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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? + Y7 Z0 }1 R* v8 [
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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。 4 T* Q- j* ?5 f- k
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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。
b5 ^; U: C# e/ z1 {5 s0 q 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。 ( s4 n" I2 V) u* {7 ~
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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。
* r V; H; ]' S; V' B% ^ 聊完了声呐的定义和分类,咱们再来聊聊声呐的历史。
9 \$ y5 Y$ ^9 H$ q: d$ P! o 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。 5 h9 D @! Z' V. p
' L- a% L. M3 f8 I4 {$ G 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。 7 D2 ^: \; X+ P+ P* T5 H7 X8 x1 T
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?
6 y4 T) w7 Z0 f$ c 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。
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, q8 v9 X! P5 H, C0 _ 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。
5 q- [! p& H" V: D; @ 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。
' ~( R$ k* W/ w% L: n 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:
" _% g7 f% L: y% q$ ` 第一,向系统性、综合性发展。# H! B( }1 y: G( o/ |; l
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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' V6 b7 {( P9 [8 D3 D 第二,向低频、大功率、大基阵方向发展。+ o4 B. Q8 I$ W$ d- H2 q
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# E5 V3 S2 Q# c* n
第三,向智能化发展。9 e9 Y7 x8 n5 s! Y
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。 8 v; \4 r! W1 C
; O, }& R. k% @' v) p6 U0 ~ 第四,向模块化、标准化、系列化以及可维修的方向发展。
8 j) A& V6 X; y5 P$ v 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。
% H( a5 U: Q c 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。 ! d% [$ ]5 V R2 t; i6 [2 {
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