导航历史溯源
2015-07-09
从人类发明船艇以来,导航就成为了一个永恒的话题——你的船要朝什么方向行驶?怎么走才最快捷、最安全?在什么时间到达什么位置?这一切的问题都有赖于导航。自从船艇用于战争目的之后,尤其是鱼雷、导弹装备舰艇以后,这一问题就更显突出了。可以这样讲,舰艇导航的精确与否决定海上战争的胜利。
现代军用舰艇导航的总体要求是可靠、连续和准确。顾名思义,可靠是指导航仪器设备要质量好、不出毛病。连续是指导航仪器要能实时、不间断地提供导航信息。准确是指导航设备提供的信息精度要高、时间要准。当然这也要根据导航信息平台所执行的任务和所面对的客观条件而定。对军用舰艇来讲,实施火炮、鱼雷攻击任务的舰艇导航信息的质量可差一点。对于发射舰载(艇载)导弹的舰艇来讲,导航信息的质量就要求得高。如果有一艘战略导弹核潜艇要发射洲际导弹,那它所需要的导航信息则是最高的,否则就会“失之毫厘,谬以千里”了。对海上航行的舰船,一般导航精度2~3海里就能满足航行安全了。近海测量船的导航精度要求在10米以内,对于障碍物较多的复杂海区或进出港口,导航精度一般为几米或几十米,当然对于遇难船只的定位应是一米不差才最好。
现代导航技术,大致可分为地文、天文、仪表、电子(无线电)、惯性、卫星和综合导航这几大类。
地文导航历史最悠久,它是通过对山头岛屿之类的地上目标进行观察测量,从而确定舰船所处方位。而天文导航则是古代人类对天文(主要是天上的星座)知识的基础认知达到一定程度之后才发展起来的。现代航海技能的基础是利用六分仪观测星体高度来定位,这也是古代天文导航技术的延续。
在船舶导航的技术方面,我国曾经拥有辉煌的历史,郑和下西洋、指南针的应用都在导航技术上发挥过很大作用。
近现代科学技术的发展给导航技术的发展增加了新的手段,特别是两次世界大战,尤其是近些年无线电技术、新材料和现代精密加工技术的进步,大大促进了舰艇导航技术的跨越。如大家都熟悉的美国GPS、我国的“北斗”等技术都是这方面的佼佼者。
对于潜艇而言,诸如无线电、卫星导航技术都有一个很大的不足,那就是接收导航信息时容易暴露目标。如潜艇要从水下伸出接收装置来获取导航信息,这样就失去了潜艇的隐蔽性。而潜艇的隐蔽性是其最大的作战优势,一旦失去了隐蔽优势后果不堪设想。因而,惯性导航和在其基础上发展起来的综合导航技术日益在潜艇导航上发挥越来越大的作用。
其实惯性导航的原理也不是什么高新理论。1687年牛顿力学定律奠定了惯性导航基础,1851年傅科理论确定了陀螺理论基础。
现代陀螺导航仪有液浮、静电、动调、光学、激光等许多种,利用干涉仪原子陀螺仪实现的线惯性导航仪的定位精度可达5米/海里小时,现代纳米技术的发展又成为惯性导航向微型化发展的新突破。
惯性导航是现代舰艇应用最广、发展最快的技术。它的优点是不受外界干扰、隐蔽性好,不受天候、时间、区域限制,能在地球各海域长时间提供多种导航信息。一句话,惯导技术是一种完全自主的导航手段,不依赖任何外界信息,所以不受任何干扰,就是“走自己的路,让别人说去吧”!这一点对于潜艇尤其是可在水下长时间活动的核潜艇尤其有重大作用。
当然惯导技术也不是没有缺点,它在正常工作之前需要一定的启动和准备时间,它的定位误差会随着时间的增加而加大,需要经常进行调整校对。惯性导航设备结构复杂、精密,制造难度很大,而且发达国家对诸如此类的技术出口控制得很严格,要获得先进的惯导技术必须立足国内。
对于一艘现代化舰艇来讲,在航行、作战或执行各种任务时,可能会遇到各种外界信息的干扰,所以必须具备除惯导之外的其它现代化的导航方法,如无线电、测天、重磁、测速、测深等多种导航手段。这些导航手段和惯导技术融合在一起,从而构成了现代舰艇(船)上一个庞大精密复杂的导航系统,成为名符其实的舰艇神经中枢和大脑。