ПЛО - противолодочная оборона
Задачи обнаружения подводных лодок и борьбы с ними очень сложны. В короткой статье невозможно осветить их более-менее полно. Я и не буду пытаться. Но кое-что очень упрощённо и на конкретном примере иджис-корабля рассказать можно.
Если СССР и Россия безусловные лидеры в ПВО, то в создании гидроакустических комплексов, да, пожалуй, и в ПЛО в целом, лидируют США. Причём уже много лет. Увы, но это нужно признать. Какие проблемы в российских научно-конструкторских силах, работающих в этой области в последние 30-40 лет – не тема этой статьи, замнём для ясности.
Существует очень много способов обнаружения ПЛ. От традиционных - гидроакустики, магнитометрии, до хитрющего поиска с помощью лазерного луча с самолёта или спутника изменений скорости звука в большом объёме воды, взбаламученной при движении подлодки; радиолокационного поиска «горба Бернулли» на поверхности моря или даже льда над ней; спутниковой оптической разведки – лодку в солнечный день с орбиты можно разглядеть до глубины 300 м; газохимического анализа следа и т.д.
Однако главными для обнаружения ПЛ иджис-кораблями остаются именно гидроакустические методы. Для этого используются различные гидроакустические станции (далее так же – ГАС, сонар или гидролокатор).
Исторически сложилось так, что системы управления противолодочным оружием - СУ ПЛО разрабатывались задолго до появления Иджис. Такая система Mk.116 вместе с аппаратурой анализа сигналов ГАС, компьютерами, системой отображения тактической информации и составили БИУС противолодочного оружия SQQ-89ASWCS (Anti-Submarine Warfare Combat System). БИУС ПЛО вошла в состав БИУС Иджис.
Вот состав элементов, входящих в SQQ-89 или взаимодействующих с ней.
Структурная схема Иджис. Элементы, имеющие отношение к противолодочной обороне выделены, остальное затенено. Для разглядывания деталей возьмите файл с моего Яндекс диска.
Управляет группой «подводной войны» коммандер, в его распоряжении 3 (на эсминцах) или 4 (на крейсерах) оператора, работающих на своих консолях.
Коммандер ПЛО Марк Осборн, операторы и консоли AN/SQQ-89V15 на борту эсминца DDG-92 Momsen. Тихий океан 26 января 2008
Пост управления БИУС ПЛО SQQ-89(V)15 на эсминце DDG-100 «Кидд».
Как это практически всегда бывает с военной техникой, и у нас в том числе, одна и таже система вооружения может находиться на разных стадиях доработки. На этой и выше фотографиях одна и та же версия 15 на эсминцах, но на более современном DDG-100 4 консоли, а на DDG-92 только 3. Больших экранов уже нет, оказалось, что современные мониторы удобнее. В системе, в зависимости от версии, 3-4 «собственных» 43-х или 44-х процессора.
Кроме этих консолей в CIC – командном центре, есть ещё две – технические ещё с семью процессорами, для операторов, управляющих собственно гидроакустическими станциями – сонарами, как их называют на Западе. Они расположены в другом помещении. Всего электроника станций занимает 22 аппаратных стойки. Плюс отдельно оператор, консоль, стойки и свой процессор для противоминного сонара AN/SQQ-32 и противодиверсионного AN/WQX-2.
Как видите, операторов и электроники в противолодочной обороне корабля больше, чем в противовоздушной. Прибавьте сюда целую команду, занимающуюся выпуском буксируемой антенны и гидроакустических ловушек.
Консоли управления сонарами на эсминце DDG-92 Джон С. Маккейн. Оператор сонара, или как говорят англоязычные моряки – сонармен. По-нашему – гидроакустик.
Консоли управления сонарами на эсминце DDG-61 Ramage
Гидролокатор по-русски (почти!) или sonar по-английски имеет любой уважающий себя боевой корабль, от тральщика и танкера снабжения до подлодки и авианосца.
Как ПВОшник я признаю, что гидроакустика – очень хитрая наука. Физика моря намного более сложна и намного менее изучена, чем физика атмосферы. С радиолокаторами с точки зрения распространения их зондирующих сигналов и анализа эхо-сигналов всё гораздо проще, чем с гидролокаторами. Условия распространения акустических волн в море сложны, переменчивы, а иной раз и вовсе непонятны. Скорость звука в воде, за счёт большей плотности среды, 1450-1540 м/с (в воздухе у земли 330 м/с). Имеют значение: глубина объектов, профиль дна, волнение, течения, солёность и температура воды, точнее даже распределение температур, наличие «термоклина» - слоя скачка скорости звука, создающего «экран», образование «звукового канала» и много чего ещё. Прибавьте сюда сложные диаграммы направленности антенн, многолучевой приём, собственный шум корабля и пр.
На боевых кораблях устанавливаются в большинстве случаев два варианта гидроакустических станций – внутрикорпусная (подкильная) и буксируемая. Ещё два варианта используются вертолётами – дешёвый и простой одноразовый сбрасываемый радиогидроакустический буй (РГАБ) и более сложная опускаемая станция (OГАС).
Разные виды ГАС.
Обычно дальность обнаружения подводных лодок гидроакустическим способом не превышает 30-50 км при том, что рекордная дальность - около 6000 км, зафиксирована для системы с донными гидрофонами SOSUS, она располагается на дне по линии Великобритания – Исландия – Гренландия и препятствует нашим лодкам СФ тайно выходить в Атлантику. Использование активного режима гидролокатора, когда он сам посылает мощный звуковой импульс и принимает отражённый сигнал, позволяет обнаруживать неизлучающие объекты или малошумные на бОльшей дальности по сравнению с пассивным. За последние годы и под воду проникли «технологии стелс». ЭПР «Варшавянок» снижена в десятки раз по сравнению со старыми лодками таких же размеров. Переход на низкую несущую частоту в импульсах также позволяет увеличить дальность обнаружения подводного противника.
Как и в старые времена, современным гидроакустикам приходится слушать море. Но сегодня в сонарах используется широкий диапазон частот от инфразвука до ультразвука, поэтому уши человека не единственное «оборудование», которое позволяет обнаруживать и сопровождать подводные объекты. Важнейшей «частью» гидроакустических станций является программное обеспечение. Например, для SQQ-89 оно включает более 215 тысяч строк кода, и это, не считая ПО для процессора собственно сонаров. Сигнатуры раскладываются на составляющие, сравниваются с акустическим портретами объектов, хранящимися в памяти, что даёт возможность идентифицировать класс и даже конкретный тип подводных и надводных целей.
Собственно говоря, слушает море антенна ГАС – гидроакустической станции. На иджис-кораблях их две. Одна находится в носу корабля под килем, другая буксируется на двухкилометровом кабель-тросе за кормой корабля
Антенна главной из них – AN/SQS-53 или 56 установлена в носовом бульбе (бульб – луковица фр., а не картошка, как некоторые могут подумать).
Гидролокатор SQS-53 в бульбовом обтекателе крейсера CG-63 класса Тикондерога «Коупенс»
На фото антенна ГАС AN/SQS-26. В данном случае это бульб линкора Айова. Но точно такая же антенна входит и в состав 53-й и 56-й станций, они являются твердотельной модернизацией 26-й.
Антенна представляет собой прочную цилиндрическую конструкцию, несущую массив из 576 трансдукторов - пьезоэлектрических преобразователей TR-313, работающих в широком диапазоне частот от 1.5 кГц до 130 кГц. Эти преобразователи являются одновременно и передающими, и приёмными элементами. Антенна имеет высоту 1.75 м, диаметр 4.8 м и весит почти 30 тонн. Не правда ли, напоминает фазированную антенную решётку? Так оно и есть. Это подводная ФАР звукового и ультразвукового диапазонов. Отсек, в котором находится антенна закрывается звукопрозрачным обтекателем, на Тикондерогах и Бёрках он сделан из жёсткой резины специального состава. Здесь же расположены: приёмник контроля собственных шумов корабля, приёмо-передатчик звукоподводной связи с подводными лодками и боевыми пловцами, сонар обнаружения дайверов AN/WQX-2. В этом же отсеке (опционально) располагается гидролокатор поиска мин AN/SQQ-32. Он способен обнаруживать мины в 500-х метрах, а на 400-х точно классифицировать и выдать рекомендацию командиру по маневру уклонения. Иджис может и самостоятельно отвернуть корабль.
Отсек заполнен водой и проникнуть в него можно только при постановке корабля в док.
Фото реальной антенны AN/SQS-53/56 найти оказалось невозможно. Приходится довольствоваться фото аналогов. Утверждается, что что 53-я является твердотельным вариантом 26-й, а 26-я имеет точно такую же антенну как 23-я. Таким образом можно считать, что на фото антенна AN/SQS-53/56. Справа модуль пьезоэлектрического преобразователя TR-313 – трансдуктор или в английском произношении трансдьюсер. А радиолокационный аналог по функции – ППМ. Таких модулей в массиве 576. Станция имеет пиковую мощность 190 кВт, способна автоматически сопровождать до 100 целей.
Эта ГАС работает в широком диапазоне частот, в пассивном или активном режиме. Но основная частота – 1.5 кГц. Это примерно соответствует по высоте звука ноте «ФА» или «СОЛЬ» в третьей октаве фортепиано.
ФА третьей октавы
Вот некоторые звуки, которые слышат гидроакустики. Включите перевод ролика
Вторая ГАС AN/SQR-19 TACTAS является буксируемой. Она работает в пассивном режиме. Это 32-мм трос, с размещёнными на нём 16-ю модулями по 48 гидрофонов и аппаратурой усиления и оцифровки. Диаметр устройства переменный от 4-х дюймов линейная часть - кабель-трос, до 6-и дюймов собственно антенная. Секция антенны с гидрофонами закрыта звукопрозрачной пластиковой оболочкой и заполнена морской водой. Это тоже звуковая фазированная антенная решётка. Только её массив гидрофонов линейный. Рядом с ней, ближе к кораблю, находится герметичная секция аппаратуры, корабль далеко, а сигналы гидрофонов слабые, поэтому они усиливаются и оцифровываются прежде, чем отправиться на борт. По краям этого нежного хозяйства две виброизолирующие секции, а в хвосте за антенной тянется дрог – тормозное устройство, которое натягивает её и стабилизирует движение. Глубина погружения антенны до 366 м, максимальная длина выпуска до одной мили. Корабль-носитель, использующий такую ГАС может следовать полным ходом и совершать повороты.
Условия работы буксируемой ГАС гораздо лучше, чем подкильной, поскольку ей не так мешает собственный шум носителя. Кроме того, подкильная и буксируемая станции могут взаимодействовать. В этом режиме первая излучает мощный низкочастотный сигнал, а вторая принимает отклики и определяет пеленги. Совместное использование внутрикорпусного и буксируемого сонаров позволяет также методом триангуляции определять дальность до объектов. В настоящее время на вооружение Иджис-кораблей стала поступать новая активно-пассивная буксируемая ГАС AN/SQR-19B ITASS с антенной MFTA, но пока их немного.
Схема устройства гибкой буксируемой антенны – Towed array sonar AN/SQR-19
В нерабочем положении антенна намотана на барабан специальной лебёдки, расположенной в кормовом отсеке. В море её выпускают через специальные отверстия в корме – лацпорты.
Американские моряки выпускают лебедки через сборку fairlead в гидроакустическом зале AN/SQR-19 TACTAS на борту эсминца с управляемыми ракетами USS Ramage (DDG 61) в Средиземном море 29 октября 2013 года.
Лацпорты буксируемых устройств на эсминце DDG-61 «Ramage».
Кроме корабельных ГАС существует ещё несколько их вариантов (я буду говорить только о тех, с которыми взаимодействуют Иджис-корабли). Это прежде всего опускаемые с вертолётов ГАС, а также сбрасываемые с них же или патрульных самолётов радиогидроакустические буи (РГАБ или сонобуй).
Если первые можно многократно «макать» в море и поднимать на борт, то вторые являются «расходным материалом». Более подробно про вертолёт ниже, а в этом фрагменте только про его поисковые возможности.
Первые РГАБ придумали канадцы в 1943-м году. Вертолётов тогда не было и для сброса использовались самолёты. Аппаратура, само собой, была ламповая, потребляющая относительно много электроэнергии, поэтому срок работы такого буя был небольшим, 1-3 часа. Точность постановки буя и радиус действия были невысоки, он мог дать только сам факт наличия шума ПЛ. И даже без пеленга.
Гидроакустический_буй Загрузка РГАБ AN/SSQ-53D в пусковую установку патрульного самолёта P-3C Орион
Заряжание буёв AN/SSQ-53 и AN/SSQ-57 в пусковую установку патрульного самолёта P-8 Посейдон Королевских ВМС. Емкость пусковой установки 96 буев, но на борту может находиться и дополнительно «возимый запас».
Загрузка буёв AN/SSQ-53F в пусковые контейнеры вертолёта SH-60B «Си Хок»
Установка гидроакустических буёв вертолетом обычно осуществляется в пределах 50 миль от корабля-носителя, но при необходимости может быть и до 100 миль. Совместными действиями нескольких вертолётов АУГ или КУГ можно «засеять» по разным тактическим схемам десять-двадцать тысяч квадратных километров моря. Дальность действия буя может достигать 2-5 км в пассивном и до 40-50 в активном режиме.
После приводнения под тормозным парашютом, происходит активация источника питания, затем буй выпускает гидрофонный блок или несколько на одном кабель-тросе на глубину от 27 м до 450 м в зависимости от типа, тактической и гидрологической обстановки, а вверху разворачивает антенны. Связь с вертолётом, самолётом или непосредственно иджис-кораблём цифровая.
Вертолёт в это время может атаковать подводную лодку торпедами, глубинными бомбами, в т.ч. ядерными, или работать с опускаемой ГАС. Ниже представлен один из вариантов такой станции AN/AQS-22ALFS
Опускаемая гидроакустическая станция AN/AQS-22ALFS. 24 низкочастотных излучателя-гидрофона в открытом положении.
Подкильная ГАС может взаимодействовать с этой станцией. При этом первая излучает мощный низкочастотный сигнал, вторая пеленгует эхо-сигналы. Триангуляцией определяется дальность. Мощными излучателями для всех вариантов ГАС могут быть и взрывы глубинных бомб или подводных гранат.
Вертолёт MH-60R Ромео опускает гидроакустическую станцию AN/AQS-22ALFS.
На левом борту видны оранжевые гнёзда установки отстрела РГАБ и ПТУР Хеллфайр ( адский огонь). На носу оптикоэлектронная система, под балкой хвоста допплеровская РЛС системы посадки на палубу. Вместо дополнительного топливного бака на обоих бортах может быть подвешена противолодочная торпеда Mk.46 или Mk.54 или глубинные бомбы, в обычном или ядерном оснащении. На врезке правый борт, на пилоне опускаемый магнитометр. Он полезен для поиска лодки, лежащей на грунте, его радиус действия около 1000 м.
Вертолёт MH-60 работает с ОГАС
Но гидроакустика не единственный способ обнаружения подводных лодок. Если подводная лодка набралась наглости и всплыла под перископ, то к поиску подключаются радиолокационные и оптикоэлектронные средства.
Выдвижные устройства ПЛАРБ К-51 "Верхотурье". Слева-направо: ПМУ "Анис-МВ", РЛС МРК-50, перископ ПЗНГ-8М, антенна типа К-652 "Ива-МВ", ПМУ "Синтез".
Средства обнаружения выдвижных устройств ПЛ, торпедного следа, мин и торпед на поверхности, диверсионных катеров.
Радар AN/SPS-67 или идущий на смену ему AN/SPQ-9B (спок – вонючка прозывают его моряки). Предназначены для обзора поверхности, управления огнём артустановки и эффективно помогают главному радару в поиске низколетящих ПКР.
Многоспектральная оптикоэлектронная система EOSS Mk.20 обнаруживает перископы и выдвижные устройства ПЛ на дальности около 8 миль (10 км), фиксирует пенный след от торпеды на дальности ок. 4 миль (7.5 км). И это при волнении до 3-х баллов. Между прочим «хватает» ПКР при появлении их из-за горизонта. Темп обзора горизонта 2 с.
Оператору нет необходимости следить за изображением в режиме сканирования. Все обнаруженные объекты «замораживаются» и могут быть просмотрены в статике в режиме «картинка в картинке» и при необходимости развёрнуты и взяты на автоматическое сопровождение. Собрана библиотека портретов объектов для их интеллектуальной классификации. Консоль, с которой осуществляется управление мощной оптикоэлектронной системой находится не в Боевом информационном центре, а в соседнем помещении. Управляет системой оператор. Она используется не только в интересах ПЛО, но и для контроля надводных судов, позволяя разглядеть в деталях в оптическом и инфракрасном диапазонах все «шевеления» на них. С её помощью можно пересчитать пиратов в лодке и разглядеть их оружие миль за десять.
Надеюсь теперь у вас, читатель, есть неплохое понимание сложности задачи поиска подводных лодок. Но я проявлю назойливость и даже занудство и представлю возможности иджис-корабля одной картинкой.
Схема поиска подводных объектов средствами иджис-корабля
Однако нужно прерваться. Не любит Дзен больших статей и притормаживает их выдачу. А вот лайки читателей напротив - выдачу увеличивают.
Про активные средства ПЛО придётся рассказать в следующей части.
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5 Часть 6 Часть 7 Часть 8
#иджис #эсминец #орли берк #сонар #гидролокатор #гидроакустика #оружие #подводная лодка #черное море #АУГ