具

相关帖子

全部回帖
暂无回帖,快来参与回复吧
懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
瘦竹
活跃在2026-2-8
快速回复 返回顶部 返回列表