当前位置 - 股票行情交易網 - 財經資訊 - 什麽是聲納

什麽是聲納

潛艇聲納

裝備在潛艇上的各種聲納的統稱。用於對水面艦艇、潛艇和其他水中目標進行搜索、識別、跟蹤和水聲通信等。核動力攻擊潛艇裝備的聲納種類繁多,性能優良,有的裝備各種聲納達15部左右。核動力戰略導彈潛艇和常規動力攻擊潛艇裝備聲納5~10部。

潛艇聲納的種類與水面艦艇聲納基本相同,但在聲納配置、換能器布陣和戰鬥使用方式上,有自己的特點。現代潛艇大多按多站系統設計和配置各型聲納和水聲測量設備。典型的潛艇聲納系統由警戒聲納、攻擊聲納、探雷聲納、通信聲納、識別聲納、被動測距聲納、環境噪聲記錄分析儀、聲速測量儀、聲線軌跡儀和有關計算機設備等組成。有的系統還包括壹部拖曳線列陣聲納。系統內各聲納之間可進行數據傳遞,有的幾部聲納***用壹個換能器基陣或某些信號處理部件,或***同配合完成壹項任務。有的多站系統還配置集中顯示和操縱的顯控臺。多站聲納系統的優點是信息綜合性強,便於集中控制,各站功能互相配合。現代潛艇聲納的換能器基陣多采用貼鑲式,布設在艇殼表面,如在艇首外殼布設馬蹄形陣,或沿整個舷側或耐壓殼體上部布設線列陣。貼鑲式基陣不破壞艇體線型,不占據艇內空間位置,能爭取到較大的基陣尺寸,提高基陣性能。20世紀60年代開始,大批核動力潛艇已將有利於聲納工作的艇首空間用來安裝大型換能器基陣,而把艇首魚雷發射管移至基陣後兩側(見圖)。為保持潛艇的隱蔽性,潛艇聲納系統在大多數情況下 ,以被動工作方式對水中目標進行警戒 、探測、跟蹤、識別和定位。只是在魚雷射擊前,以主動方式對水中目標定位,為魚雷武器射擊指揮系統提供目標精確坐標數據。潛艇聲納系統還不斷對所在海區的聲傳播條件和本艇噪聲進行監測和分析,以便選擇最佳的戰術機動和聲納使用方式。

現代潛艇聲納壹般都能選擇利用直達聲、海底反射聲和深海聲道三種水聲傳播途徑進行工作。在潛艇以低速航行時,潛艇聲納對艦艇最大探測距離的典型值(海裏)如下表。

第二次世界大戰期間及其以前的潛艇聲納多采用單壹換能器或簡單基陣,通過機械旋轉產生水平方向上的單波束掃描,只能對單個目標進行定位和跟蹤。工作頻率集中在20~30千赫,主動式發射功率不超過800瓦。信號處理限於簡單的濾波和放大。對目標存在與類型的判斷主要靠操作人員的聽覺 、 視覺和經驗。只能利用直達聲傳播途徑,探測距離很近,主動式1~1.5海裏,被動式2~3海裏。測向精度1°~3°。主動測距精度約±1%,不能測定目標深度,沒有被動測距的功能。

第二次世界大戰後聲納技術的發展,使現代潛艇聲納具有以下主要特點:采用低的工作頻率,主動式工作頻率的典型值為3~3.5千赫 ,被動式0.5~3千赫;加大發射功率,最高已達1兆瓦;加大換能器基陣尺寸,裝在潛艇首部的大型球形陣直徑已接近5米,貼鑲在潛艇舷側的線列陣長達60米左右,潛艇拖曳線列陣長度在百米以上;使用可作垂直波束掃描的換能器基陣,能選擇利用三種傳播途徑;采用先進的信號處理技術,其中最重要的有多波束形成,時間壓縮相關接收,分波束相關定向,高分辨力譜估計和線譜檢測等;采用集成電路和微型組件,實現全數字化。70年代初以來,普遍采用數字計算機和微處理器,進行信號處理和全系統的控制和監視,使提取和綜合信息的數量和質量大幅度提高,操縱控制和檢修更為方便。在提高聲納的戰術技術性能,使聲納具有多功能、高可靠性與可維修性等方面,都取得長足的進步。

發展趨勢:研制具有更高定位精度的被動測距聲納,以滿足水中武器實施全隱蔽攻擊的需要;繼續發展采用低頻線譜檢測的潛艇拖曳線列陣聲納,實現超遠程的被動探測和識別;研制更適合於淺海工作的潛艇聲納,特別是解決淺海水中目標識別問題;大力降低潛艇自噪聲,改善潛艇聲納的工作環境。

如今,無論在海面、水下,還是在地上、空中,都布置著各種反潛兵力,比如反潛水面艦艇、反潛潛艇、海岸固定聲納站、電子偵察機、偵察衛星、反潛固定巡航機以及反潛直升機等,它們在三維空間***同構成了立體反潛體系。

要發現在水下活動的潛艇並擊沈它,探測設備和反潛武器是必不可少的。作為反潛戰尤其是水面艦艇的“水下耳目”的聲納,目前仍舊是探測潛艇的最為有效的工具。

聲納(SONAR)的意思是“聲導航和測距”(SOund Navigation And Ranging)。60年代以來,以低頻、大功率、大基陣為特點的聲納問世;隨著微電子技術的發展,各種規模的集成電路取代了晶體管,計算機也進入了聲納技術領域,出現了壹批全新的數字化聲納。

什麽是聲納呢?聲納是利用聲波在水下的傳播特性,通過電聲轉換裝置和信號處理,完成水下目標探測和通訊任務的設備。按照搜索方式,聲納可以分為:多波束聲納、三維聲納、掃描聲納、旁視聲納等。按裝備對象可分為水面艦艇聲納、潛艇聲納、海岸固定聲納、固定翼機聲納和直升機機載聲納等。

聲納的種類如此繁多,讓我們看其中的壹種聲納,就是艦殼聲納,今天的水面艦艇聲納集自動化、傳感器、繼承電路、計算機、海洋工程等高技術於壹身,他的工作頻率低,作用距離遠,能夠分析復雜信號,測向精度和可靠性較高。水面艦艇的艦殼聲納,顧名思義就是安裝在水面艦艇殼體上的聲納。水面艦艇的艦殼聲納的最突出成就莫過於新的聲傳播的探索和應用(深海聲道會聚區和海底反射)。

我們知道,聲波在海水中的傳播特性,決定聲納的使用效果同時也是聲納設計的重要依據之壹。由於艦載聲納的作用距離受到水文條件的影響很大,因此了解和掌握聲波在海水中的傳播特性是至關重要的。聲速是聲波在海水裏傳播的速度,它與溫度、鹽度、壓力有關,由於日光、氣溫、海流、風浪等因素的影響,使得聲速隨著深度而變化。通常以聲線代表自聲源發出的能量傳播途徑的曲線,如果聲速隨著深度而增加,則聲線折回海面;如果聲速隨著深度而減小,則聲線折向海底。這樣造成聲波在海水中傳播情況的復雜性。在這基礎上,可供艦殼聲納采用的聲傳播途徑有如下三種。

最直接的是聲直接傳播。這種聲直接傳播的距離比較近,壹般不超過10海裏。隨著“低頻、大功率、大基陣”的發展,使得深海聲道會聚區和海底反射技術成為可能。

什麽是深海聲道會聚區呢?在深海海區,太陽照射使得海面的溫度增加,而深處的溫度是不變的,加上海水的壓力隨深度而增加,導致了聲納隨深度的變化先減小後增大,這樣就存在壹個穩定的聲道,當聲波借助於深海聲道所形成的會聚效應傳播時,能夠達到30海裏的距離。

什麽又是海底反射呢?由於海底、海面兩個反射面的存在,當聲源以某壹個傾角發射時,聲波遇到海底發生反射返回海面,乃至重新返回海底,這樣的不斷反射可以獲得大約15海裏的探測距離。

聲納技術在現代戰爭中發揮著巨大的作用,隨著聲傳播理論以及其他理論的發展,聲納技術必將具有更多的智能化、更強的探測性,在海底發揮著“海底望遠鏡”的重大功能。