主戰艦艇為何有個大鼻子,里都裝了些什麼?
近年來,潛艇技術不斷發展,潛航時間長、航行雜訊小、反射聲波少,成為水面艦艇的可怕剋星。於是,各國為應對潛艇威脅,紛紛大力研發反潛武器裝備,特別是用於潛艇探測的聲吶系統,更是得到了長足的發展。聲吶按照工作模式可分為主動式和被動式聲吶,主動發射聲波「照射」潛艇目標,然後接收反射回波,以此測定目標位置的聲吶,稱為主動式聲吶。按照聲吶硬體構成劃分,有艦殼聲吶和拖曳式聲吶。近年來,還出現了遠距離操作的無人水面艇(USV)和無人潛水艇(UUV)系統。
目前各國海軍列裝的主戰水面艦艇中,均在艦首設置了碩大的球鼻艏。這個大鼻子除了能大幅減少艦艇航行時的興波阻力外,也為艦上裝備聲吶提供了空間。這種將聲波收發機內置於船首下部或船底的球狀裝置內的聲吶稱為艦殼聲吶,也叫球鼻艏聲吶或艦首聲吶,主要裝備於主力戰艦上。從聲波原理看,頻率越大,聲波在傳播過程中的損失越嚴重。為提高探測距離,應加大聲吶輸出功率並降低聲波頻率。所以,現在的艦殼聲吶朝大功率、低頻率方向發展。冷戰後,反潛戰範圍由遠洋延伸到近海,反潛對象既有核動力潛艇,也有靜音能力優越的常規動力潛艇。而且,近海的聲波環境比遠海複雜,目前各國均致力於研發適用於近海反潛的聲吶。
美國海軍「宙斯盾」巡洋艦和驅逐艦正逐漸成為其海軍戰艦中的主力,兩種艦的艦首球鼻內裝備的都是SQS-53系列聲吶。SQS-53聲吶屬低頻聲吶(3.5千赫),直徑4.88米、高1.52米的球鼻內安裝了576個聲波收發器。主動探測模式有三種,直接探測時的有效距離為15~20千米、海底反射探測有效距離20~30千米、匯聚區探測可達到第二匯聚區,約120千米,主動模式工作頻率在3500赫茲,發射最大功率為150千瓦。被動模式在1500~4000赫茲之間,最大偵聽距離約50千米。SQS-53聲吶最先裝備於「斯普魯恩斯」級通用驅逐艦(共31艘,1975年~1983年服役),當時裝備的是SQS-53A型,探測方式為機械掃描;之後,具備數字化和多目標跟蹤功能的SQS-53B誕生,性能較53A得到進一步提升;接下來發展成SQS-53C型;現在已升級至SQS-53D型。
圖1:「提康德羅加」級巡洋艦碩大的球鼻艏,裡邊裝載了SQS-53C艦殼聲吶
圖2:美國海軍 「阿利·伯克」2A級驅逐艦也裝備了SQS-53艦殼聲吶
圖3:「阿利·伯克」級驅逐艦使用AN/SQQ-89A(V)15反潛系統進行搜索攻擊敵潛艇示意圖
「朱姆沃爾特」級驅逐艦是美國海軍的新一代驅逐艦,該艦裝備了中頻SQS-60和高頻SQS-61兩種聲吶,除探測潛艇外,其高頻率還可探測魚雷。這兩種聲吶安裝於艦首球鼻內,分置於上下兩個圓柱體,上面是高頻SQS-61,下面是中頻SQS-60,兩種聲吶成為綜合水下作戰系統(IUSW)的重要組成部分。
圖4:DDG 1000的球鼻艏內裝備了高頻和中頻兩種聲吶
圖5:DDG 1000艦殼聲吶布置圖
英國海軍正大力建造的45型導彈驅逐艦(計劃建造6艘),其MFS7000型中頻聲吶(7千赫)可自動對99個目標進行搜索、跟蹤、識別。該型聲吶裝有360個聲波收發器(每層36個,共10層),數據終端可視系統按2、4、8、16、32千碼的距離比例顯示目標。
圖6:45型導彈驅逐艦裝備有MFS7000型中頻聲吶
法國、義大利共同研發的 「地平線」級導彈驅逐艦(法意各2艘),裝備中頻(4.9、5.2、5.8千赫)UMS4110CL型聲吶,該聲吶還被用於法意共同研發的的FREMM級歐洲多功能護衛艦(法國11艘、義大利10艘)。UMS4110CL內置於艦首球鼻的圓柱體內(直徑1.86米,高2.3米),共576個聲波收發器(每層42個,共12層)。
圖7:UMS4110CL型聲吶廣泛裝備在法國和義大利的主戰艦艇上
圖8:圓柱形艦殼聲吶示意圖
德國研發的DSQS-24中頻聲吶屬ASO90聲吶系列,可實施最新高度目標信號處理,裝備於德國海軍3艘「薩克森」級導彈護衛艦和荷蘭海軍4艘「普羅文森」級導彈護衛艦。
圖9:干船塢中的德國海軍「薩克森」級護衛艦
圖10:德國海軍普遍裝備的DSQS-21型聲吶
瑞典海軍的5艘「維斯比」級輕型護衛艦裝備了多種聲波感測器,艦首球鼻聲吶為CHMS-90型,反潛能力極強。掃雷方面,CHMS-90使用較高頻率(86千赫),其內置的1152個聲波收發器可對180°範圍內的目標進行掃描。球鼻艏內的收發器可在上下2米、方位角190°範圍內來回移動掃描,聲波收發扇面為標準的30°和68°,還可對聲波(射幅1.5度×7度)進行電子修正。
圖11:瑞典「維斯比」級護衛艦上裝備的CHMS-90型艦殼聲吶
同樣重視反潛戰的挪威海軍,其5艘「南森」級導彈護衛艦裝備的是Spherion MRS-2000艦首聲吶。西班牙海軍4艘「阿爾瓦羅·德·巴贊」級護衛艦裝備的是美軍研製的DE1160LF型低頻聲吶(3.75千赫),球鼻艏圓柱體(直徑2.54米,高1.22米)內,安裝了216個聲波收發器(每層36個,共6層)。
圖12:挪威「南森」級護衛艦上裝備的Spherion MRS-2000艦首聲吶,尺寸較小,探潛能力一般。
俄羅斯海軍最先進的「無畏」級導彈護衛艦,艦首聲吶為 MGK-345 Bronza型,頻率6.5、7、7.5千赫;「守護」級導彈護衛艦的艦首聲吶為「霞光」-ME-02型。
圖13:船塢內進行球鼻艏焊接的「守護」級護衛艦
日本海上自衛隊「白根」級直升機驅逐艦的艦首聲吶為OQS-101型,其改進型OQS-102被裝備於「金剛」級「宙斯盾」驅逐艦。「初雪」級通用驅逐艦裝備的是OQS-4型聲吶,「村雨」級裝備OQS-5型,「高波」級裝備OQS-5-1型。之後,日本研發了OQS-21型,在「飛鳥」號試驗艦上進行性能測試後裝備於「日向」級直升機航母。OQS-21型聲吶置於艦首巨大的球鼻艏內,前部是圓筒形陣列,側面是平面形陣列。與傳統聲吶相比,OQS-21探測距離更大,淺海探測性能更高。現在,日海自最新型的「秋月」級通用驅逐艦裝備了OQS-21的改進型OQS-22,不過OQS-22型去除了側面陣列。而日本「愛宕」級「宙斯盾」驅逐艦則同步了美國海軍SQS-53C型聲吶。
圖14:「日向」號作為日本海上自衛隊反潛作戰的指揮艦,艦首設置了大型聲吶罩,內置了主被動聲吶,其中後邊長條狀聲吶為被動聲吶,這樣布置大幅提升了淺海探測能力。






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