一区二区三区日韩精品-日韩经典一区二区三区-五月激情综合丁香婷婷-欧美精品中文字幕专区

分享

水聲技術(shù)▏淺談反潛中的水聲學(xué)原理與應(yīng)用

 伊伊爸 2022-04-29

在現(xiàn)代海上斗爭中,最有效的反艦方式往往并非艦載反艦武器,甚至有些時候航空兵打擊也并不是最優(yōu)選擇——在許多環(huán)境下,來自水下的打擊才是最有效而最致命的。“對于所有編隊(duì)指揮員,一艘進(jìn)入編隊(duì)內(nèi)部的敵潛艇都是一場惡夢”。上升到戰(zhàn)略層面,也正是兼具生存性與毀滅性的戰(zhàn)略核潛艇部隊(duì)構(gòu)成了當(dāng)代各主要有核力量的二次核打擊(在有些情況下甚至是先發(fā)制人)主力。潛艇在當(dāng)代海戰(zhàn)體系中的重要性與對敵方的威脅性由此不言自明。也正因?yàn)榇耍鲊\娋鶎⒎礉搼?zhàn)列為自身任務(wù)中的重中之重。

圖片

英國S48“征服者”號,現(xiàn)代最有名的“潛艇噩夢”

反潛不同于反艦或防空,受限于水獨(dú)特的物理特性與人類技術(shù)的限制,水下探測、搜索與跟蹤仍極大程度上依賴聲學(xué)途徑,因此應(yīng)用水聲學(xué)原理發(fā)明并運(yùn)作的聲納自然成為了反潛體系中的核心一環(huán)。簡而言之,現(xiàn)代海戰(zhàn)離不開反潛戰(zhàn),要理解反潛戰(zhàn)就必須理解聲納,要理解聲納也就必須理解其背后的水聲學(xué)原理。

圖片

不同于交戰(zhàn)距離已經(jīng)動輒數(shù)百乃至上千公里,導(dǎo)彈橫飛的水面與空中戰(zhàn)場,水下仍是線導(dǎo)魚雷與自導(dǎo)魚雷的天下,雙方的直接交戰(zhàn)距離也多為40公里以內(nèi)。

要了解聲吶反潛的原理就要先知道聲音傳播的原理。聲音在海水中的傳播受到三個條件的影響,以水溫15為例海水水溫每上升1,聲速增加3.1米/秒;海水水壓每增加1MPa,聲速增加1.6米/秒;含鹽量每增加1‰聲速增加1.2米/秒。因此,在不同的季節(jié)、不同的緯度、不同的海洋,聲吶的探測計(jì)算都是在不斷變化的。即使在某一個特定海域內(nèi),其聲速也不是一成不變的:在鹽度大致恒定的情況下,水深每增加10米對應(yīng)增加一個大氣壓(0.1MPa);表層海水受到陽光加熱,越接近水面溫度越高,直到某一深度時,陽光完全被海水遮擋,水溫迅速下降;之后隨著深度和水壓的增加,海水溫度逐漸回升。見下圖。

圖片

(橫坐標(biāo)為聲速,縱坐標(biāo)為海水深)

剛才我們說過,海水溫度會影響聲波傳遞,由于各個深度的聲速不一樣,所以聲波就會向聲速較慢的一側(cè)偏轉(zhuǎn)。如果是聲速隨深度增加,那么聲波逐漸向上轉(zhuǎn);如果聲速隨深度減少,那么聲波向下轉(zhuǎn)。

圖片
圖片

(不同的溫度變化會導(dǎo)致聲波有不同的傳播路徑)

但是根據(jù)上圖的海水溫度曲線,我們可以發(fā)現(xiàn),在中間層海水和深層海水之間,有一個溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn),在這個區(qū)間內(nèi),向上傳播的聲音會逐漸向下轉(zhuǎn),向下傳播的聲音又會逐漸向上轉(zhuǎn),聲波在這個區(qū)間內(nèi)不斷來回震蕩,能量集中在區(qū)域內(nèi),因此可以傳播非常遠(yuǎn)的距離,這就是“深海聲學(xué)通道”。深海聲道的應(yīng)用意義非常重大,冷戰(zhàn)期間美國著名的SOSUS水聲監(jiān)聽系統(tǒng)就是利用這一原理實(shí)現(xiàn)對經(jīng)過蘇聯(lián)潛艇的遠(yuǎn)程探測與識別。

圖片

(深海聲學(xué)通道是現(xiàn)代潛艇遠(yuǎn)距離探測的關(guān)鍵之一,熱帶海域的聲學(xué)通道在水深1000米左右,而在北冰洋,可以減少到600米)

而在更大的水深尺度上,隨著水深的增加,聲速逐漸加快,聲音向上轉(zhuǎn),最終匯聚在一個很小的區(qū)域內(nèi),這個區(qū)域便是“水深匯聚區(qū)”,匯聚區(qū)之間的空白,則被稱為“聲影區(qū)”。

圖片

(匯聚的聲音被海面反射后,還會形成第二匯聚區(qū)和第三匯聚區(qū)等)

匯聚區(qū)的形狀大致是圍繞艦艇自身的多個同心圓。在極近距離,艦艇還可以在聲波未分散前發(fā)現(xiàn)敵艦;一旦距離增加,在聲波抵達(dá)第一匯聚區(qū)前的中間的距離,對艦艇而言都是盲區(qū)。

圖片

水聲會聚區(qū)的間隔受海洋環(huán)境影響而無一定之規(guī),大部分海軍強(qiáng)國所處的北大西洋和北太平洋,第一匯聚區(qū)通常在25英里左右,這也就能理解為什么大多數(shù)反潛魚雷射程都不超過40km,即使射程遠(yuǎn)了艦艇也看不到。

圖片

前幾年發(fā)行的電腦兵棋推演游戲《指令:現(xiàn)代海空行動》就對匯聚區(qū)概念作了較為清晰的體現(xiàn)(圖中的綠圈就代表匯聚區(qū))

匯聚區(qū)的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用一度是戰(zhàn)后反潛領(lǐng)域最大的理論成果之一,昔日僅能直接探測最多不過十幾公里的聲納由此獲得了對最遠(yuǎn)可達(dá)40公里外的潛艇的(暫時性)探測,這也催生了一系列利用匯聚區(qū)的,較為“夸張”的反潛武器。

圖片

UUM-44“撒布洛克”反潛導(dǎo)彈,其本質(zhì)是一枚熱核戰(zhàn)斗部的火箭助飛深彈,有來源稱其當(dāng)量高達(dá)百萬噸級,就是為了確保任何在第一匯聚區(qū)內(nèi)探測到的目標(biāo)(哪怕之后脫離了探測范圍)都無法活著離開。

圖片

 大殺器(x)

圖片

(各大洋的海水溫度)

同樣的,通過上面的海洋溫度曲線我們可以發(fā)現(xiàn),在表層海水和中間層海水之間也有一個溫度轉(zhuǎn)折區(qū)(一般稱之為更廣為人知的“躍變層”)。只不過這個區(qū)域和聲學(xué)通道是反過來的,會導(dǎo)致聲波更加分散,給了潛艇躲藏的空間。

圖片

躍變層(圖中深淺區(qū)域之間的虛線“Thermal Layer”)可能是最廣為人知的水聲學(xué)概念之一,這一層兩側(cè)的艦艇如同被隔絕一般很難互相聽到。

圖片

冷戰(zhàn)潛艇模擬游戲《冰冷水域》里就對躍變層與淺海聲道(聲波在海面與中間層之間反射形成的聲傳導(dǎo)通道)進(jìn)行了還原

圖片

躍變層的存在使得水面反潛艦艇開始大規(guī)模應(yīng)用拖曳變深聲納,其通過纜繩吊放至水下并能改變自身所處深度,因此可以被部署在躍變層以下直接聆聽潛藏在層下的敵方潛艇。

圖片

(淺水盲區(qū)對反潛艦艇而言是非常危險(xiǎn)的,在水文資料足夠的情況下,一艘靜默的033都能伏擊航母編隊(duì))

而淺海聲波除了以上情況外,還會被海底所反射,在形成的不規(guī)則反射波使得反潛變得容易,但海底反射會顯著衰減聲波強(qiáng)度,讓遠(yuǎn)距離探測變得困難。

圖片

(在淺海,潛艇就沒有那么多地方可以藏了)

一般來說,正常航行時的艦艇噪聲中,螺旋槳噪聲占主要地位,遠(yuǎn)高于機(jī)械噪聲,而水面艦所處深度淺、靜水壓力小、螺旋槳空化閾低,一般水面艦推進(jìn)器6節(jié)以上便開始空化。同時,水面艦航行中卷入的大量氣泡,這些氣泡的破裂聲也是重要的噪聲源。因此,大部分情況下,水面艦的航行噪聲要高于潛艇的航行噪聲。

圖片

螺旋槳空化產(chǎn)生的氣泡破裂噪聲極大,因此潛艇一般都會盡全力避免這種情況。遺憾的是水面艦艇由于無法下潛且必須以高速機(jī)動,絕大部分情況下都在產(chǎn)生空泡

由于這種情況主要是因?yàn)楹叫协h(huán)境引起的,是很難采用技術(shù)手段改善,因此在水面艦單獨(dú)執(zhí)行反潛任務(wù)時,被動信息優(yōu)勢一般是向潛艇方傾斜的。同時,由于水面艦艇的艦艏聲吶深度潛,受到淺海聲影區(qū)的影響大,而拖曳聲吶受到長度的限制,使得水面艦艇對水下目標(biāo)的探測效果遠(yuǎn)不如潛艇的艇艏聲吶和側(cè)舷聲吶(何況潛艇本身也有拖曳線列聲納)。

圖片

英美兩大核潛艇強(qiáng)國很早就開始運(yùn)用大孔徑側(cè)舷聲納負(fù)責(zé)遠(yuǎn)距對潛探測與識別,圖為“弗吉尼亞”級上的新型大孔徑側(cè)舷聲納陣列(WAA)

由此可以看出,水面艦在聲吶探測上的種種劣勢,使得其在反潛戰(zhàn)中的效能不如潛艇,這也是美國冷戰(zhàn)時期推行的,由潛艇反潛的原因。同樣的,現(xiàn)代反潛作戰(zhàn)絕不僅僅只是數(shù)據(jù)的斗獸棋,在潛艇與反潛的攻防里,技術(shù)同樣占據(jù)了極其重要的地位,戰(zhàn)爭中的決定性因素,永遠(yuǎn)是人。

1

END

1

■文章來源:ORCINUS逆戟社,作者/@蛋炒飯配煎餃,編發(fā)時在原文基礎(chǔ)上有改動

圖片
圖片

    本站是提供個人知識管理的網(wǎng)絡(luò)存儲空間,所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布,不代表本站觀點(diǎn)。請注意甄別內(nèi)容中的聯(lián)系方式、誘導(dǎo)購買等信息,謹(jǐn)防詐騙。如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容,請點(diǎn)擊一鍵舉報(bào)。
    轉(zhuǎn)藏 分享 獻(xiàn)花(0

    0條評論

    發(fā)表

    請遵守用戶 評論公約

    類似文章 更多

    久久热这里只有精品视频| 免费午夜福利不卡片在线 视频| 好吊妞视频这里有精品| 欧美日韩国产黑人一区| 国产一级内片内射免费看| 日韩色婷婷综合在线观看| 国产精品美女午夜福利| 亚洲国产成人av毛片国产| 亚洲中文字幕人妻系列| 免费大片黄在线观看国语| 97人摸人人澡人人人超碰| 国产色一区二区三区精品视频| 狠狠干狠狠操在线播放| 国产精品午夜小视频观看| 正在播放玩弄漂亮少妇高潮| 91插插插外国一区二区婷婷| 欧美一区二区三区喷汁尤物| 福利视频一区二区三区| 国产大屁股喷水在线观看视频 | 久久99亚洲小姐精品综合| 久久99午夜福利视频| 欧美日韩免费观看视频| 国产一区国产二区在线视频| 亚洲欧美日本国产有色| 国产不卡在线免费观看视频| 亚洲精品福利视频在线观看| 精品国产亚洲av成人一区| 激情三级在线观看视频| 91欧美激情在线视频| 亚洲精品福利入口在线| 高清一区二区三区四区五区| 亚洲中文字幕在线观看黑人| 欧美亚洲国产日韩一区二区| 欧美一区二区在线日韩| 在线免费视频你懂的观看| 国产不卡免费高清视频| 亚洲国产欧美久久精品| 国产丝袜美女诱惑一区二区| 欧美在线观看视频免费不卡| 日本在线 一区 二区| 日本国产欧美精品视频|