导航卫星的特点是:可以为全球船舶、飞机等指明方向,导航范围遍及世界各个角落;可全天候导航,在任何恶劣的气象条件下,昼夜均可利用卫星导航系统为船舶指明航向;导航精度远比磁罗盘高,误差只有几十米;操作自动化程度高,不必使用任何地图即可直接读出经、纬度;导航设备小,很适宜在舰船上安装使用。于是,卫星导航系统应运而生了。
至于功能,就是导航,导航卫星可以说是当今的“罗盘”。
核潜艇如何导航?
这个,肯定不能采用GPS导航方式,对吧?因为核潜艇长期处于水下,这样的环境,导航卫星的信号,是传不到水下的。所以,GPS,北斗这些,统统不能用。
核潜艇模型
如果你非要说,核潜艇在水下潜航,放个浮标到水面,装个定位仪接受一下GPS信号,那我也没办法;-),算你会取巧,只是战时容易暴露啊。
核潜艇在水下示意图
那么,核潜艇在水下潜航,是采用什么导航方式,确定自身方位的呢?否则,在水下瞎走,撞到海岭怎么办?
所以,本文只讨论,核潜艇处于长期潜航状态的导航方式。所以,其余海船常用的天文导航,海岸地形导航,卫星导航等等方式,都统统忽略掉。
主要有这样几种方式。
第一种,惯性导航。核潜艇上面,装有一个大陀螺仪。然后,通过测量艇身和陀螺的夹角,就知道潜艇改变的方向了。再加上一个速度计,一个加速度计的指数,用计算机计算,就可以算出核潜艇当前的位置。这个,其实洲际导弹上面也有这种装置。
核潜艇用惯性导航的好处是,可以长期在水下行动,不需要浮出水面。缺点是,长期累积的误差值大。长期航行之后,可能根据计算机算出的核潜艇位置,和当前实际位置误差足有十来千米。
第二种方式,采用水声应答器。
方法是在某处海底,提起布设水声应答器。然后,核潜艇到达这个区域之后,发射水声信号,应答器接收到信号之后,发出回答信号。这样,通过布置多个水声应答器,比如布置成一串直线,那么核潜艇依次通过,就知道自身方位啦。
第三种方式,采用海底地图匹配。这个,也是提前需要做好功课,采用测量船,探测海底地形,绘制高精度海底地形图,然后,核潜艇上面也装海底地形探测系统,一路跑一路探知当地海底地形,和事先绘制的高精度海底地形图对照,也可以知道海底方位水下。
海底地形图
海底地形图
就写这么多吧。实际上,潜艇出海,确定水下方位都是多种方式一起用的,多管齐下,确保隐蔽定位。对于潜艇来说,被发现意味着失败。所以,隐蔽就是战斗力和威慑力。为了确保隐蔽,采用的定位方式和水面舰艇大不一样。
希望本文能够帮助到大家,多了解一点点核潜艇的知识。
就写到这里吧。
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就像路上的汽车一样,核潜艇需要在水下航行。目前,核潜艇主要依靠惯性导航系统、通用导航系统和电子导航系统三种导航系统。
惯性导航系统主要利用陀螺仪和加速度计判断航向数据,辅助潜艇控制航向和航速。由于水下环境和潜艇姿态变化的影响,潜艇很难稳定。此时,陀螺仪可以为潜艇提供导航姿态信息。陀螺仪内部有一个固定的轴,可以一直保持稳定,而陀螺外部有两个框架。一旦帧移动,这意味着它们所代表的方向轴已经移动。通过与固定轴的比较,可以得到运动的方向和角度。加速度计的原理并不复杂。它利用惯性原理把弹簧放在物体的两端。当物体运动时,弹簧会变形,引起弹性力的变化。弹性力的变化可以反映加速度的变化,进而通过一系列的计算得到潜艇的航速和航程数据。
(陀螺仪模型)
(加速度计示意图)
惯性导航不依赖外力,它可以获得相关的导航数据。对于要求高度保密的潜艇来说,可以称之为定制化的导航设备。但其计算的导航数据往往存在误差,随着时间的推移,误差会逐渐增大,最终导致导航精度下降。近年来,随着激光和电子技术的应用,惯性导航的精度有了很大的提高,误差可以控制在几十米到几百米的范围内。
(惯性导航平台示意图)
除了惯性制导外,还使用了一些老式的导航设备。例如磁罗盘、六分仪等,虽然“古色古香”,但仍然可以用来辅助导航和定位。此外,还有电子导航系统,如无线电导航和卫星导航系统。可实现全天候高速高精度定位导航。向外界暴露潜艇的位置很容易,所以很容易暴露潜艇的位置。
(卫星导航系统的精度高速度快)
(潜艇通讯天线)
正因为如此,核潜艇水下航行主要采用惯性导航系统,其他导航方法大多是辅助手段。潜艇出海前,通常事先规划好航线,做好海底状况的标示,也能为核潜艇提供一定的航行和航行安全。
核潜艇也可以实现卫星导航,使用卫星导航时潜艇上需配备卫星导航仪,同时只有当导航仪的天线升起且露出水面时才能够接收到卫星信号,因此虽然卫星导航能为核潜艇提供最准确的导航位置,但通常来说核潜艇使用卫星导航的几率并不算高。随着技术发展,未来可能出现新的导航手段、确保核潜艇在潜航时仍然可以保证正确的航向,但截至目前核潜艇的导航手段仍然要依靠前述几种。
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