周 杰, 高洪林, 王新華

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懸浮式反魚(yú)雷水雷設(shè)計(jì)構(gòu)想

周 杰, 高洪林, 王新華

(海軍潛艇學(xué)院 戰(zhàn)略導(dǎo)彈與水中兵器系, 山東 青島, 266044)

為了增加潛艇防御來(lái)襲魚(yú)雷手段, 提高潛艇的生存概率, 提出了懸浮式反魚(yú)雷水雷的設(shè)計(jì)構(gòu)想, 闡述了懸浮式反魚(yú)雷水雷的基本原理, 設(shè)計(jì)了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu), 在此基礎(chǔ)上說(shuō)明了引信和懸浮機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)原理, 并對(duì)水雷的動(dòng)作半徑進(jìn)行了計(jì)算分析。懸浮式反魚(yú)雷水雷可以成為潛艇防御來(lái)襲魚(yú)雷的有力武器, 為提高潛艇生命力提供有力保障。

反魚(yú)雷水雷; 設(shè)計(jì)構(gòu)想; 引信; 懸浮機(jī)構(gòu); 動(dòng)作半徑

0 引言

隨著現(xiàn)代魚(yú)雷性能的提高, 魚(yú)雷在反潛作戰(zhàn)中給潛艇帶來(lái)的威脅也越來(lái)越大。潛艇加強(qiáng)自身的防御, 注重反魚(yú)雷武器技術(shù)裝備的發(fā)展就顯得極為重要, 其反魚(yú)雷攻擊能力的強(qiáng)弱直接關(guān)系到潛艇的存亡, 更關(guān)系到戰(zhàn)略利益的成敗。為了消除這種日益增長(zhǎng)的威脅, 保持潛艇生命力, 最大限度發(fā)揮潛艇的作戰(zhàn)效能, 各國(guó)軍事科技人員及防務(wù)專(zhuān)家都在積極地研究和探索各種反魚(yú)雷技術(shù),競(jìng)相發(fā)展了各種反魚(yú)雷裝備和反魚(yú)雷武器, 使反魚(yú)雷武器裝備技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。

目前, 世界各國(guó)潛艇裝備的反魚(yú)雷手段歸納起來(lái)可分為兩大類(lèi): 軟殺傷武器和硬殺傷武器[1]。

軟殺傷武器主要依靠誘騙、干擾魚(yú)雷, 使魚(yú)雷丟失目標(biāo)?，F(xiàn)代魚(yú)雷普遍采用的反誘騙對(duì)抗技術(shù), 使魚(yú)雷的智能化程度和抗欺騙、抗干擾能力得到極大的提高。潛艇僅僅依靠軟殺傷手段已不能適應(yīng)未來(lái)潛艇對(duì)抗魚(yú)雷攻擊、有效保持自身生命力的要求。為此, 各海軍強(qiáng)國(guó)研究開(kāi)發(fā)的反魚(yú)雷防御系統(tǒng)中均考慮采用硬殺傷手段對(duì)抗來(lái)襲魚(yú)雷的攻擊, 硬殺傷武器的研制已成為潛艇對(duì)抗魚(yú)雷攻擊的有效手段, 也是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向[2]。硬殺傷式反魚(yú)雷武器的最終目的就是攔截來(lái)襲魚(yú)雷, 摧毀或使其失去自動(dòng)導(dǎo)引攻擊能力[3]。反魚(yú)雷水雷正是硬殺傷武器的一種。反魚(yú)雷水雷可以有效規(guī)避研制反魚(yú)雷魚(yú)雷的技術(shù)難點(diǎn), 實(shí)現(xiàn)以靜制動(dòng), 有效毀傷來(lái)襲魚(yú)雷, 確保潛艇安全。

1 懸浮式反魚(yú)雷水雷原理

懸浮式反魚(yú)雷水雷主要是利用定深漂雷在預(yù)定深度漂行原理, 加裝非觸發(fā)聲引信, 其非觸發(fā)引信在水下的動(dòng)作區(qū)域?yàn)榍蛎婵臻g。當(dāng)潛艇發(fā)現(xiàn)來(lái)襲魚(yú)雷對(duì)潛艇形成尾追攻擊態(tài)勢(shì)后, 將潛用懸浮式反魚(yú)雷水雷布放于來(lái)襲魚(yú)雷攻擊航路上定深懸浮待機(jī), 在來(lái)襲魚(yú)雷航向前垂直面形成遮攔屏障。當(dāng)來(lái)襲魚(yú)雷進(jìn)入屏障時(shí)引信動(dòng)作水雷爆炸, 利用爆炸沖擊波破壞魚(yú)雷探測(cè)聲基陣, 使魚(yú)雷自導(dǎo)系統(tǒng)“制聾”, 失去繼續(xù)引導(dǎo)攻擊潛艇的能力, 或者直接毀傷魚(yú)雷, 使其喪失航行能力。

懸浮式反魚(yú)雷水雷系統(tǒng)具有自動(dòng)定深、水平懸浮、目標(biāo)探測(cè)識(shí)別、近炸攻擊等智能化水雷功能。當(dāng)潛艇或水面艦艇遭遇魚(yú)雷攻擊時(shí), 向魚(yú)雷來(lái)襲方向發(fā)射該武器系統(tǒng)。懸浮式反魚(yú)雷水雷由潛艇尾部或側(cè)面的發(fā)射管潛布發(fā)射, 在布雷平臺(tái)后方、側(cè)向以及下方(即敵方來(lái)襲魚(yú)雷前方預(yù)定水深)形成水雷障礙立體全方位防御體系網(wǎng), 以攔截來(lái)襲魚(yú)雷, 使敵方來(lái)襲魚(yú)雷損壞或失去作戰(zhàn)能力, 達(dá)到保護(hù)潛艇免遭致命打擊的目的。

懸浮式反魚(yú)雷水雷設(shè)計(jì)方案的系統(tǒng)組成如圖1所示。該系統(tǒng)主要由浮力調(diào)節(jié)裝置、控制中心、主/被動(dòng)聲目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)、起爆引信和主裝藥等分系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)的工作過(guò)程是, 水雷經(jīng)過(guò)小型化設(shè)計(jì)后采用潛艇尾部氣幕彈發(fā)射裝置發(fā)射離艇。水雷預(yù)先裝填在發(fā)射裝置中, 采用壓縮空氣直接推動(dòng)水雷發(fā)射, 這種布放方式可以保證水雷的發(fā)射速度, 縮短響應(yīng)時(shí)間。水雷發(fā)射后, 在發(fā)射慣性作用下, 水平滑行一段距離, 在此過(guò)程中, 解除整個(gè)武器系統(tǒng)的安全保險(xiǎn), 控制中心開(kāi)始上電工作; 系統(tǒng)以接近零浮力狀態(tài)在水下定深帶上懸浮, 并通過(guò)浮力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)因環(huán)境海水密度、外界干擾等因素帶來(lái)的浮力變化, 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定深控制; 安全定時(shí)結(jié)束后, 安裝在雷體前后的被動(dòng)聲換能器開(kāi)始工作, 目標(biāo)探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)快速進(jìn)入值更戰(zhàn)斗狀態(tài), 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位識(shí)別, 并計(jì)算目標(biāo)的相對(duì)距離, 判斷打擊目標(biāo)是否進(jìn)入懸浮式反魚(yú)雷水雷的近炸引信作用距離; 而控制中心得到目標(biāo)探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)探測(cè)到的打擊目標(biāo)信息后, 給出起爆點(diǎn)火指令, 水雷起爆戰(zhàn)斗部主裝藥, 依靠爆炸沖擊波破壞敵方來(lái)襲魚(yú)雷的雷體, 或者摧毀魚(yú)雷雷頭傳感器, 使其失去戰(zhàn)斗力。

圖1 懸浮式反魚(yú)雷水雷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

懸浮式反魚(yú)雷水雷各項(xiàng)技術(shù)可在現(xiàn)有水雷技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)獲得, 其中最為關(guān)鍵的是水雷引信技術(shù)。由于來(lái)襲魚(yú)雷速度較快, 且目標(biāo)較小, 懸浮式反魚(yú)雷水雷的引信必須具有較高的目標(biāo)識(shí)別能力和很短的反應(yīng)時(shí)間。引信宜采用動(dòng)聲引信, 其工作原理是利用來(lái)襲魚(yú)雷輻射噪聲或主動(dòng)搜索脈沖信號(hào)的聲壓幅值隨時(shí)間的變化率而動(dòng)作的被動(dòng)聲引信[4]。圖2為來(lái)襲魚(yú)雷輻射噪聲的通過(guò)特性(縱坐標(biāo)為噪聲幅度)示意圖; 圖3為來(lái)襲魚(yú)雷輻射聲壓幅值隨時(shí)間變化率(縱坐標(biāo)Δ為噪聲變化率)示意圖, 該變化率反映了來(lái)襲魚(yú)雷輻射噪聲聲壓與傳感器距離變化的改變程度。從圖2和圖3可以發(fā)現(xiàn), 當(dāng)接收的信號(hào)幅度發(fā)生變化時(shí), 變化率也在變化, 在聲壓幅度最大時(shí), 其變化率的幅值為零。由此特點(diǎn), 動(dòng)聲引信適合作為值更引信, 當(dāng)引信剛能檢測(cè)到目標(biāo)信號(hào)時(shí), 動(dòng)聲引信能夠輸出較大值, 發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處目標(biāo)。另外, 動(dòng)聲引信的2個(gè)極值在一定程度上指示了水雷的破壞范圍, 動(dòng)聲引信的零值表征了水雷的正橫時(shí)刻, 使引信具備了動(dòng)作區(qū)域性。

圖2 魚(yú)雷輻射噪聲特性示意圖

圖3 魚(yú)雷輻射噪聲值隨時(shí)間變化率示意圖

綜上所述, 只要是來(lái)襲魚(yú)雷與懸浮式反魚(yú)雷水雷互相接近時(shí), 懸浮式反魚(yú)雷水雷聲引信接收器接收到的聲波頻率就高于原頻率; 互相遠(yuǎn)離時(shí)接收到的聲波頻率就低于原頻率。這樣, 利用聲波頻率的變化率對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷進(jìn)行檢測(cè)可以達(dá)到很好的檢測(cè)判別效果。

除引信技術(shù)之外, 穩(wěn)定懸浮系統(tǒng)也關(guān)系到反魚(yú)雷水雷能否迅速達(dá)到指定深度, 并保持較為精確的懸浮狀態(tài)。為使懸浮式反魚(yú)雷水雷系統(tǒng)在不同海域的不同海水密度條件下穩(wěn)定懸浮, 可采取目前較為成熟的拋載注水調(diào)節(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)浮力自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。

拋載注水調(diào)節(jié)的基本原理: 布放前, 系統(tǒng)處于接近零浮力狀態(tài), 內(nèi)部攜帶有一定數(shù)量組成的重塊組, 單個(gè)重塊質(zhì)量均勻; 布放后, 系統(tǒng)通過(guò)當(dāng)前深度和預(yù)置深度(定深帶)相比較, 當(dāng)系統(tǒng)超過(guò)預(yù)置深度并處于下沉狀態(tài)時(shí), 雷體處于負(fù)浮力狀態(tài), 系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)部設(shè)置的拋載機(jī)構(gòu)卸掉部分重塊, 以減小雷體重量, 使系統(tǒng)改變不斷下沉狀態(tài), 并回到預(yù)置深度上; 當(dāng)系統(tǒng)超過(guò)預(yù)置深度處于上浮狀態(tài)時(shí), 雷體處于正浮力狀態(tài), 系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)部設(shè)置的注水閥門(mén), 向雷體內(nèi)部水箱注水, 以增加雷體重量, 達(dá)到降低系統(tǒng)剩余浮力, 使系統(tǒng)改變不斷上浮狀態(tài), 并回到預(yù)置深度上。

拋載注水調(diào)節(jié)裝置總體質(zhì)量及占用空間較小, 適用水深范圍大, 反應(yīng)時(shí)間快, 自身噪音小, 能夠滿(mǎn)足潛艇防御來(lái)襲魚(yú)雷的使用要求。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了懸浮式反魚(yú)雷水雷的設(shè)計(jì)構(gòu)想, 懸浮式反魚(yú)雷水雷采用“以靜制動(dòng)”的設(shè)計(jì)思想, 在來(lái)襲魚(yú)雷與潛艇之間釋放水雷懸浮待機(jī), 以硬殺傷方式對(duì)抗來(lái)襲魚(yú)雷。其在工作機(jī)理上繼承了水雷, 特別是漂雷的技術(shù)特性, 應(yīng)用了現(xiàn)代水雷目標(biāo)探測(cè)識(shí)別的通用模式, 對(duì)高速小目標(biāo)準(zhǔn)確判斷后, 給予目標(biāo)硬殺傷。作為潛艇防御體系的最后一道屏障, 在其他反魚(yú)雷防御系統(tǒng)被敵方來(lái)襲魚(yú)雷逐層突破防線(xiàn)后, 懸浮式反魚(yú)雷水雷能夠快速反應(yīng)、快速作戰(zhàn)成為潛艇生命力的有力保障。

[1] 陳春玉, 張靜遠(yuǎn), 王明洲．反魚(yú)雷技術(shù)[M]．北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2006.

[2] 萬(wàn)力．對(duì)付魚(yú)雷的新武器——美國(guó)反魚(yú)雷魚(yú)雷[J]. 現(xiàn)代兵器, 2001(8): 21-22.

[3] 錢(qián)東, 張少悟．魚(yú)雷防御技術(shù)的發(fā)展與展望[J]．魚(yú)雷技術(shù), 2005, 13(2): 1-6．Qian Dong, Zhang Shao-wu. History and Developmental Trend of Torpedo Defense Technologies[J]. Torpedo Technology, 2005, 13(2): 1-6．

[4] 劉曉歐, 尹韶平, 高山．反魚(yú)雷魚(yú)雷毀傷效果計(jì)算分析[J]. 魚(yú)雷技術(shù), 2008, 16(3): 1-5．Liu Xiao-ou, Yin Shao-ping, Gao Shan. Investigation into the Damage Effect of Anti-Torpedo Torpedo[J]. Torpedo Technology, 2008, 16(3): 1-5．

A Conception of Anti-Torpedo Suspended Mine

ZHOU Jie, GAO Hong-lin, WANG Xin-hua

(Department of Strategic Missile and Underwater Weapons, Naval Submarine Academy, Qingdao 266044, China)

To develop new defensive measure of submarine against torpedo attack and improve its survival probability, a conception of anti-torpedo suspended mine is proposed. The basic principle of the suspended mine is elaborated, and the system configuration is designed. Further, the design principles of fuse and suspending mechanism are discussed in detail, and the action radius of the mine is calculated. The anti-torpedo suspended mine is expected to be a powerful weapon for submarine to defense torpedo attacks.

anti-torpedo mine; design conception; fuse; suspending mechanism; action radius

TJ630; TJ610.2

A

1673-1948(2013)04-0255-03

2012-07-25;

2012-10-15.

周 杰(1979-), 男, 博士, 講師, 主要研究方向?yàn)轸~(yú)、水雷與發(fā)射裝置.

(責(zé)任編輯: 陳 曦)