元邦网元邦网

【科普中国军事科技】海战中声呐如何“照亮”漆黑的海底?

网文内容

  现代海战早已囊括空中、水面、水下三个领域,在水下作战中,由于电磁波在水中衰减的速率非常高,无法作为侦测的信号来源,因此以声波探测水面下的物体成为运用最广泛的手段,而声呐是另一种利用声波在水中的传播和反射来进行导航和测距的技术或设备。

  广泛应用的“水下雷达”

  声呐技术至今已有100年历史,它是1906年由英国海军的刘易斯·尼克森所发明。他发明的第一部声呐仪是一种被动式的聆听装置,主要用来侦测冰山。这种技术到第一次世界大战时被应用到战场上,用来侦测潜水艇。经过多年的发展,声呐已经成为了当前海军进行水下监测过程中使用的主要设备,可以进一步探测定位、分类、跟踪水下的目标,并且进行水下的导航和通信。

【科普中国军事科技】海战中声呐如何“照亮”漆黑的海底?

军海运用声呐工作的原理示意图(来源:搜狐)

  声呐装置一般由基阵、电子机柜和辅助设备三部分组成。基阵由水声换能器以一定几何图形排列组合而成,其外形通常为球形、柱形、平板形或线列形,有接收基阵、发射基阵或收发合一基阵之分。电子机柜一般有发射、接收、显示和控制等分系统。辅助设备包括电源设备、连接电缆、水下接线箱和增音机、与声呐基阵的传动控制相配套的升降、回转、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等装置,以及声呐导流罩等。

  其中,换能器是声呐中的重要器件,它是声能与其他形式的能,如机械能、电能、磁能等相互转换的装置,其工作原理是利用某些材料在电场或磁场的作用下发生伸缩的压电效应或磁致伸缩效应。

  换能器既可以在水下发射声波,也可以在水下接收声波。当换能器同时用于发射和接收声波时,声呐属于主动式。主动声呐主要通过在探测水域对超声波的发射,对回波进行计算,适合对水下的水雷、鱼群、暗礁、沉船等进行测量,并且可以计算出已经关闭发动机的隐蔽潜艇。当换能器专用于接收声波时,声呐属于被动式。被动声呐被动接收目标发射出的信号或者目标产生的一些辐射噪声,对数据进行分析,同时对目标的特性和位置进行判断,能够在不暴露自己的前提下对外部活动进行探测。

  水下战场的情报支柱

  由于现代数字信号处理算法和计算机技术的发展,显著提高了声呐的信息处理能力,开放式、标准化、模块化系统架构促进了声呐新技术的快速嵌入,推动声呐系统功能集成度不断提高。新一代声呐系统综合集成舷侧、艏端、拖曳、主/被动、多频段声呐于一体,兼具目标探测、跟踪、识别,水文侦查,水下通信、导航,信息综合处理和显示,鱼雷控制,水声对抗等多种功能,大幅提高了潜艇和水面舰艇在深海和浅海中的探测性能和信息作战能力。

【科普中国军事科技】海战中声呐如何“照亮”漆黑的海底?

声呐是水下作战的必备(来源:搜狐)

  其中,美国AN/BQQ-10综合声呐系统是这类装备的代表。该综合声呐系统是以AN/BQQ-5和AN/BQQ-6综合声呐系统为基础,通过“民用声学现成技术快速植入计划”升级而来。AN/BQQ-10综合声呐系统对潜艇水下精确测绘导航(PUMA)系统进行改进,该项改进可为潜艇提供测绘海底地形并记录其地理特征的能力,包括似水雷物探测和3-D测绘图显示,这些数字地图可以压缩传送给海基和陆基平台进行显示。这种精确测绘海底地形的能力,使潜艇能够隐蔽执行对作战空间海底情况的准备工作,以及安全进行雷区监视与规避行动。

  作者简介:兰顺正,专长为太空战略、军事战略、以及国际关系的研究和理论写作。在部队服役期间,编辑出版了自己的第一本军事理论著作《一个陆军上士的国防随想——有兵出塞》。在国际关系学院攻读硕士学位期间,主攻太空战略方向,现在时常在网络媒体及军事杂志发表相关文章,另外自己的第二本专著《镇星定海——构建中国未来的太空军事战略》也已出版发行。