現(xiàn)代海戰(zhàn)早已囊括空中、水面、水下三個(gè)領(lǐng)域,在水下作戰(zhàn)中,由于電磁波在水中衰減的速率非常高,無法作為偵測(cè)的信號(hào)來源,因此以聲波探測(cè)水面下的物體成為運(yùn)用最廣泛的手段,而聲吶是另一種利用聲波在水中的傳播和反射來進(jìn)行導(dǎo)航和測(cè)距的技術(shù)或設(shè)備。
廣泛應(yīng)用的“水下雷達(dá)”
聲吶技術(shù)至今已有100年歷史,它是1906年由英國(guó)海軍的劉易斯·尼克森所發(fā)明。他發(fā)明的第一部聲吶儀是一種被動(dòng)式的聆聽裝置,主要用來偵測(cè)冰山。這種技術(shù)到第一次世界大戰(zhàn)時(shí)被應(yīng)用到戰(zhàn)場(chǎng)上,用來偵測(cè)潛水艇。經(jīng)過多年的發(fā)展,聲吶已經(jīng)成為了當(dāng)前海軍進(jìn)行水下監(jiān)測(cè)過程中使用的主要設(shè)備,可以進(jìn)一步探測(cè)定位、分類、跟蹤水下的目標(biāo),并且進(jìn)行水下的導(dǎo)航和通信。
軍海運(yùn)用聲吶工作的原理示意圖(來源:搜狐)
聲吶裝置一般由基陣、電子機(jī)柜和輔助設(shè)備三部分組成。基陣由水聲換能器以一定幾何圖形排列組合而成,其外形通常為球形、柱形、平板形或線列形,有接收基陣、發(fā)射基陣或收發(fā)合一基陣之分。電子機(jī)柜一般有發(fā)射、接收、顯示和控制等分系統(tǒng)。輔助設(shè)備包括電源設(shè)備、連接電纜、水下接線箱和增音機(jī)、與聲吶基陣的傳動(dòng)控制相配套的升降、回轉(zhuǎn)、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等裝置,以及聲吶導(dǎo)流罩等。
其中,換能器是聲吶中的重要器件,它是聲能與其他形式的能,如機(jī)械能、電能、磁能等相互轉(zhuǎn)換的裝置,其工作原理是利用某些材料在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下發(fā)生伸縮的壓電效應(yīng)或磁致伸縮效應(yīng)。
換能器既可以在水下發(fā)射聲波,也可以在水下接收聲波。當(dāng)換能器同時(shí)用于發(fā)射和接收聲波時(shí),聲吶屬于主動(dòng)式。主動(dòng)聲吶主要通過在探測(cè)水域?qū)Τ暡ǖ陌l(fā)射,對(duì)回波進(jìn)行計(jì)算,適合對(duì)水下的水雷、魚群、暗礁、沉船等進(jìn)行測(cè)量,并且可以計(jì)算出已經(jīng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的隱蔽潛艇。當(dāng)換能器專用于接收聲波時(shí),聲吶屬于被動(dòng)式。被動(dòng)聲吶被動(dòng)接收目標(biāo)發(fā)射出的信號(hào)或者目標(biāo)產(chǎn)生的一些輻射噪聲,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,同時(shí)對(duì)目標(biāo)的特性和位置進(jìn)行判斷,能夠在不暴露自己的前提下對(duì)外部活動(dòng)進(jìn)行探測(cè)。
水下戰(zhàn)場(chǎng)的情報(bào)支柱
由于現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理算法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,顯著提高了聲吶的信息處理能力,開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化系統(tǒng)架構(gòu)促進(jìn)了聲吶新技術(shù)的快速嵌入,推動(dòng)聲吶系統(tǒng)功能集成度不斷提高。新一代聲吶系統(tǒng)綜合集成舷側(cè)、艏端、拖曳、主/被動(dòng)、多頻段聲吶于一體,兼具目標(biāo)探測(cè)、跟蹤、識(shí)別,水文偵查,水下通信、導(dǎo)航,信息綜合處理和顯示,魚雷控制,水聲對(duì)抗等多種功能,大幅提高了潛艇和水面艦艇在深海和淺海中的探測(cè)性能和信息作戰(zhàn)能力。
聲吶是水下作戰(zhàn)的必備(來源:搜狐)
其中,美國(guó)AN/BQQ-10綜合聲吶系統(tǒng)是這類裝備的代表。該綜合聲吶系統(tǒng)是以AN/BQQ-5和AN/BQQ-6綜合聲吶系統(tǒng)為基礎(chǔ),通過“民用聲學(xué)現(xiàn)成技術(shù)快速植入計(jì)劃”升級(jí)而來。AN/BQQ-10綜合聲吶系統(tǒng)對(duì)潛艇水下精確測(cè)繪導(dǎo)航(PUMA)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),該項(xiàng)改進(jìn)可為潛艇提供測(cè)繪海底地形并記錄其地理特征的能力,包括似水雷物探測(cè)和3-D測(cè)繪圖顯示,這些數(shù)字地圖可以壓縮傳送給?;完懟脚_(tái)進(jìn)行顯示。這種精確測(cè)繪海底地形的能力,使?jié)撏軌螂[蔽執(zhí)行對(duì)作戰(zhàn)空間海底情況的準(zhǔn)備工作,以及安全進(jìn)行雷區(qū)監(jiān)視與規(guī)避行動(dòng)。
作者簡(jiǎn)介:蘭順正,專長(zhǎng)為太空戰(zhàn)略、軍事戰(zhàn)略、以及國(guó)際關(guān)系的研究和理論寫作。在部隊(duì)服役期間,編輯出版了自己的第一本軍事理論著作《一個(gè)陸軍上士的國(guó)防隨想——有兵出塞》。在國(guó)際關(guān)系學(xué)院攻讀碩士學(xué)位期間,主攻太空戰(zhàn)略方向,現(xiàn)在時(shí)常在網(wǎng)絡(luò)媒體及軍事雜志發(fā)表相關(guān)文章,另外自己的第二本專著《鎮(zhèn)星定?!獦?gòu)建中國(guó)未來的太空軍事戰(zhàn)略》也已出版發(fā)行。
出品:科普中國(guó)軍事科技
監(jiān)制:光明網(wǎng)科普事業(yè)部
作者:蘭順正(軍事科普作者)
科學(xué)審核:鵬鯤(資深軍事內(nèi)容編審)
策劃:金赫
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