“海狼撞山”,真是因为主动声纳没开吗?

科技 5个月前 社科兔
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  2021年10月2日,美国“海狼”级攻击型核潜艇“康涅狄格”号发生水下碰撞事故后,美军对事故原因一直遮遮掩掩。直到11月1日,美第7舰队才发表事故调查声明称,该潜艇在南E V p N T d海水域相撞的物体是“未知的海底山”。

“海狼撞山”,真是因为主动声纳没开吗?

  (图片来源:美国X x x + p % =The Drive网站“战区”栏目)

  为什么最先进的“海狼”级核攻击潜艇会撞“海山”呢?类似的“海狼撞海山”的事故是否可以s p L @ 1 G [避免?潜艇水下` * S Z航行e r j时,又是如何避免碰撞等航行事故的呢?

  今天,我们就借着“海狼撞山”这件事,根据公开的信息,聊一聊潜艇水下航行导航定位和避碰的手段。

  Part.1

  没开主动声纳,是撞山的原因吗?

  碰撞事故发生后,许多分析认为:核潜艇为隐蔽行动,主动声纳未开机是异致撞击事件发生的主要原因。

  但是\ F 7 !,“海狼撞海山”这个锅真的要由主动声纳来背吗?

  众所周知,声波是目前唯一可以在- $ u b - m ( Y X海水中有效远距离传递信息的载体。现在7 Z ; w潜艇导航定位B C % W 2 & u B的主要设备声纳,就是利用声音实现水下导航、测量和定位的。

  声纳一词“Sm E S G O M Y _ONAR”的来源,其实就是英文“Sound Navigation And Ranging”(声音导航和测距)的首字母缩写。

  现代先进潜艇通常在艇艏装备球型声纳基阵、舷侧装备舷侧阵列声纳、艇艉装备拖曳式线列阵声纳等。特别是核动力攻击潜艇,可装备多达15部左右的声纳。

“海狼撞山”,真是因为主动声纳没开吗?

  (图片来源:凤凰网)

  这些声纳按功能可分为警戒声纳、攻击声纳、探雷声纳、通信声纳、识别声纳、被动测距声纳和环境噪声记录分析、f [ \ % l L s声速测量、声线轨迹测算声纳等。

  它们在潜艇上以基站的形式系统整合,^ ? 4 ; V用于对舰船等水面目标和潜艇、水雷、鱼雷以及冰山、海底障碍物等水下活动或固定目标进行搜索、识别、跟踪、p y [ g B M ;警戒、探测、定位和水声通信等。

“海狼撞山”,真是因为主动声纳没开吗?

  (图片来X } % / r i 7 } ^源:参考文献1)

  同时,潜艇声纳系统还能持续对活动海域声传播条件、本艇和环境噪声等进行监测和分析,以便选择最佳的战术机动和声纳使用方式。

  需要着重指出的是,目前大多潜艇、包括核动力攻击潜艇,除在艇艏装备“主动声纳”外,舷侧阵列和艇艉拖曳阵列声纳等大多为“被动声纳”。

  所谓主动声纳,就是主动发射声波进行x m \ Y W E水下目标探测和通信等;

  被动声纳,就是不发射声波S o & *,以被动监听方式、收集目标声响信息进行探测、定向和跟踪等。

  为了保持隐蔽性,潜艇声纳系统主要以被动工作方式为主。

  主动工作方式只是在鱼雷射击前,用以对目标定位,为鱼雷武器射击指挥系统提供目标精确坐标数据。

  C b S 4可以这么说,主动声纳主要不是用来保障潜艇v + \ H 6航行,而是用来实M G r u | S ? o施鱼雷攻击的。

  根据公开可查的= b U g消息,“海狼”级核潜t P ` F S o @ y 1艇装备的是AN/BQQ-10 ARCI V5声纳系统} n a U。其中,艇艏为BQS-13DNA型主/被动声纳,舷侧为六个(每侧三个)BQG-5型宽孔径阵列声纳,艇艉为两部拖曳声纳阵列(TB-16D粗线阵和TB-29A细线阵)。另外,还装备有BQR-20噪声测& P o j 5向声纳、BQS-24探雷避碰声纳、WLR-9A侦察声纳和WQC-2通信声纳。

 G K % W J l 特别要强调指出的是:i f E v _“海狼”~ t A b ]级声纳系统极其先进,达到了攻击型B b M核潜艇的最高水准,可以在本艇机动中使用被动声纳精确测量目标舷角等,精准解算远距离目标的运动要素,w 9 q y 7 M Q V -并自动生成火控诸元。

  所以,别再说“海狼”撞山是因为主动声纳没打开啦!

  那么,除声纳之外,为潜艇水下航行导航定位的手段还有哪些呢?

  Part.2

  在水l n * K \ :下航行的潜艇,究竟如何导航定位?

  大家可能对水面舰船、汽车等的导航定位比较熟悉,只要有详尽的海图或地图,再有海上航标或公路指示牌等,就能a 7 g d )安全、便捷地上路k } / \ J并准确到达目标的。

  但是,潜艇水下航行,既无法看到航行标志、也无法接收GPS信号、更不能有效接收无线电信号,甚至连接收指令信息都要求在规定的时限完成。特别是核潜艇等执行水下隐蔽航行任务时,艇上连过大的声响都不允许发出。

  这种情况下,潜艇导航、定位和避碰是如何实现的呢?是不是只有声纳这_ K K | J C M d一种手段呢?

  实际上,现代潜艇还普遍装备有Q ] U m \ o ; 2 x先进的电子海图系统、惯性导航系统、地磁场定位系统、重力场定位系统和海底x + O y G @地形/图像匹配系统等。

 F U 9 l A o H 3 6 其中,惯性导航系统是确保水下潜艇确定并保持航向的先进导航设备。该系统的主要元器件是陀螺仪和加速度计,它根据陀螺的输出建立导航坐标系、根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。

  而且,惯性导航系统是自主式导航系统,抗干扰性能强,既不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量。非常适合需要长时间在水下隐蔽航行的潜艇。

  该系统装载在潜艇上,通过测量潜艇的加速度,自动进行积分运算,获| m q H b ! s , ~得潜艇瞬时速度和瞬时位置数据,并显示在导航坐标系中,从而得到潜艇航行的航向、速度、偏航2 % ) c s L J 3角和位置等信息。

  潜艇的航向、速度感知问题经惯性导航系统解决后,还要解决P 7 - } ! F (d I G潜艇自身位置、潜艇与水下各种航行障碍物(碍航物)相对位置和与水下其他运动目标之间的位置感知关系,建立起全方位的% p s q相对运动态势,才能有效地避免碰撞,确保安全航行。

  此时,就需要综合运用地磁场、重力场定位系统和海底地形/图像匹配系统等,与声纳系统一道,将潜艇自身的位置、航向、航速等信息,潜艇周边海洋环境信息,不明潜艇、水雷、冰山和海底碍航物? r [ g \ & B 7等信息,通过电子海图系统,以5 K M 0 c综合态势图的形式呈现出来。潜艇指挥员据此操纵潜艇规避危险并对敌实施攻击m d - ) g等。

  可以说,现代潜艇除了声纳系统外,还依靠多种系统相互补充与印证,并通过U l R智能化显示技术,及时发现碍( I ) A v E $ N航物、准确规避各类航行危险,F N ~确保水下] f - ` O航行h O N j _的潜艇在既定航向、深度安全航行。

  潜艇航行安全问题一直牵动人心,此次“海狼撞山”事件也再度引发了各方对于潜艇航行安全的关注。因此,正如我国外交部发言人汪文斌所说的[ J ] W i ( T,只有详细说明事故相关情况,才能充分回应f 8 ?各界的关切和疑虑。

  参考文献:

  1。杜召平等著《国外声呐技术发展综述》,载; | +《舰船科学技术》2019.41-1。

  出品:科普中国

  本文首发于中国科普博览 

版权声明:社科兔 发表于 2021年12月1日 上午4:03。
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