По мнению зарубежных специалистов, успех борьбы с подводными лодками будет зависеть прежде всего от своевременного обнаружения лодок, классификации и определения их местоположения. Решение этих задач возлагается главным образом на гидроакустические средства, которые по сравнению с неакустическими обладают рядом преимуществ:
- большой дальностью действия;
- сравнительно высокой точностью определения координат обнаруженных подводных целей;
- возможностью автоматизации процесса обработки полученных данных.
Наибольшее распространение гидроакустические средства получили в ВМС США, Франции, Великобритании, Канады и Японии.
Гидроакустические средства подводных лодок
С начала 70-х годов на вооружении американских атомных торпедных подводных лодок типов «Пермит» и «Стёрджен» состоит комплексная гидроакустическая система AN/BQQ-2, применяющаяся в системе ПЛУРО «Саброк» при стрельбе на дальностях до 55 км. В её состав входят гидроакустические станции (ГАС) AN/BQS-6A и -6В, шумопеленгаторная станция (ШПС) AN/BQR-7, станция классификации целей AN/BQQ-3, вычислители-индикаторы AN/BQA-3A и -3В, ШПС определения координат пассивным методом AN/BQG-2 и -4, записывающе-анализируюшая аппаратура AN/BQH-2 и станция звукоподводной связи (ЗПС) AN/BQA-2.
Станция типа AN/BQS-6 работает в режимах эхо- и шумопеленгования. Приёмоизлучающая акустическая антенна ГАС этого типа, расположенная в носовой части корпуса подводной лодки, выполнена в виде сферы диаметром около 4,5 м и состоит из 1245 пьезокерамическях элементов (рис. 1). При работе станции в режиме эхопеленгования антенна обеспечивает всенаправленное излучение акустической энергии в горизонтальной плоскости или остронаправленное излучение с электронным сканированием акустического луча по горизонту и углу места для обнаружения целей и выдачи точных данных целеуказания в систему ПЛУРО «Саброк». По данным зарубежной печати, в режиме шумопеленгования (при благоприятных гидрологических условиях) станция типа AN/BQS-6 обнаруживает подводные лодки на дальностях 55—220 км.
Рис. 1. Приёмоизлучаюшая акустическая антенна ГАС AN/BQS-6
При работе станция может использовать эффекты поверхностного и донного отражения акустических лучей.
Приёмная антенна ШПС AN/BQR-7 обеспечивает пеленгование подводных лодок. Она набрана из 156 гидрофонов, расположенных тремя параллельными рядами протяженностью около 15 м по каждому борту.
Антенны ГАС типа AN/BQS-6 и ШПС AN/BQR-7 занимают значительную часть объема первого отсека.
ГАС классификации целей AN/BQQ-3 предназначена для анализа низкочастотных составляющих шумов, создаваемых подводными лодками. Для классификации обнаруженных целей шумы, предварительно записанные на магнитную ленту, анализируются по характерным признакам их спектральных составляющих. По мнению американских специалистов, появление на вооружении ПЛА аппаратуры AN/BQQ-3 — значительный шаг на пути автоматизации процессов классификации целей.
Вычислитель-индикатор AN/BQA-3 обрабатывает данные обнаружения подводных целей (пеленг, дальность), поступающие от ГАС типа AN/BQS-6, рассчитывает курс, скорость хода, величину изменения расстояния и пеленга и выдает данные в ЭВМ прибора управления стрельбой Мк113 системы ПЛУРО «Саброк».
Станция ЗПС AN/BQA-2 с кодирующей аппаратурой, входящая в состав системы AN/BQQ-2, обеспечивает скрытую связь между подводными лодками на дальностях до 20 км.
Приемные антенны ШПС типа AN/BQG-2 разнесены по корпусу подводной лодки, что позволяет использовать метод фазового сдвига для определения элементов движения цели.
Как сообщает зарубежная печать, система AN/BQQ-2 постоянно модернизируется. Входящие в неё ГАС типа AN/BQS-6 в настоящее время заменяются станциями AN/BQS-11, -12 и -13, в которых широко используются твердотельные элементы. Эти станции более надежны в работе и удобны в эксплуатации. Подверглась модернизации и ШПС AN/BQR-7. К ней добавлено цифровое устройство управления многолучевой диаграммой направленности, которое, по мнению американских военно-морских специалистов, улучшает разрешающую способность и повышает дальность действия ШПС за счёт формирования более узкой приёмной диаграммы направленности. Иностранные специалисты полагают, что это устройство обеспечит обнаружение подводных лодок на дальностях около 160 км и позволит классифицировать неопознанные подводные лодки. Расположение акустических антенн станций системы AN/BQQ-2 на подводной лодке показано на рис. 2.
Рис. 2. Расположение акустических антенн станций системы АN/ВQQ-2 на подводной лодке: 1 — гидрофоны ГАС классификации целей AN/BQQ-3; 2 — антенна ГАС AN/BQS-6; 3 — антенна ШПС AN/BQR-7
В связи со строительством подводных лодок типа «Лос-Анджелес» (скорость хода 40 узлов, глубина погружения 550 м) и системы «Трайдент» в США создается новая комплексная гидроакустическая система AN/BQQ-5. По данным зарубежной печати, в неё войдут модернизированная ГАС AN/BQS-13 с устройством DNA и ГАС AN/BQS-14. Первая ГАС обладает увеличенной скоростью обзора подводного пространства, что позволит командиру подводном лодки оперативнее получать информацию об обнаруженных целях и принимать решение на использование оружия.
Устройство DNA включает ЭВМ предназначенную для формирования многолучевой диаграммы направленности, узкополосное устройство обработки сигналов и устройство, увеличивающее скорость обзора подводного пространства. Ожидается, что устройством DNA будут оснащены ГАС, ранее установленные на подводных лодках типов «Пермит» и «Стёрджен».
По сведениям иностранной прессы, в 1970 году в США для ПЛАРБ разработана новая комплексная гидроакустическая система (SSBN Unique Sonar System). Она включает буксируемую ШПС AN/BQR-15, ШПС AN/BQR-19, а также ГАС AN/BQS-4 с цифровым устройством для управления многолучевой диаграммой направленности. Буксируемая ШПС AN/BQR-15 может обнаруживать подводные лодкb под слоем температурного скачка в кормовом секторе обзора.
Для атомных торпедных подводных лодок в США создана также комплексная система STASS, в которую входит аппаратура сбора разведывательных данных AN/BQH-4.
В ВМС Франции на вооружении дизельных подводных лодок типа «Дафнэ» состоят ГАС DUUA-l, DUUA-2A и ШПС DUUX-2.
ГАС DUUA 1 (модификации А, В и С) фирмы «Алкатель» предназначена для обнаружения подводных лодок противника и выдачи данных целеуказания на дальностях до 6 км, а также для звукоподводной связи. Станция работает в диапазоне частот 2 — 40 кГц, длительность импульса 8,2 или 150 мс. Ее модифицированные варианты отличаются в основном составом комплектующих блоков.
ГАС DUUA-2A может устанавливаться на подводные лодки водоизмещением до 1200 т. В активном режиме (рабочая частота 8,4 кГц) станция обеспечивает обнаружение, определение координат целей (на дальностях до 24 км), звукоподводную связь и навигацию при плавании на больших глубинах. Станция DUUA-2A может излучать частотно-модулированные импульсы различной длительности (30, 300 или 500 мс), что является её характерной особенностью.
ШПС DUUX-2 имеет модификации А, В и С; станцией третьей модификации оснащены также подводные лодки ВМС ФРГ. Приемная антенна ШПС DUUX-2 состоит из трёх групп гидрофонов, смонтированных по обводам корпуса подводной лодки. Это позволяет методом сравнения фаз сигналов, принятых гидрофонами разных групп (рабочие частоты 5, 7, 12 и 18 кГц), измерять дальность до обнаруженных целей и определять их местоположение на расстоянии до 30 км ±10% при точности пеленгования ±1,5°.
Французская ШПС фирмы «Томсон-CSF», предназначенная для обнаружения и определения местоположения подводных лодок и надводных кораблей, относится к числу перспективных. Она может использоваться совместно со станциями, работающими в активном и пассивном режимах, и с приборами управления торпедной стрельбой. В этой ШПС для обработки сигналов применено цифровое вычислительное устройство.
В ВМС Италии малые подводные лодки типа «Тоти» оснащены комплексной гидроакустической системой IP-64. Её планируют установить на две новые подводные лодки, находящиеся в постройке. Эта система предназначена для обнаружения целей, определения их местоположения и выдачи данных для атаки. В неё входят ГАС с акустической антенной (смонтирована в носовой части корпуса подводной лодки) и ШПС. Поиск и обнаружение целей осуществляются главным образом шумопеленгаторной станцией, в которой сигналы обрабатываются корреляционным методом. После обнаружения в направлении цели излучается одиночный импульс, позволяющий измерить дальность до цели и относительную её скорость.
ШПС может также использоваться с акустическим дальномером MD-64, измеряющим в пассивном режиме дальности до обнаруженных источников звука. Для этого применяется метод сравнения времени задержки звуковых волн, принимаемых гремя группами гидрофонов. Каждый гидрофон имеет ряд элементов, сфазированных в горизонтальной плоскости. Дальномер MD-64 работает автоматически, после определения направления на источник шума аппаратура синхронизируется и непрерывно измеряет пеленг и дальность, отображаемые графически на записывающем устройстве.
Гидроакустические средства надводных кораблей
На кораблях ВМС стран НАТО, как об этом сообщает зарубежная печать, наибольшее распространение получили станции американского, английского, французского и канадского производства.
Корабли ВМС США (авианосцы типа «Америка» и «Джон Ф. Кеннеди», противолодочные авианосцы типа «Эссекс», крейсера УРО «Лонг Бич», «Олбани», «Галвестон», атомный крейсер УРО «Бейнбридж», крейсер УРО «Леги», эскадренные миноносцы УРО типов «Кунц» и «Чарлз Ф. Адамс», эскадренные миноносцы типа «Форрест Шерман») оснащены ГАС AN/SQS-23, используемой в системе ПЛУРО «Асрок». Предполагалось оснастить этой станцией 190 кораблей. После модернизации в 1971 году станция получила обозначение AN/SQQ-23 PAIR. В ней применены микроэлектронные схемы, модульные конструкции, сигналы обрабатываются цифровыми методами. Ею планируется оснастить находящиеся в постройке фрегаты типа PF ВМС США. Размещение основных компонентов станции на эскадренном миноносце показано на рис. 3.
Рис. 3 Схема размещения компонентов гидроакустической станции AN/SQQ-23 PAIR на эскадренном миноносце: 1 — боевой информационный пост; 2 — отсек гидроакустического оборудования; 3 — акустическая антенна станции AN/SQS-23; 4 — гидрофонная решётка носового сектора наблюдения; 5 — гидрофонная решётка кормового сектора наблюдения; 6 — гидроакустическая рубка
Атомные крейсера УРО типа «Вирджиния», «Калифорния», «Тракстан», крейсера УРО типа «Белкнап», эскадренные миноносцы типа «Спрюенс» и корабли других типов ВМС США оснащены более совершенной ГАС AN/SQS-26 (модификации АХ, ВХ, СХ). Эта станция, принятая на вооружение в начале 70-годов, непрерывно совершенствуется. Её стоимость возросла уже на 79%. Работы по модернизации решено продолжать до 1977 года. Станция AN/SQS-26 обеспечивает стрельбу ПЛУР «Асрок», торпедами и бомбометание, при работе используются прямые каналы распространения акустической энергии, зоны конвергенции и эффект донного отраження. По данным зарубежной печати, дальность действия станции в активном режиме около 30 км, а при использовании зон конвергенции 55—60 км.
В акустической антенне ГАС AN/SQS-26, помещенной в специальный бульбообразный обтекатель под форштевнем корабля, 576 элементов. Считается, что такая конструкция позволяет увеличить дальность действия ГАС за счет снижения собственных помех, уменьшить сопротивление движению корабля и повысить скорость поиска целей.
Электронное оборудование станции AN/SQS-26 размещено в 37 шкафах и по общему весу в три раза превосходит вес оборудования станции AN/SQQ-23.
Наиболее современными станциями, состоящими на вооружении кораблей ВМС Великобритании, считаются ГАС MS26, 27 и 32, разработанные фирмой «Плесси».
ГАС MS26 создана для кораблей водоизмещением до 150 т, а ГАС MS27 — 750 т. Хотя расчётная дальность их действия 7 км, практическая дальность даже при благоприятных гидрологических условиях, как полагают, не превышает 4,5 км. В состав этих станций входят передатчик, пульт управления гидроакустика, доплеровский и секторный приемники и вспомогательные блоки. Передатчик с блоком питания весит 172 кг, акустическая антенна с обтекателем — 2130 кг.
Станция MS32 обеспечивает обнаружение, классификацию подводных целей и выдачу данных противолодочным системам оружия. Её акустическая антенна и электронное оборудование, в котором широко применяются твердотельные элементы, весят по 2000 кг.
В 60-х годах в США, Франции, Канаде, а несколько позже и в Великобритании стали проектировать буксируемые ГАС и ШПС с переменной глубиной погружения акустической антенны для обнаружения подводных лодок под слоем температурного скачка. В результате появились станции AN/SQS-35, -36 и -38, AN/SQR-13 и -14; (США), DUBV-43 (Франция), AN/SQS-507 (Канада), 199 (Великобритания) и другие. По мнению зарубежных специалистов, у этих ГАС низкий уровень шума и они обладают большими возможностями обнаружения подводных целей. В США разрабатываются перспективные корабельные буксируемые системы TASS и TACTLASS.
В станциях AN/SQS-35 и -36 используются миниатюрные электровакуумные приборы, а в AN/SQS-38 — твердотельные элементы. AN/SQS-36 рассчитана для обнаружения подводных лодок в глубоководных районах, a AN/SQS-38 в мелководных. Внешний вид буксируемого корпуса станции AN/SQS-35V показан на рис. 4.
Рис. 4 Внешний вид буксируемого корпуса ГАС AN/SQS-35V (вид с кормы)
Станция AN/SQR-13 принята на вооружение кораблей ВМС США в 1971 году. Ее антенна имеет три гидрофона, позволяющие в пассивном режиме определять дальность до обнаруженной цели и пеленг на неё.
В 1972 году разработана буксируемая ШПС AN/SQR-14A ITASS (Interim Towed Array Sonar System). В настоящее время она испытывается в морских условиях.
ГАС DUBV-43 фирмы «Алкатель», состоящая на вооружении французских эскадренных миноносцев, является прототипом станции DUBV-24C. Её акустическая антенна буксируется кораблем на удалении до 250 м. от кормы на скорости хода 4 — 24 узла, обнаруживая цели на расстоянии до 25 км. При этом глубина буксировки антенны может изменяться в пределах 10 — 200 м. Антенна (диаметр 1 м, высота 1,2 м) размещена в буксируемом корпусе (длина 5,5 м, ширина 1,7 м, вес 7,75 т в погруженном положении). Конструкция антенны обеспечивает излучение сигналов мощностью до 96 кВт на больших глубинах. DUBV-43 может использоваться самостоятельно и совместно с ГАС IXJBV-23, имеющей подкильную антенну для обнаружения целей и выдачи необходимых данных для их атаки.
Канадская буксируемая ГАС AN/SQS-507 разработана для экспериментальных противолодочных катеров на подводных крыльях «Брас д’Ор». Она предназначена для обнаружения и слежения за целями на больших скоростях хода (до 60 узлов) и обеспечения торпедной атаки. Работы по её созданию были начаты в 1963 году, а в 1968 году фирма-разработчик передала оборудование станции своим ВМС.
Английская ГАС 199 состоит на вооружении противолодочных кораблей ВМС Великобритании и Австралии.