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现代潜艇为了更有效地执行其各种任务、同时也为了保证自身安全,往往装备多个声呐。按工作方式区分。声呐基本上可以分为主动式声呐和被动式声呐。
声呐和雷达工作原理基本相同,但声音在海水中传播速度为每秒1500米,仅为电磁波在空气中传播速度的20万分之一,因此利用雷达可获得实时的信息,而利用声呐只能得到时间滞后的信息,并且时间滞后量对目标定位精度可能产生不利影响,海水里充满着各种生物发出的声音和自然现象产生的声音,从海洋背景噪声中把敌人目标的声音信号筛选出来非常困难。此外,声波在海水中不像空气中的电磁波那样进行直线传播,它因海水温度分布不同而有多种传播方式。潜艇上的声呐可以选择不同的海水深度来利用不同的声波传播方式。另外,在海水之中,高频声波的衰减很快,因此,用于远距离探测的声呐,一般都使用低频声波。
目前各国建造的潜艇之中,除了基本的主动和被动声呐基阵之外,还有其它一些种类的声呐。例如,布置在潜艇艏部上甲板的侦察声呐,用于截听敌人的声呐信号。布置在指挥台围壳前部的小型主动声呐,专门用于对外界环境中的水雷或其它水下障碍物进行探测和识别,因此这种声呐又称作探雷/避撞声呐。除此之外,在潜艇的下方,还布置一种小型主动声呐,主要用末探测潜艇与海底的距离,又被称为回声探测仪。对于现代潜艇来说,还有一种重要的探测设备就是本艇噪声监测仪,它能及时检测到潜艇自身发出的新的噪声并予以消除,降低潜艇自身的声学信号强度,提高隐身性能。
攻击型核潜艇和战略核潜艇上常常需要装备作用距离远、发射功率高的大型主动声呐。大型主动声呐需要很大的功率,而常规动力潜艇在功率方面受到很大限制。最近20多年来,由于潜艇在声隐身方面获得巨大进步,许多潜艇已越来越安静,因此,利用被动声呐进行探测的方式受到挑战。在这种情况下,主动声呐获得了持续发展的客观环境。但是主动声呐存在的最大缺点是使用时会暴露自身。
主动声呐系统由许多安装在基阵上的换能器组成。目前各国潜艇基本采用圆柱形基阵或者球形基阵,它们一般布置在潜艇艏部,因此有时又把它们称为艏部声呐。当前各国潜艇的艏部声呐基本上都是主动/被动两用声呐,被动功能主要用于对敌人目标进行定向,起到一种搜索作用;主动功能主要对目标进行探测和定位。当潜艇对敌人发起攻击时需要使用主动声呐。目前国外典型的潜艇艏部声呐是美国在“洛杉矶”级上装备的BQQ-5型声呐及英国在“特拉法尔加”级上装备的2020型声呐。
潜艇的被动声呐不发射声波,不会暴露潜艇位置。从这个意义上说要比主动声呐重要得多。利用艇艏被动声呐测量时,只能测出目标的方向而下能测出距离。但是,如果用艇艏被动声呐不断变换位置对目标进行连续测量,则能推算出目标的方向和距离。这种推算被称为目标运动分析。以前,目标运动分析都是用手工方式完成,如今可用计算机自动快速地完成。艇艏声呐这种目标运动分析对目标的探测精度不如舷侧测距基阵。舷侧测距基阵是典型的被动声呐,装在潜艇的两舷,对目标既能测向也能测距。舷侧测距基阵采用中频时可探测四五十千米远的目标,采用高频时可探测二三千米远的目标。虽然舷侧基阵不能像拖曳基阵那样长,但是水听器可以做得大一些,以提高对敌目标测距的精度,美国“海狼”级和“弗吉尼亚”级都在两舷侧各自装备了3块面积很大的被动测距声呐基阵。被动声吶采用的探测器是水听器,它是一种灵敏度很高的水声侦听装置。不同用途的潜艇可根据使用要求装配成各种水听器基阵。20世纪90年代以来,美、英、法、俄以及荷兰等国潜艇上已在广泛地使用组合水听器基阵。
拖曳基阵是长度很大的零浮力线列阵,现代潜艇使用的拖拽基阵由大量水听器组成,有些拖曳基阵的水听器数量多达几百个。此外,拖曳基阵的拖缆长度也非常大,这是为了接收波长很大的低频噪声。美国“洛杉矶”级上使用的BQQ-25型拖曳声呐的拖缆长度为800米左右,直径为9.5毫米。拖曳基阵的优点是它摆脱了潜艇自噪声的干扰,可以探测很远的距离。但是,拖曳基阵要求潜艇必须处于稳定的航向以保持拖曳线列处于直线状态。此外,潜艇在使用拖曳基阵时航速不能过高。拖曳基阵的另一个麻烦是,在潜艇上存放拖曳基阵是颇为棘手的问题。有些国家的潜艇在离港执行任务前由经过专门训练的潜水员把拖缆接在潜艇上,潜艇返航回港时再拆下来。这种方法又笨又慢,但却简单易行。尽管如此,更多的现代潜艇是把拖曳基阵存放在潜艇上。“洛杉矶”级、“海狼”级以及“弗吉尼亚”级便是把拖曳基阵存放在耐压艇体和非耐压艇体之间的一个长管中,而收回拖曳声呐基阵用的绞车布置在艏部压载舱中。苏联核潜艇也使用拖曳声呐基阵,并且采取了多种存放方式。V-Ⅲ级和“塞拉”级攻击型核潜艇是在其艉稳定翼上端装有一个大型的流线型结构容器,内装拖曳声呐基阵和绞车。另一种存放拖曳基阵的方式是把拖缆卷筒和绞车放在潜艇艇体内,拖曳基阵从艉稳定翼顶部一根直径较小的管中放出和回收,“奥斯卡”级巡航导弹核潜艇及德国212A潜艇就是采取这种方式。
声呐和雷达工作原理基本相同,但声音在海水中传播速度为每秒1500米,仅为电磁波在空气中传播速度的20万分之一,因此利用雷达可获得实时的信息,而利用声呐只能得到时间滞后的信息,并且时间滞后量对目标定位精度可能产生不利影响,海水里充满着各种生物发出的声音和自然现象产生的声音,从海洋背景噪声中把敌人目标的声音信号筛选出来非常困难。此外,声波在海水中不像空气中的电磁波那样进行直线传播,它因海水温度分布不同而有多种传播方式。潜艇上的声呐可以选择不同的海水深度来利用不同的声波传播方式。另外,在海水之中,高频声波的衰减很快,因此,用于远距离探测的声呐,一般都使用低频声波。

目前各国建造的潜艇之中,除了基本的主动和被动声呐基阵之外,还有其它一些种类的声呐。例如,布置在潜艇艏部上甲板的侦察声呐,用于截听敌人的声呐信号。布置在指挥台围壳前部的小型主动声呐,专门用于对外界环境中的水雷或其它水下障碍物进行探测和识别,因此这种声呐又称作探雷/避撞声呐。除此之外,在潜艇的下方,还布置一种小型主动声呐,主要用末探测潜艇与海底的距离,又被称为回声探测仪。对于现代潜艇来说,还有一种重要的探测设备就是本艇噪声监测仪,它能及时检测到潜艇自身发出的新的噪声并予以消除,降低潜艇自身的声学信号强度,提高隐身性能。
攻击型核潜艇和战略核潜艇上常常需要装备作用距离远、发射功率高的大型主动声呐。大型主动声呐需要很大的功率,而常规动力潜艇在功率方面受到很大限制。最近20多年来,由于潜艇在声隐身方面获得巨大进步,许多潜艇已越来越安静,因此,利用被动声呐进行探测的方式受到挑战。在这种情况下,主动声呐获得了持续发展的客观环境。但是主动声呐存在的最大缺点是使用时会暴露自身。
主动声呐系统由许多安装在基阵上的换能器组成。目前各国潜艇基本采用圆柱形基阵或者球形基阵,它们一般布置在潜艇艏部,因此有时又把它们称为艏部声呐。当前各国潜艇的艏部声呐基本上都是主动/被动两用声呐,被动功能主要用于对敌人目标进行定向,起到一种搜索作用;主动功能主要对目标进行探测和定位。当潜艇对敌人发起攻击时需要使用主动声呐。目前国外典型的潜艇艏部声呐是美国在“洛杉矶”级上装备的BQQ-5型声呐及英国在“特拉法尔加”级上装备的2020型声呐。
潜艇的被动声呐不发射声波,不会暴露潜艇位置。从这个意义上说要比主动声呐重要得多。利用艇艏被动声呐测量时,只能测出目标的方向而下能测出距离。但是,如果用艇艏被动声呐不断变换位置对目标进行连续测量,则能推算出目标的方向和距离。这种推算被称为目标运动分析。以前,目标运动分析都是用手工方式完成,如今可用计算机自动快速地完成。艇艏声呐这种目标运动分析对目标的探测精度不如舷侧测距基阵。舷侧测距基阵是典型的被动声呐,装在潜艇的两舷,对目标既能测向也能测距。舷侧测距基阵采用中频时可探测四五十千米远的目标,采用高频时可探测二三千米远的目标。虽然舷侧基阵不能像拖曳基阵那样长,但是水听器可以做得大一些,以提高对敌目标测距的精度,美国“海狼”级和“弗吉尼亚”级都在两舷侧各自装备了3块面积很大的被动测距声呐基阵。被动声吶采用的探测器是水听器,它是一种灵敏度很高的水声侦听装置。不同用途的潜艇可根据使用要求装配成各种水听器基阵。20世纪90年代以来,美、英、法、俄以及荷兰等国潜艇上已在广泛地使用组合水听器基阵。

拖曳基阵是长度很大的零浮力线列阵,现代潜艇使用的拖拽基阵由大量水听器组成,有些拖曳基阵的水听器数量多达几百个。此外,拖曳基阵的拖缆长度也非常大,这是为了接收波长很大的低频噪声。美国“洛杉矶”级上使用的BQQ-25型拖曳声呐的拖缆长度为800米左右,直径为9.5毫米。拖曳基阵的优点是它摆脱了潜艇自噪声的干扰,可以探测很远的距离。但是,拖曳基阵要求潜艇必须处于稳定的航向以保持拖曳线列处于直线状态。此外,潜艇在使用拖曳基阵时航速不能过高。拖曳基阵的另一个麻烦是,在潜艇上存放拖曳基阵是颇为棘手的问题。有些国家的潜艇在离港执行任务前由经过专门训练的潜水员把拖缆接在潜艇上,潜艇返航回港时再拆下来。这种方法又笨又慢,但却简单易行。尽管如此,更多的现代潜艇是把拖曳基阵存放在潜艇上。“洛杉矶”级、“海狼”级以及“弗吉尼亚”级便是把拖曳基阵存放在耐压艇体和非耐压艇体之间的一个长管中,而收回拖曳声呐基阵用的绞车布置在艏部压载舱中。苏联核潜艇也使用拖曳声呐基阵,并且采取了多种存放方式。V-Ⅲ级和“塞拉”级攻击型核潜艇是在其艉稳定翼上端装有一个大型的流线型结构容器,内装拖曳声呐基阵和绞车。另一种存放拖曳基阵的方式是把拖缆卷筒和绞车放在潜艇艇体内,拖曳基阵从艉稳定翼顶部一根直径较小的管中放出和回收,“奥斯卡”级巡航导弹核潜艇及德国212A潜艇就是采取这种方式。
