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为什么潜艇在水下能认路?
这张照片是我国093型攻击核潜艇▼,看到指挥塔正前方的几个小窗口了吗?小时候我认为这就是开潜艇的人认路的窗口,驾驶员在这个位置操着方向盘,踩着油门就可以开着潜艇在水下遨游了。
结果呢?这并不是用来开潜艇的,而是二战时期潜艇在水面浮航攻击敌方商船的指挥窗口。美国潜艇多活动在太平洋,大西洋,较为温暖,所以是没有这个小窗户的,指挥官直接在指挥塔顶上露出身体观察。而前苏联潜艇要经常在北冰洋活动,浮航时要露出身体指挥怕是要冷死。我国的潜艇技术其实有部分来自于前苏联,所以我国在设计潜艇时也和前苏联一样,留下了这个窗户。
其实想想也对,水下没有光,靠窗户目视基本和瞎子没有区别。那潜艇在水下潜艇究竟怎么认路的呢?攻击型潜艇的话一般在依靠主动声呐和三维海图航行。无限强调隐蔽性的战略核潜艇则不一样,因为战略核潜艇的任务是担任核威慑,保证国家的二次核反击能力,所以核潜艇最重要的就是不能被敌方发现自己的踪迹。所以战略核潜艇在水下不能像攻击核潜艇一样打开主动声呐,而是只能依靠惯性导航+海图+固定航线的模式在海底航行。
这是
美国2005年的时候,美国洛杉矶级核潜艇,在水下进行隐蔽航行时,以46公里/小时的速度撞上一座海底小山以后的照片。46公里哦,数据看起来不大,但是因为核潜艇的自身质量巨大,惯性较大,再加上没有减速直接撞上,于是旧金山号的艇首就成了这这麻瓜样。
为什么旧金山号回撞上呢?因为他们的海图出问题了。为什么海图会出问题呢?因为海底长出来了一座小山,正好生长在了旧金山号任务路线上。旧金山号在港口出发后按照预定任务路线出发,一路上严格隐蔽,没有打开主动声呐进行探测,于是正好撞上了海底长出来的这座小山。
核潜艇在水下要按照海图航行时必须时刻知道自己的位置,这个时候就依靠惯性导航了。这个时候其实可以把核潜艇想象成一枚巡航导弹,它从港口发射,箭头末尾就是它的目标,红色为设定的飞行轨迹,这个过程中核潜艇依靠惯性导航相当于巡航导弹的惯性制导,海图则相当于巡航导弹的地形匹配技术。通过这两种方式结合,最终确认自己路线,实现海底的隐蔽航行。
惯性导航离不开一个重要设备,陀螺仪。有一句非常经典的话,叫做战略武器三板斧,核武器,导弹和惯性导航。一枚战略武器,核弹头是用来摧毁敌人的,导弹是用来运送弹头的,而陀螺仪则是那个负责定位,将核弹头准确送达目标的设备。陀螺仪是一种机械设备,由两个转子组成,不仅可以依靠这两个转子的角度差来探测俯仰,水平,垂直,航向和角速度等信息。还能够通过标定出发位置坐标,还航行过程中记录陀螺仪角度差的方式来进行自我定位。再加上加速度计的配合,就形成了一套完整的惯性导航系统,这也是核潜艇在水下航行时最重要的导航设备。
潜艇是世界上最危险的兵种之一,不仅需要忍受在水下的生理和心理压力,还有随时撞上海底山体的危险。海图是潜艇在水下航行的关键设备,可以协助潜艇避开海底障碍物。但是海图有一个巨大的弊端,那就是更新不足,很多时候会出现不能及时更新海底障碍物的变化。美国旧金山号的撞山事故,就是因为海底因为地壳运动等因素长出来一座新的小山,海图没有及时更新标注,从而导致核潜艇驾驶人员不知前方有山,撞了上去。
而且,要是在海底遇到了其他移动物体的话,核潜艇也无法探测,只能继续根据任务航线航行,英法核潜艇的相撞就是一个非常明显的例子。核潜艇的水下航行导航和通信问题一直是各大核潜艇国家头疼的问题,各国也一直在绞尽脑汁寻求更为隐蔽,更为先进的技术来保证核潜艇在水下航行的安全。不过,这么多年来,因为事故率和事故后果都在可承受范围之内,各国核潜艇依然使用着隐蔽性至上的海图+惯性导航的方式。
潜艇主要靠一些电子设备,如声纳,声纳就相当于船舶的雷达,潜艇的眼睛,可以扫描海底的障碍物和地形,潜艇也是有海底地形图的,加上声纳,地形图,电罗经(相当于指南针),所以可以畅通无阻
坦克、汽车在陆地上跑有路线,飞机、轮船也有航线,潜艇自然也有自己的水下航线。海底世界同样有山地、平原、森林,复杂程度远超陆地和空中,所以潜艇并不是随意开,在巡航时也要看海图,领航员也要做海图作业。
潜水艇潜航时与飞机坦克不同,甚至与轮船不同,它无法用肉眼观察航行状态,只能依赖声呐探测。声呐的工作原理是利用水中声波反射对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。潜艇声呐探测器的有效探测距离在20公里左右(被动声呐),潜艇根据声呐探测出的海底地形地貌进行机动。
各国海军的潜艇部队除了日常训练以外最重要的任务就是通过声呐领海和***海底地形地貌和水文特征,通过这些探测数据的收集与分析绘制出“潜航图”。一旦拥有自己的“潜航图”,潜艇就可以在海底高速机动,从而在战时掌握主动权,“潜航图”是各个国家的高级军事机密,是多少钱都买不到的。
在发明卫星定位技术之前潜艇的定位方法是使用六分仪,使用六分仪测量某一时刻太阳或其他天体(星星)与海平线或地平线的夹角﹐以便迅速得知海船或飞机所在位置的经纬度,然后在海图上找出所测算的经纬度就完成定位作业了。导航则使用罗盘加海图以及后期的惯性导航装置。现在虽然有卫星定位系统了,但是为了便于在接收不到卫星信号的环境里工作,目前各国海军还是要求官兵们掌握传统导航定位技术。
如果在夜黑风高的晚上看不到星星,那就上浮接收总部的长波电台的信号来定位了;如果连长波信号都接收不到,那只能根据航速、方向、时间来计算出大概位置,如果运气好遇到导航灯塔就能计算出准确位置了。
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