懸浮式反魚雷水雷設計構想

周 杰, 高洪林, 王新華

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懸浮式反魚雷水雷設計構想

周 杰, 高洪林, 王新華

(海軍潛艇學院 戰(zhàn)略導彈與水中兵器系, 山東 青島, 266044)

為了增加潛艇防御來襲魚雷手段, 提高潛艇的生存概率, 提出了懸浮式反魚雷水雷的設計構想, 闡述了懸浮式反魚雷水雷的基本原理, 設計了系統(tǒng)總體結構, 在此基礎上說明了引信和懸浮機構的詳細設計原理, 并對水雷的動作半徑進行了計算分析。懸浮式反魚雷水雷可以成為潛艇防御來襲魚雷的有力武器, 為提高潛艇生命力提供有力保障。

反魚雷水雷; 設計構想; 引信; 懸浮機構; 動作半徑

0 引言

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

目前, 世界各國潛艇裝備的反魚雷手段歸納起來可分為兩大類: 軟殺傷武器和硬殺傷武器[1]。

軟殺傷武器主要依靠誘騙、干擾魚雷, 使魚雷丟失目標。現(xiàn)代魚雷普遍采用的反誘騙對抗技術, 使魚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未來潛艇對抗魚雷攻擊、有效保持自身生命力的要求。為此, 各海軍強國研究開發(fā)的反魚雷防御系統(tǒng)中均考慮采用硬殺傷手段對抗來襲魚雷的攻擊, 硬殺傷武器的研制已成為潛艇對抗魚雷攻擊的有效手段, 也是未來發(fā)展的重點方向[2]。硬殺傷式反魚雷武器的最終目的就是攔截來襲魚雷, 摧毀或使其失去自動導引攻擊能力[3]。反魚雷水雷正是硬殺傷武器的一種。反魚雷水雷可以有效規(guī)避研制反魚雷魚雷的技術難點, 實現(xiàn)以靜制動, 有效毀傷來襲魚雷, 確保潛艇安全。

1 懸浮式反魚雷水雷原理

懸浮式反魚雷水雷主要是利用定深漂雷在預定深度漂行原理, 加裝非觸發(fā)聲引信, 其非觸發(fā)引信在水下的動作區(qū)域為球面空間。當潛艇發(fā)現(xiàn)來襲魚雷對潛艇形成尾追攻擊態(tài)勢后, 將潛用懸浮式反魚雷水雷布放于來襲魚雷攻擊航路上定深懸浮待機, 在來襲魚雷航向前垂直面形成遮攔屏障。當來襲魚雷進入屏障時引信動作水雷爆炸, 利用爆炸沖擊波破壞魚雷探測聲基陣, 使魚雷自導系統(tǒng)“制聾”, 失去繼續(xù)引導攻擊潛艇的能力, 或者直接毀傷魚雷, 使其喪失航行能力。

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

懸浮式反魚雷水雷設計方案的系統(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/被動聲目標探測系統(tǒng)、起爆引信和主裝藥等分系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)的工作過程是, 水雷經(jīng)過小型化設計后采用潛艇尾部氣幕彈發(fā)射裝置發(fā)射離艇。水雷預先裝填在發(fā)射裝置中, 采用壓縮空氣直接推動水雷發(fā)射, 這種布放方式可以保證水雷的發(fā)射速度, 縮短響應時間。水雷發(fā)射后, 在發(fā)射慣性作用下, 水平滑行一段距離, 在此過程中, 解除整個武器系統(tǒng)的安全保險, 控制中心開始上電工作; 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的浮力變化, 實現(xiàn)系統(tǒng)的定深控制; 安全定時結束后, 安裝在雷體前后的被動聲換能器開始工作, 目標探測識別系統(tǒng)快速進入值更戰(zhàn)斗狀態(tài), 對目標進行定位識別, 并計算目標的相對距離, 判斷打擊目標是否進入懸浮式反魚雷水雷的近炸引信作用距離; 而控制中心得到目標探測識別系統(tǒng)探測到的打擊目標信息后, 給出起爆點火指令, 水雷起爆戰(zhàn)斗部主裝藥, 依靠爆炸沖擊波破壞敵方來襲魚雷的雷體, 或者摧毀魚雷雷頭傳感器, 使其失去戰(zhàn)斗力。

圖1 懸浮式反魚雷水雷系統(tǒng)結構圖

懸浮式反魚雷水雷各項技術可在現(xiàn)有水雷技術的基礎上進行改進獲得, 其中最為關鍵的是水雷引信技術。由于來襲魚雷速度較快, 且目標較小, 懸浮式反魚雷水雷的引信必須具有較高的目標識別能力和很短的反應時間。引信宜采用動聲引信, 其工作原理是利用來襲魚雷輻射噪聲或主動搜索脈沖信號的聲壓幅值隨時間的變化率而動作的被動聲引信[4]。圖2為來襲魚雷輻射噪聲的通過特性(縱坐標為噪聲幅度)示意圖; 圖3為來襲魚雷輻射聲壓幅值隨時間變化率(縱坐標Δ為噪聲變化率)示意圖, 該變化率反映了來襲魚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), 當接收的信號幅度發(fā)生變化時, 變化率也在變化, 在聲壓幅度最大時, 其變化率的幅值為零。由此特點, 動聲引信適合作為值更引信, 當引信剛能檢測到目標信號時, 動聲引信能夠輸出較大值, 發(fā)現(xiàn)遠處目標。另外, 動聲引信的2個極值在一定程度上指示了水雷的破壞范圍, 動聲引信的零值表征了水雷的正橫時刻, 使引信具備了動作區(qū)域性。

圖2 魚雷輻射噪聲特性示意圖

圖3 魚雷輻射噪聲值隨時間變化率示意圖

綜上所述, 只要是來襲魚雷與懸浮式反魚雷水雷互相接近時, 懸浮式反魚雷水雷聲引信接收器接收到的聲波頻率就高于原頻率; 互相遠離時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來襲魚雷進行檢測可以達到很好的檢測判別效果。

除引信技術之外, 穩(wěn)定懸浮系統(tǒng)也關系到反魚雷水雷能否迅速達到指定深度, 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)技術實現(xiàn)系統(tǒng)浮力自動調(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, 單個重塊質(zhì)量均勻; 布放后, 系統(tǒng)通過當前深度和預置深度(定深帶)相比較, 當系統(tǒng)超過預置深度并處于下沉狀態(tài)時, 雷體處于負浮力狀態(tài), 系統(tǒng)通過內(nèi)部設置的拋載機構卸掉部分重塊, 以減小雷體重量, 使系統(tǒng)改變不斷下沉狀態(tài), 并回到預置深度上; 當系統(tǒng)超過預置深度處于上浮狀態(tài)時, 雷體處于正浮力狀態(tài), 系統(tǒng)通過內(nèi)部設置的注水閥門, 向雷體內(nèi)部水箱注水, 以增加雷體重量, 達到降低系統(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, 反應時間快, 自身噪音小, 能夠滿足潛艇防御來襲魚雷的使用要求。

2 結束語

本文提出了懸浮式反魚雷水雷的設計構想, 懸浮式反魚雷水雷采用“以靜制動”的設計思想, 在來襲魚雷與潛艇之間釋放水雷懸浮待機, 以硬殺傷方式對抗來襲魚雷。其在工作機理上繼承了水雷, 特別是漂雷的技術特性, 應用了現(xiàn)代水雷目標探測識別的通用模式, 對高速小目標準確判斷后, 給予目標硬殺傷。作為潛艇防御體系的最后一道屏障, 在其他反魚雷防御系統(tǒng)被敵方來襲魚雷逐層突破防線后, 懸浮式反魚雷水雷能夠快速反應、快速作戰(zhàn)成為潛艇生命力的有力保障。

[1] 陳春玉, 張靜遠, 王明洲．反魚雷技術[M]．北京: 國防工業(yè)出版社, 2006.

[2] 萬力．對付魚雷的新武器——美國反魚雷魚雷[J]. 現(xiàn)代兵器, 2001(8): 21-22.

[3] 錢東, 張少悟．魚雷防御技術的發(fā)展與展望[J]．魚雷技術, 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．反魚雷魚雷毀傷效果計算分析[J]. 魚雷技術, 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, 主要研究方向為魚、水雷與發(fā)射裝置.

(責任編輯: 陳 曦)