Zaprezentuj swoje możliwości
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Sonobojki, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.
Producenci i dostawcy sonobojów
ASELSAN
Zaawansowane systemy misji dla sił zbrojnych w obszarach lądowym, powietrznym, morskim i kosmicznym
Platinum Partner
Przewodnik dla osób odpowiedzialnych za dobór sonobojów do operacji zwalczania okrętów podwodnych
Wprowadzenie do sonobojów stosowanych w operacjach morskich
Sonoboj to jednorazowe urządzenie pomiarowe umieszczane w oceanie w celu gromadzenia informacji akustycznych lub środowiskowych oraz przekazywania ich do zdalnej platformy przetwarzającej. W ramach zwalczania okrętów podwodnych (ASW) sonoboje umożliwiają samolotom i helikopterom patrolowym tworzenie rozproszonych sieci czujników bez konieczności wodowania samych statków powietrznych. Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych opisuje sonobojki jako uruchamiane z powietrza czujniki elektromechaniczne służące do przekazywania podwodnych informacji akustycznych do zdalnych procesorów.
Nowoczesne systemy sonobojkowe stosowane w walce przeciw okrętom podwodnym łączą w kompaktowej obudowie czujniki podwodne, elektronikę przetwarzającą sygnały, urządzenia łączności radiowej, wyposażenie wypornościowe, źródła zasilania oraz mechanizmy zrzutowe. Różne typy boi sonarowych obsługują pasywny nasłuch, aktywne pomiary odległości za pomocą echa, operacje multistatyczne, pomiary środowiskowe oraz misje specjalistyczne. Wypuszczanie boi sonarowych można zatem dostosować do warunków akustycznych oraz do zadania wykrywania, lokalizacji, klasyfikacji lub śledzenia.
Główne typy sonobojów
Sonobojki pasywne
Boja sonarowa firmy ASELSAN, model aselBUOY 100 P.
Sonobojki pasywne nasłuchują podwodnej energii akustycznej bez wysyłania sygnałów sonarowych. Mogą wykrywać maszyny, napędy i inne sygnatury akustyczne, zachowując jednocześnie pasywną akustycznie postawę wykrywania. Tradycyjne boje sonarowe LOFAR wykorzystują hydrofony dookólne do analizy i rejestracji niskich częstotliwości (LOFAR), a odebrane informacje akustyczne są przesyłane do platformy monitorującej w celu przetworzenia.
Kierunkowe sonobojki pasywne
Kierunkowe systemy pasywne uzupełniają wykrywanie akustyczne o informacje dotyczące azymutu. Boja sonarna DIFAR, czyli boja sonarna do kierunkowej analizy częstotliwości i rejestracji (DIFAR), łączy pasywny odbiór akustyczny z wykrywaniem kierunkowym, dzięki czemu operatorzy mogą oszacować azymut wykrytego obiektu. Wiele sonobojów kierunkowych może wspierać lokalizację i śledzenie, umożliwiając jednocześnie statkowi powietrznemu monitorowanie szerszego pola akustycznego. Dokumentacja Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych określa rodzinę AN/SSQ-53 jako kierunkowe sonoboje pasywne.
Sonobojki aktywne
Aktywna boja sonarowa emituje energię akustyczną do wody i nasłuchuje ech od obiektów zanurzonych. Aktywne boje sonarowe uruchamiane na polecenie (CASS) umożliwiają platformie monitorującej kontrolowanie parametrów aktywnej emisji po ich zrzuceniu. Sonoboya typu DICASS, czyli system kierunkowych sonoboyów aktywowanych na polecenie (DICASS), dostarcza aktywne informacje o zasięgu, azymucie i efekcie Dopplera, które mogą pomóc w lokalizacji i śledzeniu.
Sonobojki łączące funkcje aktywne i pasywne
Sonobojki kombinowane integrują uzupełniające się funkcje akustyczne w ramach architektury ASW, umożliwiając wykorzystanie informacji aktywnych i pasywnych do tworzenia tego samego obrazu taktycznego. Połączenie trybów wykrywania może zapewnić większą elastyczność w sytuacjach, gdy warunki środowiskowe, zachowanie celu lub wymagania misji sprawiają, że poleganie na jednej technice akustycznej jest niewystarczające.
Sonobojki z wielostatycznym źródłem i wielostatycznym odbiornikiem
W systemie ASW typu multistatycznego źródło akustyczne jest oddzielone od jednego lub większej liczby odbiorników. Sonobojki źródłowe generują sygnały akustyczne, podczas gdy sonobojki odbiorcze wykrywają powstałe echa w innych punktach pola. Sonoboj ADAR, czyli Air Deployable Active Receiver (ADAR), jest pasywnym elementem odbiorczym wykorzystywanym w ramach operacji aktywnych typu multistatycznego, a nie samym aktywnym nadajnikiem. Taka rozproszona geometria może zwiększyć elastyczność poszukiwań akustycznych na rozległym obszarze.
Sonobojki z batitermografem
Sonobojki z batitermografem mierzą temperaturę wody w zależności od głębokości, dostarczając informacji o środowisku wykorzystywanych do oceny propagacji fali akustycznej pod wodą. Gradienty temperatury i termokliny mogą powodować załamanie fali dźwiękowej i znacząco wpływać na efektywną głębokość działania czujnika oraz wydajność sonaru. Dane z batitermografu pomagają zatem załogom samolotów w wyborze odpowiedniej taktyki rozmieszczenia sonobojów, a nie w bezpośrednim wykrywaniu okrętów podwodnych.
Boje sonarowe do misji specjalnych
Boje sonarowe do misji specjalnych są skonfigurowane pod kątem wymagań wykraczających poza podstawowe funkcje pasywne, aktywne, multistatyczne i batymetryczne. Ich funkcje mogą obejmować pomiary środowiskowe, łączność, sygnalizację akustyczną, testowanie lub inne zadania sensoryczne specyficzne dla danej misji. Indywidualne specyfikacje boi sonarowych zależą od docelowej platformy, misji akustycznej, głębokości operacyjnej, czasu działania oraz wymagań dotyczących interfejsów.
Zastosowania boi sonarowych w walce przeciw okrętom podwodnym
Wykrywanie okrętów podwodnych
Sonobojki ASW zapewniają rozproszone pokrycie akustyczne na całym obszarze operacyjnym. Czujniki pasywne wyszukują charakterystyczne dźwięki podwodne, natomiast systemy aktywne wykrywają odbicia generowane przez wysyłaną energię akustyczną. Rodzaj czujnika oraz rozmieszczenie sonobojków dobiera się zgodnie z przewidywanym środowiskiem akustycznym i wymaganiami dotyczącymi poszukiwań.
Lokalizacja obiektu
Wykrycie pozwala stwierdzić obecność potencjalnego celu, natomiast lokalizacja pozwala określić jego położenie z większą dokładnością. Kierunki nawigacyjne, zasięgi aktywne oraz pomiary z wielu sonobojów można skorelować w celu doprecyzowania lokalizacji celu i zmniejszenia niepewności co do jego położenia.
Klasyfikacja celów
Przetwarzanie sygnałów akustycznych pomaga operatorom odróżnić kontakty podwodne od statków powierzchniowych, szumów biologicznych, wpływów środowiskowych oraz innych źródeł akustycznych. Klasyfikacja może opierać się na charakterystyce częstotliwościowej, informacjach tonalnych, sygnaturach szerokopasmowych, zachowaniu efektu Dopplera oraz obserwacjach zgromadzonych z kilku czujników.
Śledzenie okrętów podwodnych
Po zlokalizowaniu i sklasyfikowaniu obiektu kolejne wykrycia z boi sonarowych mogą pomóc w utrzymaniu śledzenia w miarę przemieszczania się okrętu podwodnego. Samoloty mogą rozmieszczać dodatkowe czujniki wzdłuż przewidywanej trasy, aby utrzymać kontakt akustyczny i aktualizować obraz sytuacyjny.
Analiza ruchu celu
Analiza ruchu celu wykorzystuje kolejne obserwacje do oszacowania kursu, prędkości i pozycji okrętu podwodnego w czasie. Kierunki i odległości uzyskane z odpowiednio rozmieszczonych czujników mogą poprawić te oszacowania, zwłaszcza gdy wiele obserwacji dostarcza pomiarów o zróżnicowanej geometrii.
Operacje barierowe i nadzór obszarowy
Pola boi sonarowych można rozmieszczać wzdłuż prawdopodobnych tras tranzytowych lub rozdzielać na całym wyznaczonym obszarze poszukiwań. Schematy barierowe kładą nacisk na wykrywanie wzdłuż linii lub wąskiego gardła, natomiast konfiguracje przeszukiwania obszarowego zapewniają szerszy zasięg. Skuteczne zaprojektowanie schematu zależy od wydajności czujników, warunków akustycznych, dostępnych boi sonarowych oraz wielkości obszaru nadzoru.
Elementy składowe i podsystemy sonobojów
Chociaż konstrukcje znacznie się różnią, większość systemów boi sonarowych łączy w sobie kilka elementów mechanicznych, akustycznych, elektronicznych i komunikacyjnych.
| Elementy sonoboju | Funkcja |
| Hydrofony i przetworniki akustyczne | Wykrywają podwodne ciśnienie akustyczne, natomiast przetworniki w systemach aktywnych mogą również generować sygnały akustyczne i odbierać powstałe echa. |
| Pionowe i kierunkowe układy akustyczne | Zapewniają czułość kierunkową, formowanie wiązki lub dokładniejsze informacje o położeniu. |
| Zespoły źródeł akustycznych | Generują kontrolowane sygnały podwodne na potrzeby operacji sonarowych w trybie aktywnym i multistatycznym. |
| Kondycjonowanie sygnału i elektronika pokładowa | Wzmacniają, przetwarzają, kodują i zarządzają sygnałami wyjściowymi czujników przed ich transmisją. |
| Nadajniki radiowe i anteny | Przesyłają informacje akustyczne lub środowiskowe do odbiornika sonoboju znajdującego się na pokładzie platformy monitorującej. |
| Zasilacze i akumulatory | Zapewniają zasilanie elektryczne dla funkcji pomiarowych, elektronicznych, komunikacyjnych i sterujących. |
| Systemy wypornościowe | Utrzymują boję sonarową i antenę w wymaganej pozycji na powierzchni morza. |
| Spadochrony i systemy opadania | W przypadku ich zastosowania kontrolują opadanie z powietrza do wody oraz chronią czujnik podczas rozmieszczania boi sonarowej. |
| Mechanizmy ustawiania głębokości | Ustawiają hydrofony, przetworniki lub układy czujników na wybranej głębokości roboczej. |
| Czujniki środowiskowe i temperaturowe | Mierzą parametry służące do scharakteryzowania słupa wody i środowiska akustycznego. |
Interoperacyjność i standaryzacja
Interoperacyjność ma kluczowe znaczenie, ponieważ boje sonarowe muszą współpracować z urządzeniami do ich wodowania, systemami odbiorczymi, sprzętem przetwarzającym oraz wielonarodowymi architekturami zwalczania okrętów podwodnych (ASW). Do najważniejszych kwestii należą:
- Interoperacyjność boi sonarowych NATO: Wspólne interfejsy fizyczne, elektryczne, radiowe i operacyjne zapewniają kompatybilność między odpowiednimi czujnikami a platformami przetwarzania danych w siłach morskich państw sojuszniczych.
- Wspólne specyfikacje boi sonarowych ANEP-80: Dokument NATO ANEP-80 określa wspólne specyfikacje interoperacyjności boi sonarowych i figuruje jako aktywna publikacja inżynierii morskiej sojuszu.
- Kompatybilność z wyrzutnią pokładową samolotu: Wymiary boi sonarowej, jej geometria zewnętrzna, rury wyrzutniowe, skrzynie wyrzutniowe oraz interfejsy zwalniające muszą być dostosowane do wyrzutni boi sonarowych samolotu nośnego.
- Kompatybilność z odbiornikami i systemami przetwarzania: Kanały radiowe, formaty sygnałów, funkcje sterujące oraz sygnały akustyczne muszą być kompatybilne z odpowiednim odbiornikiem boi sonarowej oraz sprzętem do przetwarzania danych misji.
- Operacje przeciwokrętowe koalicji: Standaryzowane interfejsy umożliwiają kompatybilnym platformom sojuszniczym przekazywanie informacji z czujników akustycznych na potrzeby skoordynowanych operacji wykrywania i śledzenia.
Dla producentów boi sonarowych spełnienie obowiązujących specyfikacji dotyczących boi sonarowych wiąże się nie tylko z samymi parametrami akustycznymi. Na integrację z platformą mogą wpływać interfejsy fizyczne, kompatybilność komunikacyjna, konfiguracja pamięci oraz rura transportowa boi sonarowej lub pojemnik wyrzutowy.
Nowe technologie w sonobojach do zwalczania okrętów podwodnych
Rozwój coraz bardziej koncentruje się na udoskonalaniu rozproszonego wykrywania, przetwarzania, łączności oraz integracji z platformami, a nie na traktowaniu poszczególnych sonobojów marynarki wojennej jako izolowanych czujników akustycznych.
- Udoskonalone przetwarzanie multistatyczne: Bardziej zaawansowana koordynacja rozproszonych źródeł i odbiorników może wspierać poszukiwania akustyczne na większym obszarze oraz skuteczniejsze wykorzystanie geometrii multistatycznej.
- Zaawansowane przetwarzanie sygnałów: Automatyzacja może wspomagać operatorów w wykrywaniu, klasyfikacji, korelacji kontaktów, redukcji zakłóceń oraz zarządzaniu coraz większymi polami czujników.
- Sieciowa obrona przeciw okrętom podwodnym (ASW): Szybsza wymiana informacji z czujników oraz usprawnione przetwarzanie danych cyfrowych umożliwiają połączenie samolotów, okrętów, systemów dowodzenia i innych zasobów ASW w celu uzyskania pełniejszego obrazu taktycznego sytuacji podwodnej.
- Wdrożenie bezzałogowe: Integracja z platformami autonomicznymi i zdalnie sterowanymi może poszerzyć zakres i lokalizację rozmieszczenia jednorazowych czujników akustycznych, zwłaszcza w sytuacji, gdy systemy bezzałogowe odgrywają coraz większą rolę w rozproszonym wykrywaniu morskim.
NAVAIR dąży również do udoskonalenia systemu zwalczania okrętów podwodnych typu Multi-Static Active Coherent (MAC), w tym do ulepszeń w zakresie przetwarzania sygnałów, zwiększenia zdolności poszukiwawczych, redukcji zakłóceń oraz rozwoju interfejsu operator-maszyna. Rozwój ten umacnia niezmienną rolę sonobojów jako rozproszonych elementów wykrywania w ramach coraz bardziej zintegrowanych systemów walki podwodnej.
