Der Kampfeinsatz von U-Booten und anderen Unterwasserfahrzeugen richtet sich nach ihrer Qualität, wie zum Beispiel der Geheimhaltung von Handlungen für den angegriffenen Feind. Die aquatische Umgebung, in deren Tiefe die PA betrieben wird, begrenzt die Detektionsentfernung mittels Funk und optischer Ortung auf einen Wert von mehreren zehn Metern. Andererseits ermöglicht die hohe Schallausbreitungsgeschwindigkeit im Wasser von 1,5 km / s den Einsatz von Lärmpeilung und Echoortung. Wasser ist auch durchlässig für die magnetische Komponente der elektromagnetischen Strahlung, die sich mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km / s ausbreitet.
Zusätzliche Demaskierungsfaktoren von PA sind:
- vom Propeller (Propeller oder Wasserwerfer) erzeugter Nachlauf (Luft-Wasser-Plume) in der oberflächennahen Wasserschicht oder in tiefen Schichten bei Kavitation an den Propellerblättern;
- die chemische Spur aus den Abgasen der PA-Wärmekraftmaschine;
- thermischer Fußabdruck, der durch die Abfuhr von Wärme aus dem PA-Kraftwerk in die aquatische Umgebung entsteht;
- Strahlungsfußabdruck, der von PA bei Kernkraftwerken hinterlassen wird;
- Oberflächenwellenbildung im Zusammenhang mit der Bewegung von Wassermassen während der Bewegung des PA.
Optischer Standort
Trotz des begrenzten Erfassungsabstandes hat die optische Ortung ihre Anwendung in den Gewässern tropischer Meere mit hoher Wasserdurchlässigkeit bei niedrigen Wellen und geringen Tiefen gefunden. Optische Ortungsgeräte in Form von hochauflösenden Kameras im Infrarot- und sichtbaren Bereich sind an Bord von Flugzeugen, Hubschraubern und UAVs installiert, komplett mit Hochleistungs-Suchscheinwerfern und Laser-Ortungsgeräten. Die Schwadbreite erreicht 500 Meter, die Sichttiefe bei günstigen Bedingungen beträgt 100 Meter.
Radar wird verwendet, um über der Wasseroberfläche erhabene Periskope, Antennen, Lufteinlässe und die PA selbst auf der Oberfläche zu erkennen. Die Erfassungsreichweite eines an Bord eines Flugzeugträgers installierten Radars wird durch die Flughöhe des Trägers bestimmt und reicht von mehreren zehn (einziehbare PA-Geräte) bis zu mehreren hundert (PA selbst) Kilometern. Bei der Verwendung von strahlentransparenten Strukturmaterialien und Tarnkappenbeschichtungen in versenkbaren PA-Geräten reduziert sich die Erfassungsreichweite um mehr als eine Größenordnung.
Ein weiteres Verfahren des Radarverfahrens zur Detektion versunkener Flugzeuge ist die Fixierung von Schleppwellen auf der Meeresoberfläche, die bei der hydrodynamischen Einwirkung des PA-Rumpfes und der Antriebseinheit auf die Wassersäule erzeugt werden. Dieser Prozess kann über einen großen Bereich der Wasserfläche sowohl von Flugzeug- als auch von Satellitenradarträgern beobachtet werden, die mit spezialisierten Hard- und Softwarewerkzeugen ausgestattet sind, um die schwache Entlastung des PA-Nachlaufs vor dem Hintergrund von Störungen durch Windwellen und Wellenbildung zu unterscheiden von Überwasserschiffen und der Küste. Wake Waves werden jedoch nur dann unterscheidbar, wenn sich die PA bei ruhigem Wetter in geringer Tiefe bewegt.
Zusätzliche Demaskierungsfaktoren in Form von Nachlauf, thermischen, chemischen und Strahlungsspuren werden hauptsächlich verwendet, um die PA zu verfolgen, um ihre Bewegung verdeckt zu kontrollieren (ohne die hydroakustische Kontaktlinie zu erreichen) oder um einen Torpedoangriff aus den hinteren Kurswinkeln von. zu erzeugen die angegriffene PA. Die relativ geringe Spurweite in Kombination mit dem richtungsabhängigen Manövrieren der PA zwingt den Verfolger, sich mit einer doppelten Geschwindigkeit der PA auf einer Zickzack-Trajektorie zu bewegen, was die Detektionsentfernung des Verfolgers selbst aufgrund der höheren Geräuschentwicklung erhöht und verlassen Sie den hinteren Schattenbereich der PA. Diesbezüglich ist die Bewegung entlang der Strecke temporär, um die Distanz des hydroakustischen Kontakts mit der PA zu erreichen, was es unter anderem ermöglicht, das Ziel nach dem Kriterium Freund / Feind und dem Typ des Unterwasserfahrzeugs zu qualifizieren.
Magnetometrische Methode
Eine effektive Methode zur Erkennung von PA ist die Magnetometrie, die unabhängig vom Zustand der Meeresoberfläche (Wellen, Eis), der Tiefe und Hydrologie des Wasserbereichs, der Bodentopographie und der Intensität der Navigation funktioniert. Die Verwendung diamagnetischer Baumaterialien bei der Konstruktion der PA ermöglicht nur eine Verringerung der Erfassungsentfernung, da die Zusammensetzung des Kraftwerks, der Antriebseinheit und der PA-Ausrüstung notwendigerweise Stahlteile und elektrische Produkte umfasst. Darüber hinaus akkumulieren Propeller, Wasserstrahl-Laufrad und der PA-Körper (unabhängig vom Konstruktionsmaterial) in Bewegung statische elektrische Ladungen an sich selbst, die ein sekundäres Magnetfeld erzeugen.
Fortschrittliche Magnetometer sind mit supraleitenden SQUID-Sensoren, kryogenen Dewars zum Speichern von flüssigem Stickstoff (ähnlich dem Javelin ATGM) und kompakten Kühlschränken zum Halten von Stickstoff in flüssigem Zustand ausgestattet.
Die vorhandenen Magnetometer haben einen Erfassungsbereich eines Atom-U-Bootes mit einem Stahlrumpf in Höhe von 1 km. Fortschrittliche Magnetometer erkennen Atom-U-Boote mit einem Stahlrumpf in einer Entfernung von 5 km. Atom-U-Boot mit Titanrumpf - in einer Reichweite von 2,5 km. Zusätzlich zum Rumpfmaterial ist die magnetische Feldstärke direkt proportional zur Verschiebung der PA, daher hat das kleine Unterwasserfahrzeug vom Typ Poseidon mit Titanrumpf 700 mal weniger Magnetfeld als das Yasen-U-Boot mit Stahlrumpf. und dementsprechend ein kleinerer Erfassungsbereich.
Die Hauptträger von Magnetometern sind U-Boot-Abwehrflugzeuge der Basisluftfahrt; um die Empfindlichkeit zu erhöhen, werden die Magnetometersensoren im Rumpfheckvorsprung platziert. Um die Detektionstiefe der PA zu erhöhen und den Suchbereich zu erweitern, fliegen U-Boot-Abwehrflugzeuge in einer Höhe von 100 Metern oder weniger über der Meeresoberfläche. Oberflächenträger verwenden eine gezogene Version von Magnetometern, Unterwasserträger verwenden eine Bordversion mit Kompensation des eigenen Magnetfelds des Trägers.
Neben der Reichweitenbegrenzung weist das magnetometrische Detektionsverfahren auch eine Begrenzung in der Größe der Bewegungsgeschwindigkeit des PA auf - stehende Unterwasserobjekte werden aufgrund des Fehlens eines Gradienten des eigenen Magnetfelds nur als Anomalien der erkannt Erdmagnetfeld und erfordern eine nachträgliche Klassifizierung mittels Hydroakustik. Beim Einsatz von Magnetometern in Torpedo-/Anti-Torpedo-Homing-Systemen gibt es aufgrund der umgekehrten Reihenfolge der Zielerkennung und -klassifizierung bei einem Torpedo-/Anti-Torpedo-Angriff keine Geschwindigkeitsbegrenzung.
Hydroakustische Methode
Die gebräuchlichste Methode zur Detektion von PA ist die Hydroakustik, die die passive Peilung von PA-Eigenrauschen und die aktive Echoortung der aquatischen Umgebung durch gerichtete Abstrahlung von Schallwellen und den Empfang reflektierter Signale umfasst. Die Hydroakustik nutzt das gesamte Spektrum der Schallwellen - Infraschallschwingungen mit einer Frequenz von 1 bis 20 Hz, hörbare Schwingungen mit einer Frequenz von 20 Hz bis 20 KHz und Ultraschallschwingungen von 20 KHz bis mehreren hundert KHz.
Hydroakustische Transceiver umfassen konforme, sphärische, zylindrische, planare und lineare Antennen, die aus einer Vielzahl von Hydrophonen in dreidimensionalen Baugruppen zusammengesetzt sind, aktive phasengesteuerte Arrays und Antennenfelder, die mit speziellen Hardware- und Softwaregeräten verbunden sind, die Rauschfeldhören, Echoortungsimpulserzeugung und reflektierten Empfang ermöglichen Signale. Antennen sowie Hard- und Softwaregeräte werden zu hydroakustischen Stationen (GAS) zusammengefasst.
Empfangs- und Sendemodule von hydroakustischen Antennen bestehen aus folgenden Materialien:
- polykristalline Piezokeramiken, hauptsächlich Bleizirkonat-Titanat, modifiziert mit Strontium- und Bariumzusätzen;
- ein piezoelektrischer Film aus einem mit Thiamin modifizierten Fluorpolymer, der die Polymerstruktur auf die Beta-Phase überträgt;
- faseroptisches lasergepumptes Interferometer.
Piezokeramik bietet die höchste spezifische Leistung zur Erzeugung von Schallschwingungen, daher wird es in Sonaren mit einer kugelförmigen / zylindrischen Antenne mit erhöhter Reichweite im aktiven Strahlungsmodus verwendet, die im Bug von Seeschiffen installiert ist (in der größten Entfernung von der Antriebsvorrichtung, die Störsignale erzeugt) Geräusche) oder in einer Kapsel montiert, in die Tiefe abgesenkt und hinter dem Träger geschleppt.
Piezofluorpolymer-Folie mit geringer spezifischer Erzeugungsleistung von Schallschwingungen wird für die Herstellung von konformen Antennen verwendet, die sich direkt auf der Oberfläche des Rumpfes von Oberflächen- und Unterwasserfahrzeugen mit einfacher Krümmung befinden (um die Isotropie der hydroakustischen Eigenschaften zu gewährleisten), die für den Empfang aller Typen geeignet sind von Signalen oder zum Senden von Signalen geringer Leistung.
Das faseroptische Interferometer dient nur zum Empfangen von Signalen und besteht aus zwei Fasern, von denen eine unter Einwirkung von Schallwellen eine Kompressions-Ausdehnung erfährt und die andere als Referenzmedium zur Messung der Interferenz der Laserstrahlung in beiden Fasern dient. Aufgrund des geringen Durchmessers der Glasfaser verzerren ihre Kompressions-Expansions-Schwingungen die Beugungsfront von Schallwellen nicht (im Gegensatz zu piezoelektrischen Hydrophonen mit großen linearen Abmessungen) und ermöglichen eine genauere Positionsbestimmung von Objekten in der aquatischen Umgebung. Glasfasermodule werden verwendet, um flexible Schleppantennen und untere Linearantennen mit einer Länge von bis zu 1 km zu bilden.
Piezokeramiken werden auch in Hydrophonsensoren verwendet, deren räumliche Anordnungen Teil von schwimmenden Bojen sind, die von U-Boot-Abwehrflugzeugen ins Meer abgeworfen werden, wonach die Hydrophone an einem Kabel auf eine vorbestimmte Tiefe abgesenkt werden und in den Rauschpeilmodus mit gehen die Übertragung der gesammelten Informationen über einen Funkkanal an das Flugzeug. Um die Fläche des überwachten Wasserbereichs zu vergrößern, werden neben den schwimmenden Bojen eine Reihe von tief sitzenden Granaten abgeworfen, deren Explosionen Unterwasserobjekte hydroakustisch beleuchten. Bei der Verwendung von U-Boot-Helikoptern oder Quadrocoptern zur Suche nach Unterwasserobjekten wird eine an Bord befindliche GAS-Empfänger-Sendeantenne verwendet, die eine Matrix von piezokeramischen Elementen ist, die auf ein Kabel abgesenkt wird.
Um nicht nur den Azimut, sondern auch die Entfernung (mittels Trigonometrie-Verfahren) zu einer Unterwasserschallquelle oder reflektierten Ortungssignalen zu bestimmen, werden konforme Antennen aus Piezofluorpolymer-Folie in mehreren Abschnitten im Abstand entlang der Seite des Flugzeugs montiert.
Flexible geschleppte und untere lineare Glasfaserantennen haben trotz der relativen Billigkeit eine negative Leistungseigenschaft - aufgrund der langen Länge der Antennen-„String“erfährt sie unter der Einwirkung des ankommenden Wasserstroms Biege- und Torsionsschwingungen, und daher die Die Genauigkeit der Richtungsbestimmung zum Objekt ist im Vergleich zu Piezokeramik- und Piezofluorpolymer-Antennen mit starrem Steg um ein Vielfaches schlechter. In dieser Hinsicht werden die genauesten hydroakustischen Antennen in Form eines aus Glasfaser gewickelten Spulensatzes hergestellt und auf räumlichen Traversen in akustisch transparenten wassergefüllten zylindrischen Schalen montiert, die die Antennen vor äußeren Einflüssen von Wasserströmen schützen. Die Schalen sind fest mit unten liegenden Fundamenten verbunden und durch Stromkabel und Kommunikationsleitungen mit Küstenabwehrzentren zur U-Boot-Abwehr verbunden. Wenn auch thermoelektrische Radioisotop-Generatoren in die Schalen eingebaut werden, werden die resultierenden Geräte (autonom in Bezug auf die Stromversorgung) zur Kategorie der hydroakustischen Bodenstationen.
Moderne GAS zur Überprüfung der Unterwasserumgebung, zum Suchen und Klassifizieren von Unterwasserobjekten arbeiten im unteren Teil des Audiobereichs - von 1 Hz bis 5 KHz. Sie sind auf verschiedenen Schiffs- und Luftfahrtträgern montiert, sind Teil von Schwimmbojen und Bodenstationen, unterscheiden sich in einer Vielzahl von Formen und piezoelektrischen Materialien, Ort ihrer Installation, Leistung und Empfangs- / Emissionsmodus. Die GAS-Suche nach Minen, die Abwehr von Unterwasser-Saboteuren-Sporttauchern und die Bereitstellung einer soliden Unterwasserkommunikation arbeiten im Ultraschallbereich bei Frequenzen über 20 KHz, auch im sogenannten Sound Imaging-Modus mit Details von Objekten im Maßstab von mehreren Zentimetern. Ein typisches Beispiel für solche Geräte ist das GAS "Amphora", dessen kugelförmige Polymerantenne am vorderen oberen Ende des U-Boot-Deckhauszauns installiert ist
Befinden sich mehrere GAS an Bord oder als Teil eines stationären Systems, werden diese durch gemeinsame rechnerische Verarbeitung aktiver Standortdaten und passiver Schallpeilung zu einem einzigen hydroakustischen Komplex (GAC) zusammengefasst. Die Verarbeitungsalgorithmen sorgen für eine softwaremäßige Verstimmung des vom SAC-Träger selbst erzeugten Lärms und des externen Geräuschhintergrunds, der durch den Seeverkehr, Windwellen, Mehrfachreflexion von Schall von der Wasseroberfläche und dem Boden im Flachwasser erzeugt wird (Nachhallgeräusch).
Computergestützte Verarbeitungsalgorithmen
Die Algorithmen zur rechnerischen Verarbeitung der von der PA empfangenen Geräuschsignale basieren auf dem Prinzip der Trennung von sich zyklisch wiederholenden Geräuschen von der Rotation der Propellerblätter, dem Betrieb der Stromabnehmerbürsten des Elektromotors, dem Resonanzgeräusch der Propellerschraubengetriebe, Vibrationen durch den Betrieb von Dampfturbinen, Pumpen und anderen mechanischen Geräten. Darüber hinaus können Sie durch die Verwendung einer Datenbank mit Geräuschspektren, die für einen bestimmten Objekttyp typisch sind, Ziele nach den Merkmalen von freundlich / außerirdisch, unter Wasser / an der Oberfläche, militärisch / zivil, streikend / Mehrzweck-U-Boot, in der Luft / geschleppt / abgesenkt qualifizieren GAS usw. Bei der vorläufigen Zusammenstellung von spektralen Klang-"Porträts" einzelner PA ist es möglich, diese anhand der individuellen Eigenschaften der Bordmechanismen zu identifizieren.
Das Aufdecken von sich zyklisch wiederholenden Geräuschen und das Konstruieren von Pfaden für die PA-Bewegung erfordert die Ansammlung hydroakustischer Informationen für Dutzende von Minuten, was die Erkennung und Klassifizierung von Unterwasserobjekten stark verlangsamt. Viel eindeutigere Unterscheidungsmerkmale der PA sind die Geräusche des Wassereinlasses in Ballasttanks und deren Blasen mit Druckluft, der Torpedoaustritt aus Torpedorohren und der Abschuss von Unterwasserraketen sowie der Betrieb des feindlichen Sonars im aktiven Modus, erkannt durch Empfangen eines direkten Signals in einer Entfernung, die ein Vielfaches der Entfernung ist, Empfang des reflektierten Signals.
Neben der Leistung der Radarstrahlung, der Empfindlichkeit der Empfangsantennen und dem Perfektionsgrad der Algorithmen zur Verarbeitung der empfangenen Informationen werden die Eigenschaften des GAS maßgeblich durch die hydrologische Unterwassersituation, die Tiefe des Wassergebietes beeinflusst, Rauheit der Meeresoberfläche, Eisbedeckung, Bodentopographie, das Vorhandensein von Lärmbeeinträchtigungen durch den Seeverkehr, Sandsuspension, schwimmende Biomasse und andere Faktoren.
Die hydrologische Situation wird durch die Differenzierung von Temperatur und Salzgehalt der horizontalen Wasserschichten bestimmt, die dadurch unterschiedliche Dichten aufweisen. An der Grenze zwischen den Wasserschichten (der sogenannten Thermokline) erfahren Schallwellen eine Voll- oder Teilreflexion und schirmen die PA von oberhalb oder unterhalb des darüber befindlichen Such-GAS ab. Schichten in der Wassersäule bilden sich im Tiefenbereich von 100 bis 600 Metern und wechseln je nach Jahreszeit ihre Lage. Die unterste Wasserschicht, die in den Vertiefungen des Meeresbodens stagniert, bildet den sogenannten flüssigen Boden, der für Schallwellen (mit Ausnahme von Infraschall) undurchlässig ist. Im Gegenteil, in einer Wasserschicht gleicher Dichte entsteht ein akustischer Kanal, durch den sich Schallschwingungen im mittleren Frequenzbereich über mehrere tausend Kilometer ausbreiten.
Die spezifizierten Eigenschaften der Ausbreitung von Schallwellen unter Wasser bestimmten die Wahl von Infraschall und angrenzenden tiefen Frequenzen bis 1 KHz als Hauptbetriebsbereich des GAS von Überwasserschiffen, U-Booten und Bodenstationen.
Andererseits hängt die Geheimhaltung der PA von den konstruktiven Lösungen ihrer Bordmechanismen, Motoren, Propeller, der Anordnung und Beschichtung des Rumpfes sowie der Geschwindigkeit der Unterwasserbewegung ab.
Der optimalste Motor
Die Abnahme des Eigengeräuschpegels von PA hängt in erster Linie von der Leistung, Anzahl und Art der Propeller ab. Die Leistung ist proportional zur Verschiebung und Geschwindigkeit des PA. Moderne U-Boote sind mit einer einzigen Wasserkanone ausgestattet, deren Schallabstrahlung von den Bugsteuerwinkeln durch den U-Boot-Rumpf, von den seitlichen Steuerwinkeln durch das Wasserwerfergehäuse abgeschirmt wird. Das Hörfeld wird durch enge Achterkurswinkel eingeschränkt. Die zweitwichtigste Auslegungslösung zur Reduzierung des Eigengeräusches der PA ist die Verwendung eines zigarrenförmigen Rumpfes mit optimalem Dehnungsgrad (8 Einheiten für eine Geschwindigkeit von ~30 Knoten) ohne Aufbauten und Oberflächenvorsprünge (außer der Deckhaus), mit minimalen Turbulenzen.
Der optimalste Motor im Hinblick auf die Geräuschminimierung eines nicht-nuklearen U-Bootes ist ein Gleichstrom-Elektromotor mit einem Direktantrieb des Propellers / Wasserwerfers, da der Wechselstrom-Elektromotor Geräusche mit der Frequenz von Stromschwankungen in. erzeugt die Schaltung (50 Hz für inländische U-Boote und 60 Hz für amerikanische U-Boote). Das spezifische Gewicht des langsam laufenden Elektromotors ist für den Direktantrieb bei maximaler Fahrgeschwindigkeit zu hoch, daher muss in diesem Modus das Drehmoment über ein mehrstufiges Getriebe übertragen werden, das charakteristische zyklische Geräusche erzeugt. In dieser Hinsicht wird der geräuscharme Modus des vollelektrischen Antriebs bei ausgeschaltetem Getriebe mit einer Begrenzung der Leistung des Elektromotors und der Geschwindigkeit der PA (auf 5-10 Knoten) realisiert.
Atom-U-Boote haben ihre eigenen Besonderheiten bei der Umsetzung des vollelektrischen Antriebsmodus - neben dem Geräusch des Getriebes bei niedriger Drehzahl müssen auch Geräusche von der Umwälzpumpe des Reaktorkühlmittels, der Pumpe zum Pumpen der Turbine, ausgeschlossen werden Arbeitsflüssigkeit und die Seewasserversorgungspumpe zum Kühlen der Arbeitsflüssigkeit. Das erste Problem wird durch die Überführung des Reaktors in den natürlichen Kreislauf des Kühlmittels oder den Einsatz eines Flüssigmetall-Kühlmittels mit einer MHD-Pumpe gelöst, das zweite durch den Einsatz eines Arbeitsmediums im überkritischen Aggregatzustand und einer Einrotorturbine/Closed-Cycle Kompressor und die dritte unter Verwendung des Drucks des ankommenden Wasserstroms.
Der von den Bordmechanismen erzeugte Lärm wird durch die Verwendung von aktiven Stoßdämpfern minimiert, die gegenphasig mit den Vibrationen der Mechanismen arbeiten. Die Anfangserfolge in dieser Richtung Ende des letzten Jahrhunderts waren jedoch aus zwei Gründen gravierend in ihrer Entwicklung:
- das Vorhandensein großer Resonatorluftmengen in den Rümpfen von U-Booten, um das Leben der Besatzung zu gewährleisten;
- die Anordnung von Bordmechanismen in mehreren spezialisierten Abteilungen (Wohn-, Kommando-, Reaktor-, Maschinenraum), die es nicht erlaubt, die Mechanismen auf einem einzigen Rahmen zusammenzufassen, der an einer begrenzten Anzahl von Punkten mit dem U-Boot-Rumpf in Kontakt steht gesteuerte aktive Stoßdämpfer zur Eliminierung von Gleichtaktgeräuschen.
Dieses Problem wird nur durch den Wechsel zu kleinen unbemannten Unterwasserfahrzeugen ohne interne Luftmengen mit der Aggregation von Kraft- und Hilfsgeräten auf einem einzigen Rahmen gelöst.
Neben der Reduzierung der Intensität der Erzeugung des Rauschfeldes sollten konstruktive Lösungen die Wahrscheinlichkeit der Detektion einer PA unter Verwendung der Echoortungsstrahlung des GAS reduzieren.
Gegenwirkung hydroakustischer Mittel
Historisch gesehen war die erste Möglichkeit, aktiven Sonarsuchmitteln entgegenzuwirken, eine dickschichtige Gummibeschichtung auf die Oberfläche von U-Boot-Rümpfen aufzubringen, die erstmals am Ende des Zweiten Weltkriegs bei den "elektrischen Bots" der Kriegsmarine verwendet wurde. Die elastische Beschichtung absorbierte weitgehend die Energie der Schallwellen des Ortungssignals, daher reichte die Leistung des reflektierten Signals nicht aus, um das U-Boot zu erkennen und zu klassifizieren. Nach der Einführung von Atom-U-Booten mit einer Eintauchtiefe von mehreren hundert Metern wurde die Tatsache der Kompression der Gummibeschichtung durch Wasserdruck mit dem Verlust der Eigenschaften der Absorption der Energie von Schallwellen aufgedeckt. Das Einbringen verschiedener schallstreuender Füllstoffe in die Gummibeschichtung (ähnlich der ferromagnetischen Beschichtung von Flugzeugen, die Funkstrahlung streut) beseitigte diesen Mangel teilweise. Die Ausweitung des Betriebsfrequenzbereichs des GAS in den Infraschallbereich hat jedoch einen Schlussstrich unter die Möglichkeiten gezogen, eine absorbierende / streuende Beschichtung als solche zu verwenden.
Die zweite Methode, aktiven hydroakustischen Suchmitteln entgegenzuwirken, ist eine dünnschichtige aktive Beschichtung des Rumpfes, die in einem weiten Frequenzbereich gegenphasige Schwingungen zum Echoortungssignal des GAS erzeugt. Gleichzeitig löst eine solche Beschichtung ohne Zusatzkosten das zweite Problem – die Reduzierung des Restschallfeldes des PA-Eigengeräusches auf Null. Als dünnschichtiges Beschichtungsmaterial wird eine piezoelektrische Fluorpolymerfolie verwendet, deren Verwendung als Basis für HAS-Antennen entwickelt wurde. Der limitierende Faktor ist derzeit der Preis für die Beschichtung des Rumpfes von Atom-U-Booten mit einer großen Oberfläche, daher sind die Hauptanwendungszwecke unbemannte Unterwasserfahrzeuge.
Die letzte der bekannten Methoden, aktiven hydroakustischen Suchmitteln entgegenzuwirken, besteht darin, die Größe des PA zu reduzieren, um die sog. Zielstärke - die effektive Streufläche des Echoortungssignals des GAS. Die Möglichkeit, kompaktere PAs einzusetzen, beruht auf einer Überarbeitung der Bewaffnungsnomenklatur und einer Reduzierung der Besatzungszahl bis hin zur völligen Unbewohnbarkeit der Fahrzeuge. Im letzteren Fall und als Bezugspunkt kann die Besatzungsgröße von 13 Personen des modernen Containerschiffs Emma Mærsk mit einer Verdrängung von 170.000 Tonnen verwendet werden.
Dadurch kann die Stärke des Ziels um eine oder zwei Größenordnungen reduziert werden. Ein gutes Beispiel ist die Richtung der Verbesserung der U-Boot-Flotte:
- Umsetzung der Projekte von NPA "Status-6" ("Poseidon") und XLUUVS (Orca);
- Entwicklung von Projekten der Atom-U-Boote "Laika" und SSN-X mit Mittelstrecken-Marschflugkörpern an Bord;
- Entwicklung von Vorentwürfen für bionische UVA mit konformen Wasserstrahlantriebssystemen mit Schubvektorsteuerung.
U-Boot-Abwehrtaktiken
Der Geheimhaltungsgrad von Unterwasserfahrzeugen wird stark von der Taktik des Einsatzes von U-Boot-Abwehrmitteln und der Gegentaktik des Einsatzes von PA beeinflusst.
Zu den Vermögenswerten von ASW gehören hauptsächlich stationäre Unterwasserüberwachungssysteme wie das amerikanische SOSUS, das die folgenden Verteidigungslinien umfasst:
- Kap Nordkap der skandinavischen Halbinsel - Bäreninsel in der Barentssee;
- Grönland - Island - Färöer - Britische Inseln in der Nordsee;
- Atlantik- und Pazifikküste Nordamerikas;
- Hawaii-Inseln und Guam-Insel im Pazifischen Ozean.
Die Erkennungsreichweite von Atom-U-Booten der vierten Generation in Tiefwassergebieten außerhalb der Konvergenzzone beträgt etwa 500 km, in Flachwasser etwa 100 km.
Während der Bewegung unter Wasser ist der PA aufgrund der schiebenden Natur der Vortriebswirkung auf die Karosserie des Unterwasserfahrzeugs von Zeit zu Zeit gezwungen, seine tatsächliche Verfahrtiefe in Bezug auf die vorgegebene anzupassen. Die dabei entstehenden vertikalen Schwingungen des Gehäuses erzeugen die sog. Oberflächengravitationswelle (SGW), deren Länge mehrere Dutzend Kilometer bei einer Frequenz von mehreren Hertz erreicht. PGW wiederum moduliert niederfrequente hydroakustische Geräusche (sogenannte Illumination), die in Gebieten mit starkem Seeverkehr oder beim Passieren einer Sturmfront erzeugt werden, die sich Tausende von Kilometern vom Standort der PA entfernt befindet. In diesem Fall erhöht sich die maximale Erkennungsreichweite eines sich mit Reisegeschwindigkeit bewegenden Atom-U-Boots mit FOSS auf 1000 km.
Die Genauigkeit der Bestimmung der Koordinaten von Zielen mit FOSS bei maximaler Entfernung beträgt eine Ellipse von 90 x 200 km, die eine zusätzliche Aufklärung entfernter Ziele durch U-Boot-Abwehrflugzeuge der einfachen Luftfahrt mit Bordmagnetometern erfordert, die von hydroakustischen Bojen und Flugzeugtorpedos abgeworfen werden. Die Genauigkeit der Bestimmung der Koordinaten von Zielen im Umkreis von 100 km von der U-Boot-Abwehrlinie der SOPO ist für den Einsatz von Raketentorpedos der entsprechenden Küsten- und Schiffsreichweite völlig ausreichend.
U-Boot-Überwasserschiffe, die mit unter dem Kiel befindlichen, abgesenkten und gezogenen GAS-Antennen ausgestattet sind, haben eine Erfassungsreichweite von Atom-U-Booten der vierten Generation, die mit einer Geschwindigkeit von 5-10 Knoten fahren, nicht mehr als 25 km. Die Präsenz von Deckhubschraubern mit abgesenkten GAS-Antennen an Bord der Schiffe erweitert die Detektionsentfernung auf 50 km. Die Einsatzmöglichkeiten von schiffsgestütztem GAS sind jedoch durch die Geschwindigkeit der Schiffe begrenzt, die aufgrund der anisotropen Strömung um die Kielantennen und des Bruchs der Kabelseile der abgesenkten und gezogenen Antennen 10 Knoten nicht überschreiten sollte. Gleiches gilt für den Fall einer Seeunebenheit von mehr als 6 Punkten, was ebenfalls den Verzicht auf den Einsatz von Deckhubschraubern mit abgesenkter Antenne erforderlich macht.
Ein wirksames taktisches Schema für die U-Boot-Abwehr von Überwasserschiffen, die mit einer wirtschaftlichen Geschwindigkeit von 18 Knoten oder unter Bedingungen von 6-Punkte-Seerauigkeit fahren, ist die Bildung einer Schiffsgruppe unter Einbeziehung eines Spezialschiffs zur Beleuchtung der Unterwassersituation. ausgestattet mit einem leistungsstarken Unterkiel-GAS und aktiven Wankstabilisatoren. Andernfalls müssen sich Überwasserschiffe unabhängig von den Wetterbedingungen unter dem Schutz von Küsten-FOSS und Basis-U-Boot-Abwehrflugzeugen zurückziehen.
Ein weniger wirksames taktisches Schema zur Gewährleistung der U-Boot-Abwehr von Überwasserschiffen ist die Aufnahme eines U-Bootes in die Schiffsgruppe, dessen Betrieb des Bord-GAS nicht von der Erregung der Meeresoberfläche und seiner eigenen Geschwindigkeit (innerhalb von 20 Knoten) abhängt). In diesem Fall muss das GAS des Unterseeboots aufgrund des mehrfachen Überschreitens der Erfassungsentfernung des Echoortungssignals über die Empfangsentfernung des reflektierten Signals im Rauschpeilmodus arbeiten. Nach Angaben der ausländischen Presse beträgt die Erfassungsreichweite eines Atom-U-Boots der vierten Generation unter diesen Bedingungen etwa 25 km, die Erfassungsreichweite eines nicht-nuklearen U-Boots 5 km.
Gegentaktiken für den Einsatz von Angriffs-U-Booten umfassen die folgenden Methoden, um ihre Tarnung zu erhöhen:
- eine Abstandslücke zwischen einander und dem Ziel, die den Aktionsbereich des GAS SOPO, der an der U-Boot-Abwehr beteiligten Überwasserschiffe und U-Boote überschreitet, durch Einsatz der entsprechenden Waffe auf das Ziel;
- Überwindung der Grenzen der SOPO mit Hilfe einer Passage unter dem Kiel von Überwasserschiffen und Schiffen für den anschließenden freien Betrieb im Wasserbereich, die nicht durch hydroakustische Mittel des Feindes beleuchtet werden;
- Nutzung der Merkmale Hydrologie, Bodentopographie, Navigationslärm, hydroakustische Schatten von versunkenen Objekten und Verlegung des U-Bootes auf flüssigem Boden.
Die erste Methode setzt das Vorhandensein einer externen (im allgemeinen Satelliten-) Zielbestimmung oder den Angriff eines stationären Ziels mit bekannten Koordinaten voraus, die zweite Methode ist nur vor Beginn eines militärischen Konflikts akzeptabel, die dritte Methode wird innerhalb der Einsatztiefe des U-Bootes und seiner Ausrüstung mit einem oberen Wassereinlasssystem zur Kühlung des Kraftwerks oder Wärmeabfuhr direkt an das PA-Gehäuse.
Bewertung des hydroakustischen Geheimhaltungsgrades
Zusammenfassend können wir den Grad der hydroakustischen Geheimhaltung des strategischen U-Bootes Poseidon in Bezug auf die Geheimhaltung des Angriffs-Atom-U-Bootes Yasen beurteilen:
- die Oberfläche der NPA ist 40-mal kleiner;
- die Leistung des NPA-Kraftwerks ist 5-mal geringer;
- die Arbeitstiefe des Eintauchens des NPA ist 3-mal größer.
- Fluorkunststoffbeschichtung des Körpers gegen Gummibeschichtung;
- Aggregation von UUV-Mechanismen auf einem einzigen Rahmen gegen die Trennung von nuklearen U-Boot-Mechanismen in getrennten Abteilungen;
- volle elektrische Bewegung des U-Bootes bei niedriger Geschwindigkeit mit Abschaltung aller Arten von Pumpen gegen volle elektrische Bewegung des Atom-U-Bootes bei niedriger Geschwindigkeit ohne Abschaltung der Pumpen zum Pumpen von Kondensat und Entnehmen von Wasser zum Kühlen des Arbeitsmediums.
Infolgedessen beträgt die Erfassungsentfernung des Poseidon RV, das sich mit einer Geschwindigkeit von 10 Knoten bewegt, modernes GAS verwendet, das auf einem beliebigen Trägertyp installiert ist und im gesamten Schallwellenbereich im Rauschpeilungs- und Echoortungsmodus arbeitet, weniger als 1 km, was eindeutig nicht ausreicht, um nicht nur Angriffe auf ein stationäres Küstenziel zu verhindern (unter Berücksichtigung des Radius der Stoßwelle durch die Explosion eines speziellen Gefechtskopfes), sondern auch um die Flugzeugträgerschlaggruppe beim Einrücken zu schützen die Wasserfläche, deren Tiefe 1 km überschreitet.
