การใช้เรือดำน้ำและยานพาหนะใต้น้ำอื่นๆ ในการรบนั้นขึ้นอยู่กับคุณภาพของพวกมัน เช่น ความลับของการกระทำของศัตรูที่ถูกโจมตี สภาพแวดล้อมทางน้ำในความลึกของการทำงานของ PA จะจำกัดระยะการตรวจจับโดยใช้คลื่นวิทยุและตำแหน่งทางแสงให้มีค่าหลายสิบเมตร ในทางกลับกัน การแพร่กระจายเสียงความเร็วสูงในน้ำถึง 1.5 กม./วินาที ทำให้สามารถใช้การค้นหาทิศทางเสียงและการหาตำแหน่งสะท้อนกลับได้ น้ำยังสามารถซึมผ่านไปยังองค์ประกอบแม่เหล็กของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายด้วยความเร็ว 300,000 กม. / วินาที
ปัจจัยการเปิดโปงเพิ่มเติมของ PA คือ:
- เส้นทางปลุก (ขนนกน้ำ) ที่เกิดจากใบพัด (ใบพัดหรือปืนใหญ่น้ำ) ในชั้นน้ำใกล้พื้นผิวหรือในชั้นลึกในกรณีที่เกิดโพรงอากาศบนใบพัด
- ร่องรอยทางเคมีจากไอเสียของเครื่องยนต์ความร้อน PA
- รอยเท้าความร้อนที่เกิดจากการกำจัดความร้อนจากโรงไฟฟ้า PA สู่สิ่งแวดล้อมทางน้ำ
- รอยเท้ารังสีที่ PA ทิ้งไว้กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
- การก่อตัวของคลื่นพื้นผิวที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของมวลน้ำระหว่างการเคลื่อนที่ของ PA
ตำแหน่งออฟติคัล
แม้จะมีระยะการตรวจจับที่จำกัด แต่ตำแหน่งทางแสงยังพบว่ามีการนำไปใช้ในน่านน้ำของทะเลเขตร้อนที่มีความโปร่งใสสูงของน้ำในสภาวะที่มีคลื่นต่ำและระดับความลึกตื้น ตัวระบุตำแหน่งแบบออปติคัลในรูปแบบของกล้องความละเอียดสูงที่ทำงานในช่วงอินฟราเรดและช่วงที่มองเห็นได้นั้นได้รับการติดตั้งบนเครื่องบิน เฮลิคอปเตอร์ และ UAV พร้อมด้วยไฟค้นหากำลังสูงและเครื่องระบุตำแหน่งด้วยเลเซอร์ ความกว้างของแนวถึง 500 เมตรความลึกของการมองเห็นในสภาพที่ดีคือ 100 เมตร
เรดาร์ใช้เพื่อตรวจจับการยกขึ้นเหนือปริทรรศน์ผิวน้ำ เสาอากาศ ช่องรับอากาศ และ PA บนผิวน้ำ ระยะการตรวจจับโดยใช้เรดาร์ที่ติดตั้งบนเรือบรรทุกเครื่องบินนั้นพิจารณาจากระดับความสูงในการบินของสายการบิน และมีตั้งแต่หลายสิบ (อุปกรณ์ PA แบบหดได้) ไปจนถึงหลายร้อยกิโลเมตร (PA เอง) ในกรณีของการใช้วัสดุโครงสร้างที่โปร่งใสด้วยคลื่นวิทยุและสารเคลือบพรางตัวในอุปกรณ์ PA แบบหดได้ ช่วงการตรวจจับจะลดลงมากกว่าลำดับความสำคัญ
อีกวิธีหนึ่งของวิธีเรดาร์ในการตรวจจับเครื่องบินที่จมอยู่ใต้น้ำคือการตรึงคลื่นเวคบนผิวน้ำทะเล ซึ่งเกิดขึ้นในกระบวนการของการกระทำอุทกพลศาสตร์ของตัวถัง PA และหน่วยขับเคลื่อนบนเสาน้ำ กระบวนการนี้สามารถสังเกตได้บนพื้นที่ขนาดใหญ่ของพื้นที่น้ำจากทั้งเครื่องบินและผู้ให้บริการเรดาร์ดาวเทียม พร้อมกับเครื่องมือฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เฉพาะเพื่อแยกความแตกต่างของการบรรเทาที่อ่อนแอของ PA ตื่นกับพื้นหลังของการรบกวนจากคลื่นลมและการก่อตัวของคลื่น จากเรือผิวน้ำและแนวชายฝั่ง อย่างไรก็ตาม คลื่นเวคจะแยกออกได้ก็ต่อเมื่อ PA เคลื่อนที่ในระดับความลึกตื้นในสภาพอากาศที่สงบ
ปัจจัยการเปิดโปงเพิ่มเติมในรูปแบบของเส้นทางปลุก ความร้อน เคมี และการแผ่รังสี ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อไล่ตาม PA เพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของมันอย่างลับๆ PA ที่ถูกโจมตี ความกว้างของแทร็กที่ค่อนข้างเล็กร่วมกับการบังคับทิศทางของ PA บังคับให้ผู้ไล่ตามต้องเคลื่อนที่ไปตามวิถีซิกแซกด้วยความเร็วสองเท่าของ PA ซึ่งจะเป็นการเพิ่มระยะการตรวจจับของผู้ไล่ตามเองเนื่องจากระดับเสียงรบกวนที่สูงขึ้น และออกจากพื้นที่ด้านท้ายเงาของ อปท.ในเรื่องนี้การเคลื่อนที่ไปตามรางน้ำชั่วคราวเพื่อให้เข้าถึงระยะห่างของการสัมผัสพลังน้ำกับ PA ซึ่งทำให้สามารถกำหนดเป้าหมายตามเกณฑ์ของเพื่อน / ศัตรูและประเภทของยานพาหนะใต้น้ำได้.
วิธีแมกนีโตเมตริก
วิธีที่มีประสิทธิภาพในการตรวจจับ PA คือสนามแม่เหล็ก ซึ่งทำงานโดยไม่คำนึงถึงสถานะของพื้นผิวทะเล (คลื่น น้ำแข็ง) ความลึกและอุทกวิทยาของพื้นที่น้ำ ภูมิประเทศด้านล่าง และความเข้มของการนำทาง การใช้วัสดุโครงสร้างไดอะแมกเนติกในการออกแบบ PA ช่วยลดระยะการตรวจจับเท่านั้น เนื่องจากองค์ประกอบของโรงไฟฟ้า หน่วยขับเคลื่อน และอุปกรณ์ PA จำเป็นต้องมีชิ้นส่วนเหล็กและผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า นอกจากนี้ ใบพัด ใบพัดวอเตอร์เจ็ท และตัวเครื่อง PA (โดยไม่คำนึงถึงวัสดุโครงสร้าง) ในการเคลื่อนที่จะสะสมประจุไฟฟ้าสถิตบนตัวมันเอง ซึ่งทำให้เกิดสนามแม่เหล็กทุติยภูมิ
เครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กขั้นสูงติดตั้งเซ็นเซอร์ SQUID ที่มีตัวนำยิ่งยวด, Dewars แบบแช่แข็งสำหรับเก็บไนโตรเจนเหลว (คล้ายกับ Javelin ATGM) และตู้เย็นขนาดกะทัดรัดสำหรับเก็บไนโตรเจนในสถานะของเหลว
เครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กที่มีอยู่มีช่วงการตรวจจับของเรือดำน้ำนิวเคลียร์ที่มีโครงเหล็กที่ระดับ 1 กม. เครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กขั้นสูงจะตรวจจับเรือดำน้ำนิวเคลียร์ด้วยตัวถังเหล็กที่ระยะ 5 กม. เรือดำน้ำนิวเคลียร์พร้อมตัวถังไททาเนียม - ในระยะ 2.5 กม. นอกจากวัสดุตัวเรือแล้ว ความแรงของสนามแม่เหล็กยังเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการกระจัดของ PA ดังนั้น ยานพาหนะใต้น้ำขนาดเล็กประเภท Poseidon ที่มีเปลือกไททาเนียมมีสนามแม่เหล็กน้อยกว่าเรือดำน้ำ Yasen ที่มีตัวถังเหล็ก 700 เท่า และดังนั้นช่วงการตรวจจับที่เล็กลง
ผู้ให้บริการหลักของ magnetometers คือเครื่องบินต่อต้านเรือดำน้ำของการบินฐานเพื่อเพิ่มความไวเซ็นเซอร์แม่เหล็กจะถูกวางไว้ในส่วนที่ยื่นออกมาของลำตัว เพื่อเพิ่มความลึกในการตรวจจับของ PA และขยายพื้นที่การค้นหา เครื่องบินต่อต้านเรือดำน้ำบินที่ระดับความสูง 100 เมตรหรือน้อยกว่าจากผิวน้ำทะเล ตัวพาพื้นผิวใช้แมกนีโตมิเตอร์แบบลากจูง ตัวพาใต้น้ำใช้รุ่นออนบอร์ดโดยชดเชยสนามแม่เหล็กของตัวพาเอง
นอกเหนือจากการจำกัดช่วง วิธีการตรวจจับด้วยสนามแม่เหล็กยังมีข้อจำกัดในขนาดของความเร็วของการเคลื่อนที่ของ PA - เนื่องจากไม่มีการไล่ระดับของสนามแม่เหล็กของตัวเอง วัตถุใต้น้ำที่อยู่กับที่จะถูกรับรู้ว่าเป็นความผิดปกติของ สนามแม่เหล็กของโลกและต้องการการจำแนกประเภทในภายหลังโดยใช้ไฮโดรอะคูสติก ในกรณีของการใช้สนามแม่เหล็กในระบบกลับบ้านของตอร์ปิโด / ต่อต้านตอร์ปิโด ไม่มีการจำกัดความเร็วเนื่องจากลำดับย้อนกลับของการตรวจจับเป้าหมายและการจัดหมวดหมู่ระหว่างการโจมตีตอร์ปิโด / ต่อต้านตอร์ปิโด
วิธี Hydroacoustic
วิธีการทั่วไปในการตรวจจับ PA คือ hydroacoustic ซึ่งรวมถึงการค้นหาทิศทางแบบพาสซีฟของสัญญาณรบกวนภายใน PA และการสะท้อนตำแหน่งเชิงแอคทีฟของสภาพแวดล้อมทางน้ำโดยใช้การแผ่รังสีทิศทางของคลื่นเสียงและการรับสัญญาณสะท้อนกลับ Hydroacoustics ใช้คลื่นเสียงทั้งช่วง - การสั่นแบบอินฟราเรดที่มีความถี่ 1 ถึง 20 Hz, การสั่นที่ได้ยินด้วยความถี่ 20 Hz ถึง 20 KHz และการสั่นสะเทือนแบบอัลตราโซนิกจาก 20 KHz ถึงหลายร้อย KHz
ตัวรับส่งสัญญาณ Hydroacoustic ประกอบด้วยสายอากาศแบบ Conformal ทรงกลม ทรงกระบอก ระนาบ และเส้นตรงที่ประกอบขึ้นจากไฮโดรโฟนที่หลากหลายในชุดประกอบสามมิติ แอกทีฟเฟสอาร์เรย์ และฟิลด์เสาอากาศที่เชื่อมต่อกับฮาร์ดแวร์และอุปกรณ์ซอฟต์แวร์เฉพาะที่ให้การฟังในสนามเสียง การสร้างพัลส์เสียงสะท้อนและการรับสัญญาณสะท้อน สัญญาณเสาอากาศและอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์รวมกันเป็นสถานีพลังเสียง (GAS)
การรับและส่งสัญญาณโมดูลของเสาอากาศ hydroacoustic ทำจากวัสดุดังต่อไปนี้:
- คริสตัลไลน์ piezoceramics ส่วนใหญ่เป็นตะกั่ว zirconate-titanate ดัดแปลงด้วยสารสตรอนเทียมและแบเรียม
- ฟิล์มเพียโซอิเล็กทริกของฟลูออโรพอลิเมอร์ที่ดัดแปลงด้วยไทอามีน ซึ่งจะถ่ายโอนโครงสร้างโพลีเมอร์ไปยังเฟสเบต้า
- อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แบบปั๊มไฟเบอร์ออปติก
Piezoceramics ให้กำลังสูงสุดในการสร้างการสั่นสะเทือนของเสียง ดังนั้นจึงใช้ในโซนาร์ที่มีเสาอากาศทรงกลม / ทรงกระบอกที่มีระยะเพิ่มขึ้นในโหมดการแผ่รังสีแอ็คทีฟซึ่งติดตั้งไว้ที่หัวเรือเดินทะเล (ที่ระยะห่างสูงสุดจากอุปกรณ์ขับเคลื่อนที่สร้างปลอม เสียง) หรือติดตั้งในแคปซูล ลดระดับความลึกและลากไปด้านหลังที่บรรทุก
ฟิล์ม Piezofluoropolymer ที่มีกำลังเฉพาะต่ำในการสร้างการสั่นสะเทือนของเสียง ใช้สำหรับการผลิตเสาอากาศแบบ Conformal ที่ตั้งอยู่โดยตรงบนพื้นผิวของตัวเรือของพื้นผิวและยานพาหนะใต้น้ำที่มีความโค้งเดียว (เพื่อให้แน่ใจว่า isotropy ของลักษณะ hydroacoustic) ทำงานเพื่อรับทุกประเภท ของสัญญาณหรือเพื่อส่งสัญญาณพลังงานต่ำ
อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แบบไฟเบอร์ออปติกทำงานเฉพาะสำหรับการรับสัญญาณและประกอบด้วยเส้นใยสองเส้น ซึ่งหนึ่งในนั้นผ่านการอัดขยายภายใต้การกระทำของคลื่นเสียง และอีกเส้นหนึ่งทำหน้าที่เป็นสื่ออ้างอิงสำหรับการวัดการรบกวนของการแผ่รังสีเลเซอร์ในเส้นใยทั้งสอง เนื่องจากใยแก้วนำแสงมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก การสั่นของการขยายแรงอัดจึงไม่บิดเบือนด้านหน้าของคลื่นเสียงที่กระจายตัว (ตรงกันข้ามกับไฮโดรโฟนแบบเพียโซอิเล็กทริกที่มีขนาดเชิงเส้นขนาดใหญ่) และช่วยให้ระบุตำแหน่งของวัตถุในสภาพแวดล้อมทางน้ำได้แม่นยำยิ่งขึ้น. โมดูลไฟเบอร์ออปติกใช้เพื่อสร้างเสาอากาศแบบลากจูงแบบยืดหยุ่นและเสาอากาศเชิงเส้นตรงด้านล่างที่มีความยาวสูงสุด 1 กม.
Piezoceramics ยังใช้ในเซ็นเซอร์ไฮโดรโฟนด้วย ซึ่งเป็นส่วนประกอบเชิงพื้นที่ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทุ่นลอยน้ำจากเครื่องบินต่อต้านเรือดำน้ำที่ตกลงไปในทะเล หลังจากนั้นไฮโดรโฟนจะถูกหย่อนลงบนสายเคเบิลจนถึงระดับความลึกที่กำหนดไว้และเข้าสู่โหมดค้นหาทิศทางเสียงด้วย การส่งข้อมูลที่รวบรวมผ่านสถานีวิทยุไปยังเครื่องบิน เพื่อเพิ่มพื้นที่ของพื้นที่น้ำที่ได้รับการตรวจสอบพร้อมกับทุ่นลอยน้ำระเบิดแบบฝังลึกจำนวนหนึ่งจะถูกทิ้งซึ่งเป็นการระเบิดที่ทำให้วัตถุใต้น้ำส่องสว่างด้วยพลังน้ำ ในกรณีของการใช้เฮลิคอปเตอร์ต่อต้านเรือดำน้ำหรือควอดโรคอปเตอร์เพื่อค้นหาวัตถุใต้น้ำ จะใช้เสาอากาศรับส่งสัญญาณ GAS แบบออนบอร์ด ซึ่งเป็นเมทริกซ์ขององค์ประกอบเพียโซเซรามิกที่ลดระดับลงบนสายเคเบิล
เสาอากาศรูปทรงคล้ายคลึงที่ทำจากฟิล์มเพียโซฟลูออโรโพลีเมอร์ถูกติดตั้งในรูปแบบของหลายส่วนที่เว้นระยะห่างตามด้านข้างของเครื่องบิน เพื่อกำหนดไม่เพียงแต่แนวราบ แต่ยังรวมถึงระยะทาง (โดยใช้วิธีตรีโกณมิติ) กับแหล่งกำเนิดเสียงใต้น้ำหรือสัญญาณบอกตำแหน่งที่สะท้อน.
เสาอากาศใยแก้วนำแสงแบบลากจูงและแบบเส้นตรงด้านล่างที่ยืดหยุ่นได้ แม้จะมีราคาถูก แต่มีคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพเชิงลบ - เนื่องจาก "สตริง" ของเสาอากาศยาว จึงมีการสั่นสะเทือนแบบดัดและบิดตามการกระทำของกระแสน้ำที่ไหลเข้ามา ดังนั้น ความแม่นยำในการกำหนดทิศทางไปยังวัตถุนั้นแย่กว่าปกติหลายเท่าเมื่อเทียบกับเสาอากาศแบบ piezoceramic และ piezofluoropolymer ที่มีรางแบบแข็ง ในเรื่องนี้ เสาอากาศไฮโดรอะคูสติกที่แม่นยำที่สุดทำขึ้นในรูปแบบของชุดกระสวยที่พันด้วยใยแก้วนำแสงและติดตั้งบนโครงถักเชิงพื้นที่ภายในเปลือกทรงกระบอกที่บรรจุน้ำแบบใสซึ่งป้องกันเสาอากาศจากอิทธิพลภายนอกของกระแสน้ำเปลือกหอยติดอยู่กับฐานรากที่อยู่ด้านล่างอย่างแน่นหนา และเชื่อมต่อด้วยสายไฟและสายสื่อสารที่มีศูนย์ป้องกันเรือดำน้ำชายฝั่ง หากวางเครื่องกำเนิดความร้อนด้วยความร้อนจากไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีไว้ในเปลือกด้วย อุปกรณ์ที่เป็นผล (อิสระในแง่ของการจ่ายไฟ) จะกลายเป็นหมวดหมู่ของสถานีไฮโดรอะคูสติกด้านล่าง
GAS สมัยใหม่สำหรับตรวจสอบสภาพแวดล้อมใต้น้ำ การค้นหาและจำแนกวัตถุใต้น้ำทำงานที่ส่วนล่างของช่วงเสียง - ตั้งแต่ 1 Hz ถึง 5 KHz ติดตั้งบนเรือบรรทุกเครื่องบินและการบินต่างๆ เป็นส่วนหนึ่งของทุ่นลอยน้ำและสถานีฐานด้านล่าง มีรูปร่างและวัสดุเพียโซอิเล็กทริกต่างกัน สถานที่ติดตั้ง โหมดกำลังและการรับ/ปล่อยไอเสีย GAS ค้นหาทุ่นระเบิด ตอบโต้นักดำน้ำผู้ก่อวินาศกรรมใต้น้ำ และให้การสื่อสารใต้น้ำด้วยเสียงทำงานในช่วงอัลตราโซนิกที่ความถี่สูงกว่า 20 KHz รวมถึงในโหมดการถ่ายภาพเสียงที่เรียกว่ารายละเอียดของวัตถุในระดับหลายเซนติเมตร ตัวอย่างทั่วไปของอุปกรณ์ดังกล่าวคือ GAS "Amphora" ซึ่งเป็นเสาอากาศโพลีเมอร์ทรงกลมซึ่งติดตั้งอยู่ที่ปลายด้านบนด้านหน้าของรั้วดาดฟ้าเรือดำน้ำ
หากมี GAS หลายตัวบนเครื่องหรือเป็นส่วนหนึ่งของระบบนิ่ง พวกมันจะถูกรวมเข้าเป็น single hydroacoustic complex (GAC) โดยใช้การคำนวณร่วมกันของข้อมูลตำแหน่งแอ็คทีฟและการค้นหาทิศทางของสัญญาณรบกวนแบบพาสซีฟ อัลกอริธึมในการประมวลผลให้ซอฟต์แวร์แยกสัญญาณรบกวนที่เกิดจากตัวพาหะของ SAC และพื้นหลังของเสียงภายนอกที่เกิดจากการจราจรในทะเล คลื่นลม เสียงสะท้อนจากผิวน้ำหลายครั้ง และด้านล่างในน้ำตื้น (เสียงก้องกังวาน)
อัลกอริธึมการประมวลผลด้วยคอมพิวเตอร์
อัลกอริธึมสำหรับการประมวลผลสัญญาณเสียงที่ได้รับจาก PA นั้นใช้หลักการของการแยกเสียงซ้ำเป็นวงกลมออกจากการหมุนของใบพัด การทำงานของแปรงเก็บกระแสไฟของมอเตอร์ไฟฟ้า เสียงสะท้อนของกระปุกเกียร์สกรูใบพัด การสั่นสะเทือนจากการทำงานของกังหันไอน้ำ ปั๊ม และอุปกรณ์ทางกลอื่นๆ นอกจากนี้ การใช้ฐานข้อมูลสเปกตรัมคลื่นเสียงทั่วไปสำหรับวัตถุบางประเภทช่วยให้คุณมีคุณสมบัติเป้าหมายตามลักษณะของมิตร / มนุษย์ต่างดาว, ใต้น้ำ / พื้นผิว, ทหาร / พลเรือน, การจู่โจม / เรือดำน้ำอเนกประสงค์, ทางอากาศ / ลาก / ลดลง แก๊ส เป็นต้น ในกรณีของการรวบรวม "ภาพบุคคล" เสียงสเปกตรัมเบื้องต้นของ PA แต่ละรายการ เป็นไปได้ที่จะระบุโดยลักษณะเฉพาะของกลไกออนบอร์ด
การเปิดเผยเสียงที่เกิดซ้ำเป็นวงกลมและการสร้างเส้นทางสำหรับการเคลื่อนที่ของ PA นั้นจำเป็นต้องรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับพลังน้ำเป็นเวลาหลายสิบนาที ซึ่งทำให้การตรวจจับและจำแนกวัตถุใต้น้ำช้าลงอย่างมาก คุณสมบัติที่แตกต่างที่ชัดเจนกว่ามากของ PA คือเสียงของการบริโภคน้ำในถังบัลลาสต์และการเป่าด้วยอากาศอัด ตอร์ปิโดออกจากท่อตอร์ปิโดและการยิงขีปนาวุธใต้น้ำตลอดจนการทำงานของโซนาร์ของศัตรูในโหมดใช้งานที่ตรวจพบโดย รับสัญญาณตรงในระยะทางที่ทวีคูณของการรับสัญญาณระยะทางที่สะท้อนกลับ
นอกเหนือจากพลังของรังสีเรดาร์ ความไวของเสาอากาศรับสัญญาณ และระดับความสมบูรณ์แบบของอัลกอริทึมสำหรับการประมวลผลข้อมูลที่ได้รับ ลักษณะของ GAS ยังได้รับอิทธิพลอย่างมากจากสถานการณ์อุทกวิทยาใต้น้ำ ความลึกของพื้นที่น้ำ ความขรุขระของผิวน้ำทะเล น้ำแข็งปกคลุม ภูมิประเทศด้านล่าง การปรากฏตัวของเสียงรบกวนจากการจราจรในทะเล สารแขวนลอยของทราย ชีวมวลลอยน้ำ และปัจจัยอื่นๆ
สถานการณ์อุทกวิทยาถูกกำหนดโดยความแตกต่างของอุณหภูมิและความเค็มของชั้นน้ำในแนวนอนซึ่งส่งผลให้มีความหนาแน่นต่างกันที่ขอบเขตระหว่างชั้นของน้ำ (ที่เรียกว่าเทอร์โมไคลน์) คลื่นเสียงจะสะท้อนภาพทั้งหมดหรือบางส่วน โดยคัดกรอง PA จากด้านบนหรือด้านล่างของ GAS การค้นหาที่อยู่ด้านบน ชั้นในคอลัมน์น้ำจะเกิดขึ้นในช่วงความลึกตั้งแต่ 100 ถึง 600 เมตรและเปลี่ยนตำแหน่งขึ้นอยู่กับฤดูกาลของปี ชั้นล่างของน้ำที่ซบเซาในความกดอากาศของก้นทะเลทำให้เกิดก้นของเหลวที่เรียกว่าคลื่นเสียง (ยกเว้นอินฟราซาวน์) ในทางตรงกันข้าม ในชั้นของน้ำที่มีความหนาแน่นเท่ากัน จะเกิดช่องเสียงขึ้น ซึ่งการสั่นสะเทือนของเสียงในช่วงความถี่กลางจะแพร่กระจายไปในระยะทางหลายพันกิโลเมตร
ลักษณะเฉพาะของการแพร่กระจายคลื่นเสียงใต้น้ำกำหนดทางเลือกของคลื่นเสียงความถี่ต่ำและความถี่ต่ำที่อยู่ติดกันสูงถึง 1 KHz เป็นช่วงปฏิบัติการหลักของ GAS ของเรือผิวน้ำ เรือดำน้ำ และสถานีด้านล่าง
ในทางกลับกัน ความลับของ PA นั้นขึ้นอยู่กับโซลูชันการออกแบบของกลไกออนบอร์ด เครื่องยนต์ ใบพัด เลย์เอาต์และการเคลือบของตัวถัง ตลอดจนความเร็วของการเคลื่อนที่ใต้น้ำ
เครื่องยนต์ที่เหมาะสมที่สุด
ระดับเสียงรบกวนภายในของ PA ที่ลดลงนั้นขึ้นอยู่กับกำลัง จำนวนและประเภทของใบพัดเป็นหลัก กำลังเป็นสัดส่วนกับการกระจัดและความเร็วของ PA เรือดำน้ำสมัยใหม่ติดตั้งปืนใหญ่ฉีดน้ำเพียงกระบอกเดียว ซึ่งการแผ่รังสีเสียงซึ่งป้องกันจากมุมหัวเรือโดยตัวเรือดำน้ำ จากมุมที่มุ่งหน้าไปด้านข้างโดยปลอกกระสุนปืนฉีดน้ำ ขอบเขตการได้ยินถูกจำกัดโดยมุมส่วนหัวท้ายเรือที่แคบ โซลูชันการจัดวางที่สำคัญที่สุดอันดับสองที่มุ่งลดเสียงรบกวนภายในของ PA คือการใช้ตัวถังรูปทรงซิการ์ที่มีการยืดตัวที่เหมาะสมที่สุด (8 หน่วยสำหรับความเร็ว ~ 30 นอต) โดยไม่มีโครงสร้างส่วนบนและส่วนที่ยื่นออกมาของพื้นผิว (ยกเว้น เรือสำเภา) ด้วยความปั่นป่วนน้อยที่สุด
เครื่องยนต์ที่ดีที่สุดจากมุมมองของการลดเสียงรบกวนของเรือดำน้ำที่ไม่ใช่นิวเคลียร์คือมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงที่มีการขับเคลื่อนโดยตรงของใบพัด / ปืนใหญ่น้ำเนื่องจากมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับสร้างเสียงรบกวนด้วยความถี่ของความผันผวนของกระแสใน วงจร (50 Hz สำหรับเรือดำน้ำในประเทศและ 60 Hz สำหรับเรือดำน้ำอเมริกา) ความถ่วงจำเพาะของมอเตอร์ไฟฟ้าความเร็วต่ำนั้นสูงเกินไปสำหรับการขับเคลื่อนโดยตรงที่ความเร็วสูงสุด ดังนั้นในโหมดนี้ แรงบิดจะต้องส่งผ่านกระปุกเกียร์แบบหลายขั้นตอน ซึ่งจะสร้างสัญญาณรบกวนแบบไซคลิก ในเรื่องนี้ โหมดเสียงรบกวนต่ำของการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเต็มรูปแบบจะเกิดขึ้นเมื่อปิดกระปุกเกียร์โดยจำกัดกำลังของมอเตอร์ไฟฟ้าและความเร็วของ PA (ที่ระดับ 5-10 นอต)
เรือดำน้ำนิวเคลียร์มีลักษณะเฉพาะของตนเองในการใช้โหมดขับเคลื่อนไฟฟ้าเต็มรูปแบบ - นอกเหนือจากเสียงของกระปุกเกียร์ที่ความเร็วต่ำแล้วยังจำเป็นต้องแยกเสียงรบกวนจากปั๊มหมุนเวียนของสารหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งเป็นปั๊มสำหรับสูบกังหัน ของเหลวทำงานและปั๊มจ่ายน้ำทะเลเพื่อระบายความร้อนของไหลทำงาน ปัญหาแรกแก้ไขได้ด้วยการถ่ายโอนเครื่องปฏิกรณ์ไปสู่การหมุนเวียนตามธรรมชาติของสารหล่อเย็นหรือใช้สารหล่อเย็นโลหะเหลวกับปั๊ม MHD ปัญหาที่สองโดยใช้ของเหลวทำงานในสถานะมวลรวมวิกฤตยิ่งยวดและกังหันโรเตอร์เดี่ยว / วงจรปิด คอมเพรสเซอร์และตัวที่สามโดยใช้แรงดันน้ำไหลเข้า
เสียงรบกวนที่เกิดจากกลไกออนบอร์ดจะลดลงโดยการใช้โช้คอัพแบบแอคทีฟที่ทำงานในแอนติเฟสพร้อมกับการสั่นสะเทือนของกลไก อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จครั้งแรกที่ทำได้ในทิศทางนี้เมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่ผ่านมามีข้อ จำกัด อย่างมากสำหรับการพัฒนาด้วยเหตุผลสองประการ:
- การปรากฏตัวของปริมาณอากาศเรโซเนเตอร์ขนาดใหญ่ภายในตัวเรือดำน้ำเพื่อให้แน่ใจว่าชีวิตของลูกเรือ;
- ตำแหน่งของกลไกออนบอร์ดในช่องพิเศษหลายส่วน (ที่อยู่อาศัย, คำสั่ง, เครื่องปฏิกรณ์, ห้องเครื่องยนต์) ซึ่งไม่อนุญาตให้รวมกลไกบนเฟรมเดียวเมื่อสัมผัสกับตัวเรือดำน้ำในจำนวนที่ จำกัด ผ่านการร่วมกัน ควบคุมโช้คอัพแอคทีฟเพื่อขจัดเสียงรบกวนในโหมดทั่วไป
ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยการเปลี่ยนไปใช้ยานพาหนะใต้น้ำไร้คนขับขนาดเล็กที่ไม่มีปริมาตรอากาศภายในที่มีการรวมกำลังและอุปกรณ์เสริมไว้ในเฟรมเดียว
นอกเหนือจากการลดความเข้มของการสร้างสนามเสียงแล้ว โซลูชันการออกแบบควรลดความน่าจะเป็นในการตรวจจับ PA โดยใช้การแผ่รังสี echolocation ของ GAS
การต่อต้านวิธีไฮโดรคูสติก
ในอดีต วิธีแรกในการต่อต้านการค้นหาโซนาร์แบบแอคทีฟคือการใช้การเคลือบยางชั้นหนากับพื้นผิวของตัวเรือดำน้ำ ซึ่งใช้ครั้งแรกกับ "บอทไฟฟ้า" ของ Kriegsmarine เมื่อสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่ 2 การเคลือบแบบยืดหยุ่นดูดซับพลังงานของคลื่นเสียงของสัญญาณบอกตำแหน่งเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นพลังของสัญญาณที่สะท้อนกลับไม่เพียงพอที่จะตรวจจับและจำแนกประเภทเรือดำน้ำ หลังจากการนำเรือดำน้ำนิวเคลียร์มาใช้ซึ่งมีความลึกหลายร้อยเมตร ความจริงของการบีบอัดของการเคลือบยางด้วยแรงดันน้ำที่สูญเสียคุณสมบัติในการดูดซับพลังงานของคลื่นเสียงก็ถูกเปิดเผย การนำสารตัวเติมที่กระจายเสียงต่างๆ มาเคลือบในผิวเคลือบยาง (คล้ายกับการเคลือบด้วยเฟอร์โรแมกเนติกของเครื่องบินที่กระจายคลื่นวิทยุ) ได้ขจัดข้อบกพร่องนี้ไปบางส่วน อย่างไรก็ตาม การขยายช่วงความถี่ในการทำงานของ GAS ไปสู่บริเวณอินฟราซาวน์ได้ขีดเส้นใต้ความเป็นไปได้ของการใช้สารเคลือบดูดซับ / กระเจิงเช่นนี้
วิธีที่สองในการต่อต้านการค้นหาแบบแอคทีฟ hydroacoustic คือการเคลือบแบบแอกทีฟแบบบางของตัวเรือ ซึ่งสร้างการสั่นในแอนติเฟสด้วยสัญญาณบอกตำแหน่งสะท้อนของ GAS ในช่วงความถี่กว้าง ในเวลาเดียวกัน การเคลือบดังกล่าวช่วยแก้ปัญหาที่สองโดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม - การลดเสียงภายใน PA เหลือศูนย์ ฟิล์ม piezoelectric fluoropolymer ใช้เป็นวัสดุเคลือบบาง ๆ ซึ่งได้รับการพัฒนาเพื่อใช้เป็นพื้นฐานสำหรับเสาอากาศ HAS ในขณะนี้ ปัจจัยจำกัดคือราคาของการเคลือบตัวเรือดำน้ำนิวเคลียร์ที่มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ดังนั้น วัตถุหลักของการใช้งานจึงเป็นยานพาหนะใต้น้ำไร้คนขับ
วิธีสุดท้ายที่รู้จักในการต่อต้านการค้นหา hydroacoustic ที่ใช้งานอยู่คือการลดขนาดของ PA เพื่อลดสิ่งที่เรียกว่า ความแรงของเป้าหมาย - พื้นผิวการกระเจิงที่มีประสิทธิภาพของสัญญาณตำแหน่งสะท้อนของ GAS ความเป็นไปได้ของการใช้ PA ที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับการแก้ไขระบบการตั้งชื่อของอาวุธยุทโธปกรณ์และการลดจำนวนลูกเรือจนถึงสภาพที่ยานพาหนะไม่สามารถอยู่อาศัยได้ทั้งหมด ในกรณีหลังและเป็นจุดอ้างอิงขนาดลูกเรือ 13 คนของเรือคอนเทนเนอร์สมัยใหม่ Emma Maersk ที่มีระวางขับน้ำ 170,000 ตันสามารถใช้ได้
เป็นผลให้ความแรงของเป้าหมายสามารถลดลงได้หนึ่งหรือสองลำดับความสำคัญ ตัวอย่างที่ดีคือทิศทางการปรับปรุงกองเรือดำน้ำ:
- การดำเนินโครงการ NPA "Status-6" ("Poseidon") และ XLUUVS (Orca);
- การพัฒนาโครงการเรือดำน้ำนิวเคลียร์ "ไลก้า" และ SSN-X พร้อมขีปนาวุธล่องเรือพิสัยกลางบนเรือ
- การพัฒนาการออกแบบเบื้องต้นสำหรับรังสี UVA แบบไบโอนิคที่ติดตั้งระบบขับเคลื่อนด้วยพลังน้ำแบบ Conformal พร้อมระบบควบคุมเวกเตอร์แรงขับ
ยุทธวิธีป้องกันเรือดำน้ำ
ระดับความลับของยานพาหนะใต้น้ำได้รับอิทธิพลอย่างมากจากยุทธวิธีของการใช้วิธีการป้องกันเรือดำน้ำและยุทธวิธีตอบโต้ของการใช้ PA
สินทรัพย์ของ ASW นั้นส่วนใหญ่รวมถึงระบบเฝ้าระวังใต้น้ำที่อยู่กับที่ เช่น American SOSUS ซึ่งรวมถึงแนวป้องกันต่อไปนี้:
- แหลมนอร์ธเคปของคาบสมุทรสแกนดิเนเวีย - เกาะหมีในทะเลเรนท์;
- กรีนแลนด์ - ไอซ์แลนด์ - หมู่เกาะแฟโร - เกาะอังกฤษในทะเลเหนือ;
- ชายฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติกและแปซิฟิกของอเมริกาเหนือ
- หมู่เกาะฮาวายและเกาะกวมในมหาสมุทรแปซิฟิก
ช่วงการตรวจจับของเรือดำน้ำนิวเคลียร์รุ่นที่สี่ในพื้นที่น้ำลึกนอกเขตบรรจบกันอยู่ที่ประมาณ 500 กม. ในน้ำตื้น - ประมาณ 100 กม.
ในระหว่างการเคลื่อนที่ใต้น้ำ PA ถูกบังคับเป็นครั้งคราวเพื่อปรับความลึกของการเดินทางจริงให้สัมพันธ์กับระดับที่กำหนด เนื่องจากลักษณะการผลักของผลกระทบการขับเคลื่อนบนตัวรถใต้น้ำ การสั่นสะเทือนในแนวตั้งที่เกิดขึ้นของตัวเครื่องทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า คลื่นแรงโน้มถ่วงพื้นผิว (SGW) ซึ่งมีความยาวถึงหลายสิบกิโลเมตรที่ความถี่หลายเฮิรตซ์ ในทางกลับกัน PGW จะปรับเสียง hydroacoustic ความถี่ต่ำ (ที่เรียกว่าการส่องสว่าง) ที่เกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีการจราจรทางทะเลที่รุนแรงหรือทางผ่านของหน้าพายุซึ่งอยู่ห่างจากที่ตั้งของ PA หลายพันกิโลเมตร ในกรณีนี้ ระยะการตรวจจับสูงสุดของเรือดำน้ำนิวเคลียร์ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วการล่องเรือโดยใช้ FOSS จะเพิ่มขึ้นเป็น 1,000 กม.
ความแม่นยำในการกำหนดพิกัดของเป้าหมายโดยใช้ FOSS ที่ระยะสูงสุดคือวงรีขนาด 90 x 200 กม. ซึ่งต้องมีการสำรวจเพิ่มเติมของเป้าหมายระยะไกลโดยเครื่องบินต่อต้านเรือดำน้ำของการบินขั้นพื้นฐานที่ติดตั้งเครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กบนเครื่องบิน ทิ้งโดยทุ่นพลังน้ำและตอร์ปิโดของเครื่องบิน. ความแม่นยำในการกำหนดพิกัดของเป้าหมายภายใน 100 กม. จากแนวต่อต้านเรือดำน้ำของ SOPO นั้นค่อนข้างเพียงพอสำหรับการใช้ตอร์ปิโดขีปนาวุธของพิสัยชายฝั่งและบนเรือที่สอดคล้องกัน
เรือต่อต้านเรือดำน้ำพื้นผิวที่ติดตั้งเสาอากาศ GAS ใต้กระดูกงู ต่ำลง และลากจูง มีช่วงการตรวจจับของเรือดำน้ำนิวเคลียร์รุ่นที่สี่ซึ่งเดินทางด้วยความเร็ว 5-10 นอต ไม่เกิน 25 กม. การปรากฏตัวบนเรือของเฮลิคอปเตอร์บนดาดฟ้าพร้อมเสาอากาศ GAS ที่ต่ำลงจะขยายระยะการตรวจจับเป็น 50 กม. อย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ของการใช้ก๊าซธรรมชาติในเรือนั้นถูกจำกัดด้วยความเร็วของเรือ ซึ่งไม่ควรเกิน 10 นอต อันเนื่องมาจากการเกิดกระแสแบบแอนไอโซทรอปิกรอบๆ เสาอากาศกระดูกงู และการแตกของสายเคเบิลของเสาอากาศล่างและเสาอากาศแบบลากจูง เช่นเดียวกับกรณีของความขรุขระของทะเลมากกว่า 6 จุดซึ่งทำให้จำเป็นต้องละทิ้งการใช้เฮลิคอปเตอร์บนดาดฟ้าที่มีเสาอากาศต่ำลง
รูปแบบยุทธวิธีที่มีประสิทธิภาพสำหรับการป้องกันเรือผิวน้ำของเรือผิวน้ำที่แล่นด้วยความเร็วทางเศรษฐกิจ 18 นอตหรือในสภาพความขรุขระของทะเล 6 จุดคือการก่อตัวของกลุ่มเรือที่มีการรวมเรือพิเศษเพื่อให้สถานการณ์ใต้น้ำสว่างขึ้น ติดตั้ง GAS ใต้กระดูกงูอันทรงพลังและตัวกันโคลงแบบแอคทีฟ มิฉะนั้น เรือผิวน้ำจะต้องถอยทัพภายใต้การคุ้มครองของ FOSS ชายฝั่งและเครื่องบินต่อต้านเรือดำน้ำฐาน โดยไม่คำนึงถึงสภาพอากาศ
รูปแบบยุทธวิธีที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าสำหรับการป้องกันการป้องกันเรือดำน้ำของเรือผิวน้ำคือการรวมเรือดำน้ำไว้ในกลุ่มของเรือ การทำงานของ GAS บนเรือซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับความตื่นเต้นของพื้นผิวทะเลและความเร็วของมันเอง (ภายใน 20 นอต). ในกรณีนี้ GAS ของเรือดำน้ำจะต้องทำงานในโหมดค้นหาทิศทางเสียงเนื่องจากระยะการตรวจจับสัญญาณ echolocation เกินหลายเท่าตลอดระยะการรับสัญญาณที่สะท้อน ตามรายงานของสื่อต่างประเทศ ระยะการตรวจจับของเรือดำน้ำนิวเคลียร์รุ่นที่สี่ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้อยู่ที่ประมาณ 25 กม. ระยะการตรวจจับของเรือดำน้ำที่ไม่ใช่นิวเคลียร์คือ 5 กม.
กลวิธีตอบโต้ของการใช้เรือดำน้ำจู่โจมรวมถึงวิธีการเพิ่มการซ่อนตัวดังต่อไปนี้:
- ช่องว่างในระยะห่างระหว่างกันกับเป้าหมายโดยปริมาณที่เกินขอบเขตการกระทำของ GAS SOPO เรือผิวน้ำและเรือดำน้ำที่เข้าร่วมในการป้องกันเรือดำน้ำ โดยใช้อาวุธที่เหมาะสมกับเป้าหมาย
- เอาชนะขอบเขตของ SOPO ด้วยความช่วยเหลือของทางเดินใต้กระดูกงูของเรือผิวน้ำและเรือเพื่อปฏิบัติการฟรีในพื้นที่น้ำในภายหลังโดยไม่ส่องสว่างด้วยวิธีการ hydroacoustic ของศัตรู
- ใช้คุณสมบัติของอุทกวิทยา ภูมิประเทศด้านล่าง เสียงนำทาง เงาที่เกิดจากน้ำของวัตถุที่จม และวางเรือดำน้ำบนดินเหลว
วิธีแรกถือว่ามีการกำหนดเป้าหมายภายนอก (ในกรณีทั่วไปคือดาวเทียม) หรือการโจมตีเป้าหมายที่อยู่นิ่งกับพิกัดที่รู้จัก วิธีที่สองเป็นที่ยอมรับได้ก่อนเริ่มความขัดแย้งทางทหารเท่านั้น วิธีที่สามจะดำเนินการภายใน ความลึกในการทำงานของเรือดำน้ำและอุปกรณ์ที่มีระบบจ่ายน้ำด้านบนเพื่อระบายความร้อนของโรงไฟฟ้าหรือระบายความร้อนโดยตรงไปยังตัวเรือน PA
การประเมินระดับความลับของเสียงน้ำ
โดยสรุป เราสามารถประเมินระดับความลับของพลังน้ำของเรือดำน้ำเชิงยุทธศาสตร์ Poseidon ที่สัมพันธ์กับความลับของเรือดำน้ำนิวเคลียร์โจมตี Yasen:
- พื้นที่ผิวของ NPA น้อยกว่า 40 เท่า
- โรงไฟฟ้า NPA น้อยกว่า 5 เท่า
- ความลึกในการทำงานของการจมน้ำของ NPA มากกว่า 3 เท่า
- การเคลือบฟลูออโรเรซิ่นของร่างกายกับการเคลือบยาง
- การรวมกลไก UUV ในเฟรมเดียวกับการแยกกลไกใต้น้ำนิวเคลียร์ในช่องแยก
- การเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้าเต็มรูปแบบของเรือดำน้ำที่ความเร็วต่ำพร้อมการปิดปั๊มทุกประเภทเพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้าเต็มรูปแบบของเรือดำน้ำนิวเคลียร์ที่ความเร็วต่ำโดยไม่ต้องปิดปั๊มเพื่อสูบคอนเดนเสทและนำน้ำไปหล่อเย็นของเหลวทำงาน
เป็นผลให้ระยะการตรวจจับของ Poseidon RV เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 นอตโดยใช้ GAS สมัยใหม่ที่ติดตั้งบนตัวพาประเภทใดก็ได้และทำงานในช่วงคลื่นเสียงทั้งหมดในโหมดค้นหาทิศทางเสียงรบกวนและโหมด echolocation จะน้อยกว่า 1 กม. ซึ่งชัดเจนไม่เพียงพอไม่เพียงป้องกันการโจมตีเป้าหมายชายฝั่งที่อยู่นิ่ง (โดยคำนึงถึงรัศมีของคลื่นกระแทกจากการระเบิดของหัวรบพิเศษ) แต่ยังปกป้องกลุ่มโจมตีเรือบรรทุกเครื่องบินเมื่อเคลื่อนที่เข้า พื้นที่น้ำซึ่งมีความลึกเกิน 1 กม.