潜艇上几乎没有窗,那船内是怎么观察外部空间情况的?
其实很多早期潜艇由于技术的限制还是存在窗户的,在潜艇围壳的上半部分通常会设置一个简易驾驶指挥室,潜艇在水面航行(浮航状态)时就由艇长和操舵兵在上面负责指挥和控制潜艇航行,为了便于操舵兵观察,在围壳上就会设计一些小型玻璃窗用于操舵观察。(乌克兰唯一一艘扎波罗热”号柴电潜艇,围壳上的窗户一清二楚)
那有人就会有疑问了,这些玻璃窗到水下不会被巨大的水下压力压碎吗,玻璃窗的存在岂不是会影响潜艇整体的抗压能力和潜深?其实这些窗户所使用的玻璃都是强度较高的钢化玻璃,本身抗压能力较强。最主要的是简易指挥室并不是完全密封结构,它设计了进水口和出水口,在水下时里面会充满水,由于围壳内外压力保持一致,即使压力再大也不用担心压碎玻璃。(看到窗户里的操舵兵没)
而随着各种观测手段和自动操作系统的完善,简易指挥室已经没有存在的必要,而且非密封的围壳还会增加潜艇噪音,影响潜艇整体静音效果,因此现代潜艇围壳都普遍做成了密封的耐压壳体,玻璃窗自然也被取消了。那么取消了窗户的潜艇在伸手不见五指的水下以及浮航时使用什么方法对外界进行观察呢?其实除了声呐还有很多种方法。(海狼级核潜艇的密封式围壳)
潜艇由于在水下与地面指挥部沟通不畅,只能使用效率极低的超长波电台联系,为了便于指挥和控制,因此潜艇出外执行任务时,一般都是按照预定规划航路进行巡逻出航,很少自行更改活动区域。在水下通过人工航路推算法(计算速度和航行时间)对比海图来确定自身位置并规避障碍,不过这种方法对于海图的精度要求较高,而且计算稍微有一点误差就容易导致潜艇偏离航路。(全球海底地形图,潜艇使用的比这精密几千万倍)
因此潜艇还会装备与弹道导弹类似的惯性导航装置,通过陀螺仪和加速度计进行积分计算来确定潜艇瞬时位置,以此来纠正人工误差。不过即使是惯性导航,在水下时间久了依旧不能保证百分百正确,因此潜艇必须每隔一段时间就浮出海面,通过卫星定位来纠正自己的位置。而在水下要想观察潜艇自身的环境,就只能依靠声呐水声导航了,潜艇在水下就和黑夜中飞行蝙蝠一样,通过不断发出声波,然后分析返回的声波,从而确定潜艇附近是否有隆起的山丘、珊瑚礁等障碍物,以此进行规避。不过主动声呐虽好,发出的声波却很容易暴露自身位置,从而敌军反潜舰艇发现,如果对方早就将你录入声纹库,结局就是凉凉!因此在战时这种行为实际上是非常危险的。(2009年,英国前卫级核潜艇和凯旋级核潜艇因为都没有开启主动声呐,结果鬼使神差的相撞了,这也算是千万分之一的概率了)
战时潜艇一般选择将主动声呐关闭,只开启被动声呐,被动声呐不主动发出声波,但是却能高灵敏度的接收其他物体自身发出的声音,因此潜艇才可以在水下规避水生生物以及其他人造潜水器,在需要上浮时也可以躲开水面航路上的民船和其他军舰。(主被动声呐原理)
而在水面航行时,现代潜艇通常也是犹抱琵琶半遮面,并不会全部浮出水面,而是保持潜望镜深度航行,依靠潜望镜进行对外观察。现代潜望镜早已告别光学镜的时代,大多数进化成了先进的光电桅杆,广电桅杆上装备有大视角摄像头、微光摄像头、红外摄像头、目标识别锁定装置等多种高科技观察设备,不管是白天黑夜,都能对周围环境进行细致入微的搜索观察,甚至比人眼还要好用。可以说技术的进步逐步将潜艇窗户淘汰并取代了它的地位,不得不赞叹人类智慧真是无穷无尽!(现代潜艇先进的光电桅杆)
潜艇上几乎没有窗,那船内是怎么观察外部空间情况的?
潜艇认路靠的不是眼睛看,而是耳朵“听”。
潜艇上最金贵的是什么?船身上的声呐,人身上的耳朵。拥有一双“金耳朵”的声呐员是潜艇的的“眼睛”,潜艇对周围的观察全靠这双耳朵。
要知道,漆黑的水下真个拿肉眼去看是什么都看不见的,也看不远。对作战而言这种视觉图像的观察毫无意义。
主动声呐与被动声呐构成了潜艇的水下耳目,依靠这套设备和人耳的听声,潜艇能对周围很远的目标进行360度的探查和锁定。
被动声呐不发出声音,只接收外部声音。优秀的声呐员能够辨别出鱼群、水生哺乳动物、船舶、敌方潜艇甚至袭击过来的鱼雷和深弹。
在现代计算机辅助下,通过对水声信息资料的数据录入,潜艇能分辨的声音更多了,超过了单纯人耳的辨别。
主动声呐与相控阵雷达非常相似,只不过一个通过超声波探测,一个通过电磁波探测。
因为电磁波在水下传播距离相当短,光也很容易产生折射和散射,所以人们只能依靠主动声呐的超声波定位。
现代超声波技术可以像做B超一样为潜艇在水下绘制海床图像,使潜艇“看”到周围的环境。但为了隐蔽考虑,军用潜艇的主动声呐很少敢做出这种明目张胆的行为。这与战机在天空打开主动雷达扫描一样,会让自己变得犹如明灯般亮眼。
为了保持隐秘,潜艇需要杜绝任何大的声音,避免被别的声呐监听到。甚至螺旋桨都不能开,仅凭船舵随着洋流漂流。这个时候判断环境只能靠平时侦测的海图,所以每个国家的水下海图资料非常关键。因为马航客机失踪事件,各国海军明目张胆的进行海床扫描,澳大利亚海域的海床资料估计已经被探了个干干净净。
潜艇的主动声呐扫描会被反映到艇壳上,声音各异,通常被形容为“咚咚咚”的敲击声,也有一些水兵的回忆录中形容出“爪子挠门”或“微波炉烤好东西的叮声”。
当然,都21世纪了,潜艇在外部设计一些摄像头或其它传感器也是很正常的,只是在水下环境中,它们都不见得有声呐系统管用。
潜艇上几乎没有窗,那船内是怎么观察外部空间情况的?
潜艇不是去观光旅游的,那是去作战的,一般来说潜艇由于自身的特殊原因上浮的时间都很少,基本都是处于水下200米到600米的地方,这个深度阳光已经进不来了,伸手不见五指,你开着窗有啥用,就算你打开潜艇的灯,想去看看海洋动物世界,那玻璃也受不了啊。
虽然没有窗但是潜艇还是有眼睛的,潜艇的眼睛就是潜望镜,一般来说潜艇都会有两部潜望镜,一部是攻击潜望镜,一部观察潜望镜。观察潜望镜顾名思义就是观察使用,一般潜艇先在海底鬼鬼祟祟偷偷摸摸的先伸出潜望镜360°全方位无死角的情况下先观察海平面一下,确保没有敌情再出来。因为潜艇的意义在于其隐蔽性和突然性,一旦被发现,那么潜艇作战的意义将会消失。而攻击潜望镜并不是你直接拿着这个玩意去捅人家,而是用于瞄准水面舰艇。
潜望镜的作用其实很有限,潜艇获知外部的情况,是主要靠它的耳朵,也就是声呐,声呐分为主动声呐和被动声呐。主动声呐顾名思义就是比较主动,主动发射声波照射物体,利用其反弹的回波来判断各种物体的方位,速度,方向等。
还有一种是被动声呐,由水听器发展而来,它本身不发生声波主靠,物体发出的声音,不易暴露自身位置,但是相应的效果没有主动声呐好。在以前主要是人通过靠这些设备来判断,我记得小时候看过一部电视剧叫做“旗舰”,里面的主人公在养猪场遇到了一位听声呐的牛人,自称可以听出鱼是公的还是母的,当然这是艺术的渲染了,不过也可以从侧面反映出声呐兵的过人之处,然而现在随着科技的发展,人听比较少了,主要通过大数据,潜艇会有一个自己的回声的数据库,然后把收集的各种回波,进行数据比对,甚至可以形成一个水下的立体三维图。
潜艇上几乎没有窗,那船内是怎么观察外部空间情况的?
的确,西方国家的潜艇是没有窗户的,而我国的部分潜艇在指挥塔顶部设置有窗户,比如我国的093型攻击核潜艇▼。093型攻击核潜艇指挥塔前段,靠近顶部的那一圈白色框框就是它的观察窗。
在我还小的时候,因为一些动画片的影响,我以为这里就是潜艇的驾驶室,驾驶员透过这个窗户观察水下的情况,驾驶潜艇航行。后来随着知识的增长,了解了潜艇之后,我发现我错了。潜艇指挥塔在下潜以后,是会注水的,这个窗户玻璃之所以可以不破,就是因为指挥塔内有水内外压力平衡。那潜艇在水下是怎么观察外部空间情况的呢?利用声呐来听而不是看。在海面和空中的军舰飞机,可以通过眼睛观察近距离目标,通过雷达探测目视距离之外的目标。但是水下雷达没法工作。雷达的工作原理是通过接收目标反射的电磁波来定位并识别目标,但是水下电磁波无法远距离传播。我们知道,越是频率越高的电磁波波长越短,波长越短穿透性越差,在水下传播时损耗越大。所以电磁波为探测手段的雷达在水下无法工作。相反,水却是声音的良好传播介质。大家小时候去湖边看过大人钓鱼吗?当你走过去的时候,大人往往会把手放嘴前,做出一个嘘的手势,让你动静小点。这是因为你走过去的脚步声会传到水里,惊动鱼群。
声波在水里的传播损耗非常少,传播距离非常远,而且有着和电磁波类似的功能,在传播过程中遇到物体的时候,就会发生反射。主动声呐就是安装在潜艇上,不断发射声波,声波传播到海底障碍物发射回声呐接收机,然后计算机和声呐兵比对资料库,分析反射声波,从而确定障碍物位置和类型。除了可以自行发射声波的主动声呐,潜艇上还装备有被动声呐。被动声呐工作方式是被动接受水中目标发出的噪声,然后根据声音信息分析出目标位置和类型。被动声呐因为不用自行发射声波,所以不会产生声波源,不容易被对方声呐捕捉,所以隐蔽性非常出色,是现代潜艇的必备设施。但是,被动接收声音信息也带来了局限性,那就是只能探测到能够发出噪音的目标,比如敌方舰船,鱼群等。一旦在海底航行,需要探测海底山脉等障碍物时,被动声呐就没用了。前苏联阿库拉级核潜艇的声呐
传统声呐设备一般安装在潜艇艇首位置,方便用于探测航行和鱼雷发射方向目标。但是随着技术的发展和未来海战环境的复杂化,为了提升潜艇的战场感知能力,现代新型潜艇一般不止装备艇首声呐,还会在两侧,甚至背上和底部格外安装阵列式声呐。用于负责其他方向目标探测,实现潜艇的全方位感知。
这一点和第五代隐身战机的理念类似,第四代隐身战斗机除了机头的相控阵雷达之外,在其他位置也有安装雷达,不用像之前空战模式一样,需要利用机头对准目标,实现火控雷达锁定。可以直接通过机身两侧,甚至是机身后部的雷达直接锁定,从而发射导弹,大大提高空战能力。随着阵列式声呐的出现,现代潜艇的感知能力大幅提升,各国军舰来自收下的隐蔽威胁越来越大。现代声呐的发展非常迅速,随着合成孔径成像技术的在雷达上成功运用,让雷达的分辨率大大提升。让各国工程人员看到了这种技术将来运用在声呐上的可能,并且已经开始了相关研究。我想,要是有一天,声呐能够成功运用合成孔径技术,交互设备由耳机为主的数据成像变为屏幕具体成像,那潜艇的战斗力将更上一层楼,成为水面舰艇的噩梦。
潜艇上几乎没有窗,那船内是怎么观察外部空间情况的?
你所说的就是潜艇的“眼睛”。总的来说潜艇的“眼睛”有潜望镜、主动声呐、被动声呐、拖曳声呐,浮标雷达,磁探测器等等。
网上我们看到拍摄的唯美的潜水视频都是在水下10米左右拍摄的,这时可以通过潜望镜进行观察,半潜状态时也可以通过潜望镜进行海面观察。
出于战略需要,潜艇威慑力主要来自隐蔽性,所谓出其不意攻其不备,潜艇大多数在200-600米甚至更深的地方,太阳光已经无法穿透,那里没有白天和晚上,能见度非常低,潜望镜已经无法观察到外面的情况,外面就是一个漆黑的世界。
现在,假设你自己处于一个伸手不见五指的山洞,想要知道山洞里的周边的情况,该怎么做呢?一、站在原地听。
因为不知道周边的情况,我们可以通过耳朵来听山洞里的情况,然后通过大脑分析来判断周边环境,主动声呐就是这个原理,声呐将接收到的声波信号转化为电信号,从而可以完成目标定位、探测。
二、主动喊话。
如果性子着急的,无法听到声音,就会主动喊话,可以依靠声音的反射,回声等来判断山洞的情况。主动声呐也是同样的原理,主动开启声呐扫描后接受反射回来的声波就可以对海底的暗礁、大型海洋生物、鱼群、沉船等进行探测。但是主动喊话就会更容易暴露自己,被其它声呐识别,因此潜艇大多数时候都不会开启主动声呐。
之所以利用声呐,是因为声波在水中的衰减很小,比电磁波在水中的传播性能更好。
即使在深海声道中爆炸一个几公斤的炸弹,在两万公里外都能接收到信号,低频的声波还可以穿透海底几千米的地层,因此目前广泛利用声呐来充当潜艇眼睛。军人的职业是崇高的也是光荣的,同时也是艰辛的,尤其是潜艇兵,为他们点赞。
更多科普内容,欢迎关注:五月21号
潜艇上几乎没有窗,那船内是怎么观察外部空间情况的?
大体上三种方式吧:
第一种、潜望镜。
在潜望镜深度下升起潜望镜,就可以目视观察周围的水面情况。水下情况的光学观察就比较受限制了,因为水下光线比较昏暗,再深一点就是一片漆黑了什么也看不见。
第二种、声呐
声呐是最为有效的观察水面和水下远程目标的工具,不受深度、光线、天气等条件的制约。
第三种,派蛙人出去看看。
从鱼雷发射管或者小型深潜器派出去,这样蛙人配置全套深潜装备就可以在潜艇外部游荡了,不过还是会受到深度的制约,毕竟人体不是钢板制作的。
OK,关于问题就回答到这里吧。😊
获取更多军事、航空知识,请关注“老鹰航空”。内容仅供参考,如果您需解决具体问题(尤其法律、医学等领域),建议您详细咨询相关领域专业人士。
版权声明:文章内容来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权请与我们联系,我们将及时删除。