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中國反潛神器,讓美日潛艇無所遁形

中國反潛神器,讓敵方潛艇裸奔

簡氏推測,「新調」船長約90米,寬30米,排水量約為5000噸左右。如果其推測可靠,這艘「新調」將成為世界上最大的同類艦艇之一,目前全世界僅有3艘如此體量的音響調查船,其中2艘在中國,另外一艘是美國海軍的「無暇」號。

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(簡氏防務周刊刊登的中國潛艇監視船)

從簡氏刊登的照片看,這艘中國潛艇監視船是一艘採用小水線面雙體船型的音響調查船,拍照時正在舾裝,船尾有個明顯的方形開孔,一般用來布防聲納,與這艘新船類似的東測429船就搭載了拖曳線列陣聲納。(以下簡稱這艘新型音響調查船為「新調」。)

「新調」之所以倍受關注,與它無可取代的價值有關。從某種意義上講,它是潛艇的剋星。音響調查船對潛艇的威脅並不直接,但卻絕對致命,潛艇的特徵和行蹤在它的聲納監聽下會暴露無遺,在戰時,這些信息會給反潛兵力提供極其重要的線索,對於信奉隱蔽就是戰鬥力的潛艇而言,這是極其致命的威脅。

調查船領域全球玩家並不多

冷戰時期的海軍要實現對對手潛艇的持續跟蹤和情報搜集,主要依靠固定式水下監聽陣列,這種陣列以美國的SOSUS最為著名,美國依靠部署在各關鍵水道的低頻水聽陣列,成功保持了對蘇聯核潛艇和常規潛艇的跟蹤。

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(美國無暇號潛艇監視船)

隨著潛艇的安靜性能不斷提高,SOSUS的監聽效果持續下降,對水下潛艇的發現距離顯著減少。上世紀90年代之後,美國海軍開始退役SOSUS水下監聽陣列和岸上處理中心,開始主要依靠搭載拖曳陣列感測器監視系統(SURTASS)的音響調查船展開對潛偵察任務。相比個頭極其巨大的固定式SOSUS,音響調查船部署更靈活、監聽效果更高,經濟性也更具優勢。

緊隨美國,其他重視反潛情報搜集的國家也不約而同地走上了發展音響調查船的道路,然而這種看似不起眼的裝備,其實是對一個國家科技底子和工業能力的綜合考驗,直至近日,有財力、魄力和能力進軍大型音響調查船領域並有所斬獲的國家屈指可數,例如日本雖然高度重視反潛情報作業,但其擁有的音響調查船排水量卻僅有「新調」(及其姊妹船東測429)的一半。

水下千里眼的核心:拖曳線陣列聲納

現代化音響調查船一般搭配使用大型拖曳線列陣聲納,在船型方面一般採用小水線面雙體船型。這兩大技術特點是現代音響調查船的准入門檻,開始量產大型音響調查船表明中國造船工業在這兩個方面均取得了巨大突破。

得益於微電子技術、水聲換能材料、信號處理能力方面的飛速進步,今天中國已經可以獨立設計製造先進的大型拖曳陣列聲納。

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(潛艇監視船工作原理示意)

「新調」之所以成為水下千里眼,就是依賴這種大型拖曳線陣列聲納,一般的反潛艦艇(比如中國的054A護衛艦)也可以裝備此類聲納,但限於艦體內的空間,其搭載的聲納尺寸有限(陣長上百米,拖纜總長上千米),而「新調」搭載的聲納遠大於此(陣長上千米,拖纜總長數千米)。

大型拖曳線列陣聲納具有孔徑大(發現距離和目標識別能力強)、陣工作深度大(更利於利用匯聚區,增大探測範圍)、拖纜長(遠離本艦雜訊干擾)、被動工作為主(不易打草驚蛇)的特點。這是它完成對潛跟蹤和偵察的關鍵,也是它水下探測能力遠超專業反潛戰鬥艦的秘訣。

新船型革命:SWATH雙體船

跟蹤潛艇時,為了讓大型線列陣聲納獲得理想的工作環境,調查船需要長時間保持低速航行(一般音響調查船作業航速僅為3節),而且船體即便遭遇較差海況也必須保持穩定。此外為了容納大型拖曳線列陣聲納和它的絞車機構,調查船內部空間必須足夠大。

要穩又要內部空間巨大,勢必要求船體必須足夠大,然而過大的船體卻會帶來動力、人員數量等方面的壓力,進而導致成本方面沉重的負擔,為了回答這道難題,音響調查船在船型上進行了革命。

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(三類艦艇船型)

現代海軍絕大部分艦船都採用單體船型,對這種船型而言,控制噸位的前提下,利用減搖鰭、舭龍骨可以在一定程度上變得更穩(改善耐波性),但這種改善是有限的,要滿足音響調查船苛刻要求,最理想船型是小水線面雙體船船型(SWATH)。

小水線面雙體船的萌芽可以追溯到19世紀80年代,但以當時的技術水平根本無法發揮其特性,小水線面雙體船技術真正成熟是20世紀50年代前後。

1971年,第一艘實用小水線面雙體船誕生,優良的耐波性在它身上得到了充分體現。20世紀70年代末,小水線面雙體船與單體船進行了一次著名的對比試驗,試驗的結果令人吃驚,在海浪中,排水量僅200噸左右的小水線面雙體船搖擺情況居然與3000噸級的巡邏艦差不多。

中國的SWATH:後發制人,進步神速

中國的船舶工業很早就對這種革命性的新船型報以極大興趣,無論軍方還是工業部隊都投入了巨大熱情進行跟蹤和研究,然而限於社會和工業能力方面的局限,直至新舊世紀之交,這方面的探索才瓜熟蒂落。

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(中國小水線面雙體船試驗艇:「實驗1」號)

2000年初中國試製了一艘200噸級的小水線面雙體船試驗艇,並在9年後建成了第一艘小水線面雙體船船型科考船「實驗1」號,該船屬第一代小水線面雙體船,排水量為2560噸,最大航速15節。

「實驗1」號之後,中國的小水線面雙體船發展不斷開花結果,在數年內,已經可以批量建造排水量較大的軍用小水線面船。最近備受國際軍事分析人員重視的「新調」及其姊妹船,無論噸位還是性能都已經遠遠超越了「實驗1」號,代表著中國在這種新船型探索中的巨大收穫。

「新調」的耐波性超過萬噸大驅

從《簡氏防務周刊》公布的照片中,我們可以清楚地觀察到「新調」的船型特點,具體來說「新調」的船體是由三部分組成的:水下體、上體和支柱。

水下體,「新調」擁有2個平行的魚雷狀潛體,正常航行時水下體完全沒入水中的,水下體提供了小水線面船絕大部分浮力。

上體,「新調」的艦橋與一般船舶大不一樣,它容積大,且方方正正,非常便於布置各種設備和進行艙室功能安排。

支柱,這是「新調」擁有優秀耐波性的一個關鍵,支柱就是連接上體和水下體的部分,它厚度薄、橫截面為流線型。全部支柱的橫截面積相加就是小水線面雙體船的水線面,從照片推測,「新調」的水線面可能僅相當於相應排水量單體船水線面的1/4左右,水線面小,所受的興波阻力就越小,有利於提升快速性。

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(中國多功能海洋科考船:北調991)

小水線面雙體船主排水量體沒入水下,受波浪運動影響小,較小的水線面讓它所受的波浪擾動力也很小,而且水下2個圓筒可以在船搖蕩時產生很大的阻尼力,這些特點賦予了它極佳的耐波性能。雖然排水量僅有萬噸大驅的一半,但「新調」的耐波性很可能超過萬噸大驅,這是由它採用的革命性船型決定的。

四大突破體現中國製造實力

小水線面雙體船的優點非常多,但要掌握它仍然必須突破四大難題。

首先是動力系統,對於噸位較大的小水線面船而言,將主機布置在水下體內是最理想的,但這樣勢必要求主機緊湊且功率較大。

其次是推進系統,為了充分適應音響調查船對雜訊、響應、長期低速運行等方面的要求,小水線面雙體船傾向於採用綜合電力系統,從而具備起動反轉快、無級調速、低速穩定、運行適應性強的特點,這樣不僅可以顯著節省空間,還省去了複雜的機械裝置,有利於降低維護工作量。

第三是新型船體材料及焊接技術,新船型結構和受力的特點與單體船差異很大,一方面要保證結構強度,同時又不能帶來太大的重量負擔,現在的新船型普遍使用鋁合金建造船體,這就需要對此種材料及其焊接技術有充分的研究。

第四是自控系統,小水線面雙體船最大的問題是吃水對載重量非常敏感,而且其遭遇搖蕩的復原力較低,船身越大這個問題越突出,必須有專門的自控系統和設備來調節,並安裝大型的安定裝置。

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