悬浮式反鱼雷水雷设计构想

周 杰, 高洪林, 王新华



悬浮式反鱼雷水雷设计构想

周 杰, 高洪林, 王新华

(海军潜艇学院 战略导弹与水中兵器系, 山东 青岛, 266044)

为了增加潜艇防御来袭鱼雷手段, 提高潜艇的生存概率, 提出了悬浮式反鱼雷水雷的设计构想, 阐述了悬浮式反鱼雷水雷的基本原理, 设计了系统总体结构, 在此基础上说明了引信和悬浮机构的详细设计原理, 并对水雷的动作半径进行了计算分析。悬浮式反鱼雷水雷可以成为潜艇防御来袭鱼雷的有力武器, 为提高潜艇生命力提供有力保障。

反鱼雷水雷; 设计构想; 引信; 悬浮机构; 动作半径

0 引言

随着现代鱼雷性能的提高, 鱼雷在反潜作战中给潜艇带来的威胁也越来越大。潜艇加强自身的防御, 注重反鱼雷武器技术装备的发展就显得极为重要, 其反鱼雷攻击能力的强弱直接关系到潜艇的存亡, 更关系到战略利益的成败。为了消除这种日益增长的威胁, 保持潜艇生命力, 最大限度发挥潜艇的作战效能, 各国军事科技人员及防务专家都在积极地研究和探索各种反鱼雷技术,竞相发展了各种反鱼雷装备和反鱼雷武器, 使反鱼雷武器装备技术得到了迅速的发展。

目前, 世界各国潜艇装备的反鱼雷手段归纳起来可分为两大类: 软杀伤武器和硬杀伤武器[1]。

软杀伤武器主要依靠诱骗、干扰鱼雷, 使鱼雷丢失目标。现代鱼雷普遍采用的反诱骗对抗技术, 使鱼雷的智能化程度和抗欺骗、抗干扰能力得到极大的提高。潜艇仅仅依靠软杀伤手段已不能适应未来潜艇对抗鱼雷攻击、有效保持自身生命力的要求。为此, 各海军强国研究开发的反鱼雷防御系统中均考虑采用硬杀伤手段对抗来袭鱼雷的攻击, 硬杀伤武器的研制已成为潜艇对抗鱼雷攻击的有效手段, 也是未来发展的重点方向[2]。硬杀伤式反鱼雷武器的最终目的就是拦截来袭鱼雷, 摧毁或使其失去自动导引攻击能力[3]。反鱼雷水雷正是硬杀伤武器的一种。反鱼雷水雷可以有效规避研制反鱼雷鱼雷的技术难点, 实现以静制动, 有效毁伤来袭鱼雷, 确保潜艇安全。

1 悬浮式反鱼雷水雷原理

悬浮式反鱼雷水雷主要是利用定深漂雷在预定深度漂行原理, 加装非触发声引信, 其非触发引信在水下的动作区域为球面空间。当潜艇发现来袭鱼雷对潜艇形成尾追攻击态势后, 将潜用悬浮式反鱼雷水雷布放于来袭鱼雷攻击航路上定深悬浮待机, 在来袭鱼雷航向前垂直面形成遮拦屏障。当来袭鱼雷进入屏障时引信动作水雷爆炸, 利用爆炸冲击波破坏鱼雷探测声基阵, 使鱼雷自导系统“制聋”, 失去继续引导攻击潜艇的能力, 或者直接毁伤鱼雷, 使其丧失航行能力。

悬浮式反鱼雷水雷系统具有自动定深、水平悬浮、目标探测识别、近炸攻击等智能化水雷功能。当潜艇或水面舰艇遭遇鱼雷攻击时, 向鱼雷来袭方向发射该武器系统。悬浮式反鱼雷水雷由潜艇尾部或侧面的发射管潜布发射, 在布雷平台后方、侧向以及下方(即敌方来袭鱼雷前方预定水深)形成水雷障碍立体全方位防御体系网, 以拦截来袭鱼雷, 使敌方来袭鱼雷损坏或失去作战能力, 达到保护潜艇免遭致命打击的目的。

悬浮式反鱼雷水雷设计方案的系统组成如图1所示。该系统主要由浮力调节装置、控制中心、主/被动声目标探测系统、起爆引信和主装药等分系统组成。该系统的工作过程是, 水雷经过小型化设计后采用潜艇尾部气幕弹发射装置发射离艇。水雷预先装填在发射装置中, 采用压缩空气直接推动水雷发射, 这种布放方式可以保证水雷的发射速度, 缩短响应时间。水雷发射后, 在发射惯性作用下, 水平滑行一段距离, 在此过程中, 解除整个武器系统的安全保险, 控制中心开始上电工作; 系统以接近零浮力状态在水下定深带上悬浮, 并通过浮力调节装置调节因环境海水密度、外界干扰等因素带来的浮力变化, 实现系统的定深控制; 安全定时结束后, 安装在雷体前后的被动声换能器开始工作, 目标探测识别系统快速进入值更战斗状态, 对目标进行定位识别, 并计算目标的相对距离, 判断打击目标是否进入悬浮式反鱼雷水雷的近炸引信作用距离; 而控制中心得到目标探测识别系统探测到的打击目标信息后, 给出起爆点火指令, 水雷起爆战斗部主装药, 依靠爆炸冲击波破坏敌方来袭鱼雷的雷体, 或者摧毁鱼雷雷头传感器, 使其失去战斗力。

图1 悬浮式反鱼雷水雷系统结构图

悬浮式反鱼雷水雷各项技术可在现有水雷技术的基础上进行改进获得, 其中最为关键的是水雷引信技术。由于来袭鱼雷速度较快, 且目标较小, 悬浮式反鱼雷水雷的引信必须具有较高的目标识别能力和很短的反应时间。引信宜采用动声引信, 其工作原理是利用来袭鱼雷辐射噪声或主动搜索脉冲信号的声压幅值随时间的变化率而动作的被动声引信[4]。图2为来袭鱼雷辐射噪声的通过特性(纵坐标为噪声幅度)示意图; 图3为来袭鱼雷辐射声压幅值随时间变化率(纵坐标Δ为噪声变化率)示意图, 该变化率反映了来袭鱼雷辐射噪声声压与传感器距离变化的改变程度。从图2和图3可以发现, 当接收的信号幅度发生变化时, 变化率也在变化, 在声压幅度最大时, 其变化率的幅值为零。由此特点, 动声引信适合作为值更引信, 当引信刚能检测到目标信号时, 动声引信能够输出较大值, 发现远处目标。另外, 动声引信的2个极值在一定程度上指示了水雷的破坏范围, 动声引信的零值表征了水雷的正横时刻, 使引信具备了动作区域性。

图2 鱼雷辐射噪声特性示意图

图3 鱼雷辐射噪声值随时间变化率示意图

综上所述, 只要是来袭鱼雷与悬浮式反鱼雷水雷互相接近时, 悬浮式反鱼雷水雷声引信接收器接收到的声波频率就高于原频率; 互相远离时接收到的声波频率就低于原频率。这样, 利用声波频率的变化率对来袭鱼雷进行检测可以达到很好的检测判别效果。

除引信技术之外, 稳定悬浮系统也关系到反鱼雷水雷能否迅速达到指定深度, 并保持较为精确的悬浮状态。为使悬浮式反鱼雷水雷系统在不同海域的不同海水密度条件下稳定悬浮, 可采取目前较为成熟的抛载注水调节技术实现系统浮力自动调节的功能。

抛载注水调节的基本原理: 布放前, 系统处于接近零浮力状态, 内部携带有一定数量组成的重块组, 单个重块质量均匀; 布放后, 系统通过当前深度和预置深度(定深带)相比较, 当系统超过预置深度并处于下沉状态时, 雷体处于负浮力状态, 系统通过内部设置的抛载机构卸掉部分重块, 以减小雷体重量, 使系统改变不断下沉状态, 并回到预置深度上; 当系统超过预置深度处于上浮状态时, 雷体处于正浮力状态, 系统通过内部设置的注水阀门, 向雷体内部水箱注水, 以增加雷体重量, 达到降低系统剩余浮力, 使系统改变不断上浮状态, 并回到预置深度上。

抛载注水调节装置总体质量及占用空间较小, 适用水深范围大, 反应时间快, 自身噪音小, 能够满足潜艇防御来袭鱼雷的使用要求。

2 结束语

本文提出了悬浮式反鱼雷水雷的设计构想, 悬浮式反鱼雷水雷采用“以静制动”的设计思想, 在来袭鱼雷与潜艇之间释放水雷悬浮待机, 以硬杀伤方式对抗来袭鱼雷。其在工作机理上继承了水雷, 特别是漂雷的技术特性, 应用了现代水雷目标探测识别的通用模式, 对高速小目标准确判断后, 给予目标硬杀伤。作为潜艇防御体系的最后一道屏障, 在其他反鱼雷防御系统被敌方来袭鱼雷逐层突破防线后, 悬浮式反鱼雷水雷能够快速反应、快速作战成为潜艇生命力的有力保障。

[1] 陈春玉, 张静远, 王明洲．反鱼雷技术[M]．北京: 国防工业出版社, 2006.

[2] 万力．对付鱼雷的新武器——美国反鱼雷鱼雷[J]. 现代兵器, 2001(8): 21-22.

[3] 钱东, 张少悟．鱼雷防御技术的发展与展望[J]．鱼雷技术, 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] 刘晓欧, 尹韶平, 高山．反鱼雷鱼雷毁伤效果计算分析[J]. 鱼雷技术, 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, 讲师, 主要研究方向为鱼、水雷与发射装置.

(责任编辑: 陈 曦)