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现代潜艇上探测声呐那么多,为什么还会在水下相撞?

Weave 2019-11-16 历史

潜艇自诞生以来历经一、二战洗礼,到现在不论从外形上、动力上、还是作战环境上都有了脱胎换骨的变化。其作战环境由水上转入水下,动力由常规升级到核能,外形也由常规型变成水滴型、雪茄型、鲸艏型等。

这些新技术让潜艇噪声越来越低,尤其是先进静音潜艇已接近海洋背景噪声,越来越难以被发现,成为深海“幽灵”。

比如俄罗斯“基洛”级常规潜艇噪声118分贝左右,被称作“大洋黑洞”;英国“机敏”级100分贝左右;美国“海狼”级攻击核潜艇噪声更是低至95分贝左右。现代潜艇优秀的隐身性能成为彼此碰撞的根源。

2009年2月3日,英国“前卫”号战略核潜艇与法国“凯旋”号战略核潜艇在大西洋直布罗陀海域相撞,幸亏两艇上核弹都安然无恙,没有造成严重事故。事后两国居然都不知道是潜艇碰撞,还以为是和商船撞上了。

潜艇水下碰撞的原因有以下几个方面:

一、潜艇噪声下降得太快。

潜艇噪声有三个来源:一是机械噪声,二是螺旋桨噪声,三是水动力噪声,工程师们用不同方式应对它们。

对机械噪声,采用双层减震垫和减震浮阀,核动力采用自然循环,降低机械振动和轴系转动产生的噪声。对螺旋桨噪声,人们用7叶大侧斜螺旋桨,泵喷推进及最先进的无轴泵喷推进技术,最大限度的抑制空泡噪声产生。对水动力噪声,采用流畅的水滴型、雪茄型外形,减少表面突起物和排水孔,再覆盖厚厚的消声瓦,吸收敌方主动声呐声波,也抑制艇体表面震动,大幅减少噪声。

▲“弗吉尼亚”级潜艇泵喷推进系统

在过去40年里,潜艇噪声下降速度非常快,年均下降0.5-1分贝(分贝值上升10,音量增加10倍),而探测潜艇的能力却没有增长那么快,所以潜艇变得越来越强悍。

二、海洋环境复杂多变。

海洋环境立体多变,背景噪声非常繁杂,海浪、洋流、风、海洋生物、船舶航行、港口动作都会产生大量噪声。三级海况下,不同谱级的海洋背景噪声大体在70~110分贝之间。

当现代潜艇噪声接近海洋背景噪声时,就像穿着夜行衣的刺客潜入漆黑森林中,成为隐身能力极强的战略武器。

▲声波在不通深度内的路线

海水受温度、盐度和深度影响,全球各大洋中有很多定期、不定期的密度跃变层。声波在温跃层表面反射,形成远距离传播的声音通道。而声波穿过温跃层时能量大幅衰减,使跃层两侧的潜艇互相难以发现。两艘潜艇可能在近距离上驶过,彼此都“看”不见对方,所以碰撞几率就大大增加了。

▲声音汇聚区

声波在水中传播路径也不是直线,而是向声速较低的一方偏转,在海底和海平面反射下,能在数十英里外形成水声信道“汇聚区”,是探测远处潜艇的重要手段。而此区域之外形成“声影区”,双方距离很近也听不到声音,增加了碰撞可能。

三、对潜探测能力增长不足。

相对于潜艇噪声快速下降的现状,对潜探测能力增长就慢多了。虽然现代潜艇有7、8种先进声呐设备,如宽孔径舷侧阵声呐、舷侧测距声呐、艇艏主被动声呐基阵、拖曳线列阵声呐、探雷避碰声呐、侦察声呐等。

但各声纳都有不足,如拖曳线列阵声纳探测距离远,能听到180千米外的目标,但单列拖线阵声纳垂直孔径小,无法区分潜艇左右目标,也无法区分海面和水下目标,测距也不够精确。

▲拖曳线列阵声呐

主动声呐探测精度高、作用距离中等,但不能轻易使用。否则声呐一开就像在黑夜中点亮手电筒,发现别人的同时也暴露了自己。

主动避碰声纳是通过复杂航道的重要装备,能发现礁石、沉船、水雷等隐蔽物体,精度高达10米左右。但其工作频率高,在几十到数百千赫,所以作用距离短,也就探测前方几百米左右。再加上是主动声呐性质,也不能随意使用。

▲避碰声纳

潜艇在水下对周边势态感知能力比水面舰队弱得多。水面舰队有反潜舰和反潜机,它们联合探测能大幅提高发现概率,单靠潜艇自己在水下发现其他潜艇其实很难的。

潜艇对低速潜行的静音潜艇发现距离很短,对海中悬停或坐底的潜艇更困难。就算美国“海狼”级攻击核潜艇声呐性能好到爆,在深海中对另一艘低速潜行的“海狼”级潜艇发现距离也不过几百米。上万吨排水量的巨型潜艇在强大惯性下,在几百米内快速避让谈何容易。

五、较量中的战术碰撞。

除了意外碰撞,敌对潜艇间也会主动碰撞。冷战时,美苏双方对弹道导弹核潜艇严防死守,攻击核潜艇长年蹲守在对方沿海附近。每当对方战略核潜艇出航时,便有1-2艘攻击核潜艇尾随,对方也会派攻击核潜艇护航。

▲“疯狂伊万”战术

当时苏联潜艇经常用一招“疯狂伊万”战术,在航行中猛地转向,掉转船头观察后方有无跟踪。但急转弯过程中声呐受限无法观察后方,后方潜艇在巨大惯性下也很难停下来,所以就容易碰撞。和风漫谈原创,禁止抄袭。

苏联潜艇大部分是双层艇壳,储备浮力大,碰撞中占优势;美国潜艇大部分是单层艇壳,储备浮力小,在碰撞中很吃亏。冷战时期全球海域发生了很多起碰撞事故,有些还造成严重后果。

综上可知,漆黑复杂环境多变的大洋中,无论潜艇设备多么先进,潜航都是危险重重的事情,若再有互相追逐较量,碰撞便是不可避免的事情。潜艇官兵真不容易,他们都是真正的英雄!

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