【知识】机动水声系统的实际应用
16-01-25 作者：佚名 编辑：马超
水声设备在搜索水雷行动中的使用也是主要海军大国关注的中心。
例如，美国海军研究办公室打算在近期恢复沉底水雷搜索与分类系统项目研究工作。以前研制的此类用途的磁水声系统——MADOM（Magnetic and Acoustic Detection）由于停止拨款而未装备战舰。目前计划采用诸如天线合成孔径水声定位和宽带水声定位这些新技术恢复该项目。正在研究为探测陷入泥土中的水雷而使用有小天线孔径和窄低频辐射方向性的参数辐射天线的可能性。
目前，水雷搜索系统包括：装备传统声纳站的扫雷舰，其声纳站采用中频（100千兆赫以下）水下目标搜索系统和高频（数百千兆赫）水雷分类系统；由扫雷舰拖曳的装备侧视水声定位仪的自主潜水器和有扇形搜索水声定位仪（用于已发现目标（水雷）的调查和分类）的遥控自行潜水器。
目前国外一些大型公司参加了自主潜水器和遥控深水器的研制。美国诺斯罗普-格鲁曼公司参与了NMRS（Near-TermMine Recognaissance System）水雷侦察系统短期研制计划。NMRS系统属于“特别采购范畴”，因为该系统被认为对于在近岸水域执行秘密水雷侦察任务的多用途核潜艇来说极为重要。该计划包括多次使用自主潜水器，该潜水器通过潜艇鱼雷发射管释放，装备用于对已发现目标进行分类的多波束前视和侧视水声定位仪。潜水器能确保对区域进行预先调查，对所发现的海底目标进行分类和精确定位，为此潜水器上安装了一体化导航系统和多普勒测程仪。
罗克韦尔公司（主导企业）、威斯汀豪斯公司等与海军一些研究单位正在共同为美国和其他一些国家的海军研制RMS（Remote Minehunting System）抗水雷防御系统。试验型系统包括AN/AQS-14侧视声纳站、“海蝙蝠”水雷规避声纳站和水中水雷扇形搜索声纳站。
除了搜索水雷，水面战舰和潜艇的抗鱼雷防护任务也有相当复杂的问题。美国水面战舰正在大规模装备由阿尔贡ST公司研制的改进型AN/SLQ-25 А “女水妖”抗鱼雷防护系统（已交付约200套）。该系统用于对舰载水声系统和声纳站所发现的攻击鱼雷进行分类和确定其参数，并用于为使用拖曳式主动和被动水声对抗设备制定建议。
该系统的主要任务是自动完成以下过程：发现鱼雷并分类，确定其在当前每个时间点的位置、轨迹和诸元；发出鱼雷攻击告警信号，制定使用水声对抗装备的战术方案，发出指令，舰艇进行规避机动。之所以有必要研制这种系统，主要是因为水声对抗手段首先是抗尾流自导水雷的水声对抗手段效能不足。
为了保证在浅海使用的能力，2007年美国海军与研制公司签订了总额5300万美元的新软件研制和施放-选取装置改进合同。得益于采用经演练的两用技术，改进后的AN/SLQ-25C与基本型的区别是全套设备生产成本更低。尽管在水声对抗装备和抗鱼雷防护装备的研制与使用领域进行积极研究，但至今专家们对研制确实高效的抗鱼雷防御系统没有一致的方法。此外，鱼雷制导系统能力的不断扩大削弱了水声对抗装备的使用效能，因而有必要对后者进行完善。
与此同时，根据外国专家的评估，由于技术和物理特点，水声对抗装备只对使用水声自导系统的鱼雷有效。在敌人使用采用其他制导系统的鱼雷（如尾流制导）或基于偶然和程序选择搜索与攻击模式的相对简单战术动作时，其使用效能大大降低。专家还认为，最有效的鱼雷对抗方法是规避机动和使用水声对抗与抗鱼雷设备相结合。
目前美国“洛杉矶”级多用途核潜艇装备CSA Мk2抗鱼雷防护系统。该系统包括152毫米舷外发射装置和1具再装填发射装置，用于使用超级电子海洋系统公司研制的各种型号的水声对抗设备。为“海狼”级核潜艇研制了CSA Мk3抗鱼雷防护系统，其与基本型的区别是舷外发射装置数量为16具。
Мk2和Mk3水声对抗设备的作用原理在于产生攻击鱼雷水声自导系统工作频段内的强大水声信号并根据所确定的工况制造针对频率的干扰或阻塞宽带干扰。Мk4设备能确保处理来自敌水声定位站的脉冲并产生模拟潜艇的回应信号。
“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇装备CSA Мk2抗鱼雷防护系统，它与Мk118鱼雷射击指挥系统一体化。抗鱼雷防护系统能确保从8具舷外发射装置（装在可推出装置围板区域和艉部的外壳上层建筑中）和MOSS（Mobile Submarine Simulator）潜艇自行模拟器中使用口径为76.2和152毫米的水声对抗设备。模拟器（直径254毫米，长3.2米，重量450公斤）装备有蓄电池的电能动力装置和能按预定程序进行机动的控制设备与机构。为了从533毫米鱼雷发射器中射击，使用可容纳2部设备的Мk136运输发射容器。到上世纪90年代末之前，前去战斗巡逻的弹道导弹核潜艇典型载荷的基本方案是携带6具自行模拟器和2个容器。
在造的“弗吉尼亚”级核潜艇装备SDWS新型抗鱼雷防护系统。据美国专家评估，该系统能通过处理来自水声系统的球形天线、舷侧天线、线性天线和拖曳天线的水下环境情报确保及时发现攻击鱼雷，并使用主动和被动水声对抗设备，使用1具76.2毫米的装备和14具非再装填152毫米发射装置（装在艉部主压载箱区域的壳体之间）抛射它们。与具有采用气体发生器（动作时噪声水平较高）的现役发射装置不同，新系统的发射装置采用电磁发射。
十多年以前，美国国防部高级研究计划局发起“智能材料与结构”计划研究工作。在该计划的实施过程中仔细研究了在水声天线系统中使用压电复合材料的技术。在“多功能主动面层压电复合材料”计划框架内，MSI公司按与美国海军签订的合同根据研究结果研制了用于平面或保形水声天线阵列成型的新一代压电复合橡胶。
美国造舰者们对这些材料感兴趣是因为用铅钛合金制成的具有宽孔径和水听器的天线（“海狼”级潜艇上安装了这种天线）的重量和尺寸在很大程度上限制了这种声纳站在“弗吉尼亚”级核潜艇上与其他声纳站综合使用，因为新潜艇的储备浮力不足以搭载其他设备。因此，美国海军科学研究中心正在积极探索用于制造艇载天线的材料。
压电橡胶被认为是最合适的材料之一，这种材料是将铅钛合金加入氯丁（二烯）橡胶。这种材料的优点包括足够高的强度、弹性、工艺性和良好的水声特性，威斯汀豪斯公司的专家认为，这使它成为未来制造艇载天线的材料。
此外，该公司的专家认为，压电橡胶可成功地用于加固舰船噪声主动压制系统传感器，因为橡胶基体对安装位置的舰体结构起减振作用。在使用压电橡胶时非常重要的一点是可以生成多层面层，后者内装前置级水声信号放大器，从而可降低结构噪声问题的尖锐性。
新式压电复合橡胶研究计划包括两个主要的科学研究与试验设计方向：在压电复合材料的基础上研制全尺寸保形水声天线板样品；研制具有扩展的功能逻辑能力的多功能主动面层。
在第一个方向框架内已经掌握了工业压铸并为用PZT-4陶瓷批量生产含有15%和25%的填充物的基体打下了基础。在第二个方向的研究过程中，研究者们主要致力于设计和预先评估个别单层板组件及其上层建筑，包括设计并试验了几种天线阵列方案。
此外，还进行了有扩展的功能逻辑能力的双层压电复合板的试验。由美国海军科学研究试验室研发、MSI公司制造的的接收天线阵列的灵活板方案代号为CAVES（Conformal Array Velocity Sensors）。目前，正在积极修整试验样品和CAVES保形阵列方向性特性控制应用软件，以将其提升至全面的功能完备状态。
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