声呐具体长啥样?潜艇的“眼睛”:以前靠听,现在靠看

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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

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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”。

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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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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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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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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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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。

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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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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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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。

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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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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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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

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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。

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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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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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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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