避免海上碰撞 各國有哪些高科技“神器”

    原標題：避免碰撞，有哪些高科技“神器”

    6月17日凌晨，美國海軍“菲茨傑拉德”號導彈驅逐艦與菲律賓貨輪在日本海相撞成為了全球熱議的新聞。作為海上“老司機”的美國海軍，其最先進的驅逐艦竟然發生這樣低級的失誤，實在令人唏噓。在沒有道路分界線和交通指示燈的茫茫大海上，特別是在夜間或惡劣天氣航行時，如何避免艦船相撞，看上去似乎是一道難題。

    事實上，在海上避碰規則日臻完善和導航技術高度發達的今天，如果不是故意撞擊，即便是在惡劣的海況下，也是可以做到不發生碰撞事故的。海上避碰除了要遵守《國際海上避碰規則》、加強值更管理和應急訓練外，還要依靠艦艇上配備的各種導航裝備。接下來我們就細數一下現代海軍艦艇上那些擔當導航與避碰大任的高技術裝備。

    艦艇標配——

    陀螺羅經

    羅經是海軍艦艇上普遍裝備的、用於保證航行和作戰的重要導航設備，也是歷史較為久遠的導航設備之一。羅經是由羅盤發展演變而來的。由於羅經原理簡單、使用方便且可靠性高，無論是水面艦艇還是潛艇，都配備有這種導航設備。

    羅經一般分為兩類，一類是陀螺羅經，也稱電羅經，另一類是標準羅經，也稱磁羅經。與磁羅經相比，陀螺羅經結構較為精密，不受鐵磁幹擾，指向精度高、使用方便，因此海軍艦艇上經常使用的羅經為陀螺羅經，如美國海軍海狼級攻擊型核潛艇就配備有2套高性能靜電陀螺羅經。但使用陀螺羅經的前提是必須有電，當艦艇供電係統發生故障時，雷達導航等其他用電的導航設備也會失效，此時須啟用磁羅經應急。

    陀螺羅經導航原理是根據陀螺儀的定軸性和旋進性，利用地球自轉和重力實現導航功能。由於陀螺羅經的主要功能是用於航線校正，不能顯示迫近艦艇的信息，因此單靠羅經導航並不能防止碰撞事故，還需要輔助以雷達導航、聲吶導航等主動型探測與導航裝備。

    無形之手——

    導航雷達

    導航雷達屬於主動型導航設備，在實現自身定位的同時，可以及時發現航線附近的危險接近物，因此是現代艦艇主要的海上避碰裝備。艦艇導航雷達通過天線發射一定頻率的電磁波來探測本艦周圍的海面情況，以測定目標方位、距離，實現避碰、定位和進行導航。雷達導航主要用於引導艦艇&&港口、通過狹窄水道、沿岸航行和海上避碰，也可用於監視或尋找錨位、海上救援搜索和氣象預報。

    發達國家海軍艦艇上的導航雷達通常與對海搜索雷達融為一體，以提高綜合性探測和預警能力。導航雷達探測與預警的主要指標是最大和最小探測距離，最小探測距離越小，雷達盲區也越小，對小型快速迫近船隻的預警能力越強。如美國海軍尼米茲級核動力航母上配備的AN/SPS-67(V)型對海搜索雷達，最大探測距離為104千米，通過增加窄脈衝方式後，最小探測距離可達到370米，大大減少了探測盲區，實現了對近距離小型艦艇的有效探測和分辨。

    大多數國家海軍艦艇和民用船隻上，還裝備了一種名為“自動雷達標繪儀”的避碰設備，亦稱避碰雷達。自動雷達標繪儀是航海雷達與計算機技術相結合的産物，具有目標捕捉、跟蹤、顯示、報警、艦船試操縱等功能。該設備能同時對多個目標進行跟蹤和處理，實時顯示本船與被跟蹤目標的距離、方位與航速等信息。對有碰撞危險的來船，值班人員可在自動雷達標繪儀上進行模擬避讓操縱，以提前預測避讓效果。目前，自動雷達標繪儀已經成為各國海軍艦艇的必備裝備。

    導航雷達在海上避碰中扮演的角色雖然重要，但受雷達電磁波直線傳播特性影響，雷達對目標的探測存在陰影區。另外，受雷達天線高度與垂直波束寬度的限制，以及雷達發射脈衝寬度與收發開關恢復時間的限制，雷達觀測還存在盲區。特別是對近距離目標、遮擋物後的目標探測能力有限，對於反射信號較弱的目標在發現方面亦存在欠缺。因此，自動雷達標繪儀對目標的跟蹤還存在目標丟失與誤跟蹤現象，在海上航行時也不能完全依賴雷達導航設備。

    上帝之眼——

    導航衛星

    船舶上使用的衛星導航係統通常是集衛星定位、身份識別和通信聯絡於一體的綜合係統，而非單一的導航衛星信號接收器。通常將該綜合性係統稱為“船舶自動識別係統”。該係統誕生於20世紀90年代，是融合了通信、網絡和信息技術的高科技型航海助航設備，能借助全球定位係統(GPS)將船舶航速、位置、目的地、航向及航向改變率等動態參數，以及船舶名稱、船舶類型、吃水深度及危險貨物等靜態數據，通過甚高頻向附近水域的船舶及岸&進行廣播，使鄰近船舶及岸&能及時掌握附近海面所有船舶的動靜態信息，以便迅速互相通話協調，採取必要的避讓行動。

    船舶自動識別係統的首要功能是船舶識別，此外它還能提供更多的信息使雙方清晰了解對方的操縱意圖，使避讓更為及時有效。國際海事組織強制要求所有300噸及以上的國際航行民用船舶、500噸及以上的非國際航行民用船舶，以及所有客船都要配備船舶自動識別係統，以減少海上碰撞風險。

    軍用艦艇是否安裝船舶自動識別係統，國際海事組織沒做強制性要求。大多數軍用艦艇上都配備了該係統，但出於行動保密等因素，即使安裝了該係統也不經常用，多在應急時啟用。有的軍用艦艇在使用船舶自動識別係統時，會關閉信號發射功能，只啟用信號接收功能。

    水下有耳——

    避碰聲吶

    潛艇避碰一直是各國海軍不敢掉以輕心的難題。從1954年到2000年，全世界發生的246起潛艇事故中，碰撞事故佔46%。為防止水下潛航的潛艇與其他物體相撞，通常要通過聲吶來辨明目標信息，並進行規避操作。

    潛艇上的聲吶主要包括主動聲吶和被動聲吶。主動聲吶能主動從係統中發射聲波“照射”目標，以獲取目標信息，多用於探測冰山、暗礁、沉船、水雷和潛艇。被動聲吶則被動接收目標産生的噪聲信號，以測定目標的方位和某些特性，多用於不能暴露自己而又要探測敵方潛艇或水面艦艇方位時。因此，這兩類聲吶都可用於水下避碰探測，只是應用時機和場合有所差異。

    海軍新型潛艇普遍裝備了性能先進的綜合聲吶係統。綜合聲吶係統是由多部聲吶和水聲測量設備組成的綜合水聲探測係統。例如美國海軍攻擊型核潛艇上配備的AN/BQQ-5綜合聲吶係統，由9部獨立的數字聲吶組成，各聲吶之間可進行數據共享。與單一的避碰聲吶相比，綜合性聲吶係統在探測靜態障礙物和運行中的物體時更加精準有效，並且還能最大限度地隱藏自身信號。

    土豪必備——

    綜合艦橋

    考慮到羅經導航、雷達導航、衛星導航等都有其局限性，不能達到百分之百可靠，因此美、德、英等發達國家海軍在新造艦艇上傾向於借鑒豪華郵輪的做法，加裝集各種導航手段為一體的綜合艦橋係統。由於綜合艦橋係統需要整合多種功能，並實現人機緊密協調，技術門檻較高，造價不菲，僅有少數“土豪”國家海軍才能用得起這樣的高端設備。

    綜合艦橋係統是在組合導航係統的基礎上發展而來的船舶航行自動化係統。它利用計算機、網絡、現代控制和信息融合等技術，將各種導航傳感器、艦船操控、避碰雷達等設備有機結合起來，實現艦船航行自動化。該係統具有完善導航、自動駕駛、自動避碰、通信和航行管理控制等多種功能，提高了航行安全性。

    海軍艦艇綜合艦橋係統除具備民船艦橋的基本功能外，還能夠進行精確的航向、橫移、平移、減搖控制，並與作戰係統高度協調統一，實現了海軍艦艇航行相關功能的一體化集成，是21世紀海軍導航的主要發展方向。（海軍後勤技術裝備研究所 郭亞東）