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避免海上碰撞，有哪些高科技“神器”

6月美國海軍“菲茨杰拉德”號導(dǎo)彈驅(qū)逐艦與菲律賓貨輪在日本海相撞成為了全球熱議的神器新聞。在沒有道路分界線和交通指示燈的避免茫茫大海上，特別是海上合肥橋梁防撞設(shè)施在夜間或惡劣天氣航行時，如何避免艦船相撞，碰撞看上去似乎是有高一道難題。事實上，科技在海上避碰規(guī)則日臻完善和導(dǎo)航技術(shù)高度發(fā)達(dá)的神器今天，如果不是避免故意撞擊，即便是海上在惡劣的海況下，也是碰撞可以做到不發(fā)生碰撞事故的。海上避碰除了要遵守《國際海上避碰規(guī)則》、有高加強(qiáng)值更管理和應(yīng)急訓(xùn)練外，科技還要依靠艦艇上配備的神器各種導(dǎo)航裝備。今日出版的避免《解放軍報》就來細(xì)數(shù)一下現(xiàn)代海軍艦艇上那些擔(dān)當(dāng)導(dǎo)航與避碰大任的高技術(shù)裝備。

避免碰撞，海上有哪些高科技“神器”

■郭亞東

6月美國海軍“菲茨杰拉德”號導(dǎo)彈驅(qū)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(jī)”的美國海軍，其最先進(jìn)的驅(qū)逐艦竟然發(fā)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(guī)則日臻完善和導(dǎo)航技術(shù)高度發(fā)達(dá)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(fā)生碰撞事故的。海上避碰除了要遵守《國際海上避碰規(guī)則》、加強(qiáng)值更管理和應(yīng)急訓(xùn)練外，還要依靠艦艇上配備的各種導(dǎo)航裝備。接下來我們就細(xì)數(shù)一下現(xiàn)代海軍艦艇上那些擔(dān)當(dāng)導(dǎo)航與避碰大任的高技術(shù)裝備。

這是6月在日本下田市附近海域拍攝的遭受撞擊的美海軍“菲茨杰拉德”號驅(qū)逐艦。新華社/路透（資料圖）

艦艇標(biāo)配——

陀螺羅經(jīng)

羅經(jīng)是海軍艦艇上普遍裝備的、用于保證航行和作戰(zhàn)的重要導(dǎo)航設(shè)備，也是歷史較為久遠(yuǎn)的導(dǎo)航設(shè)備之一。羅經(jīng)是由羅盤發(fā)展演變而來的。由于羅經(jīng)原理簡單、使用方便且可靠性高，合肥橋梁防撞設(shè)施無論是水面艦艇還是潛艇，都配備有這種導(dǎo)航設(shè)備。

羅經(jīng)一般分為兩類，一類是陀螺羅經(jīng)，也稱電羅經(jīng)，另一類是標(biāo)準(zhǔn)羅經(jīng)，也稱磁羅經(jīng)。與磁羅經(jīng)相比，陀螺羅經(jīng)結(jié)構(gòu)較為精密，不受鐵磁干擾，指向精度高、使用方便，因此海軍艦艇上經(jīng)常使用的羅經(jīng)為陀螺羅經(jīng)，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(jīng)。但使用陀螺羅經(jīng)的前提是必須有電，當(dāng)艦艇供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，雷達(dá)導(dǎo)航等其他用電的導(dǎo)航設(shè)備也會失效，此時須啟用磁羅經(jīng)應(yīng)急。

陀螺羅經(jīng)導(dǎo)航原理是根據(jù)陀螺儀的定軸性和旋進(jìn)性，利用地球自轉(zhuǎn)和重力實現(xiàn)導(dǎo)航功能。由于陀螺羅經(jīng)的主要功能是用于航線校正，不能顯示迫近艦艇的信息，因此單靠羅經(jīng)導(dǎo)航并不能防止碰撞事故，還需要輔助以雷達(dá)導(dǎo)航、聲吶導(dǎo)航等主動型探測與導(dǎo)航裝備。

無形之手——

導(dǎo)航雷達(dá)

導(dǎo)航雷達(dá)屬于主動型導(dǎo)航設(shè)備，在實現(xiàn)自身定位的同時，可以及時發(fā)現(xiàn)航線附近的危險接近物，因此是現(xiàn)代艦艇主要的海上避碰裝備。艦艇導(dǎo)航雷達(dá)通過天線發(fā)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(biāo)方位、距離，實現(xiàn)避碰、定位和進(jìn)行導(dǎo)航。雷達(dá)導(dǎo)航主要用于引導(dǎo)艦艇出入港口、通過狹窄水道、沿岸航行和海上避碰，也可用于監(jiān)視或?qū)ふ义^位、海上救援搜索和氣象預(yù)報。

發(fā)達(dá)國家海軍艦艇上的導(dǎo)航雷達(dá)通常與對海搜索雷達(dá)融為一體，以提高綜合性探測和預(yù)警能力。導(dǎo)航雷達(dá)探測與預(yù)警的主要指標(biāo)是最大和最小探測距離，最小探測距離越小，雷達(dá)盲區(qū)也越小，對小型快速迫近船只的預(yù)警能力越強(qiáng)。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(dá)，最大探測距離為104千米，通過增加窄脈沖方式后，最小探測距離可達(dá)到370米，大大減少了探測盲區(qū)，實現(xiàn)了對近距離小型艦艇的有效探測和分辨。

大多數(shù)國家海軍艦艇和民用船只上，還裝備了一種名為“自動雷達(dá)標(biāo)繪儀”的避碰設(shè)備，亦稱避碰雷達(dá)。自動雷達(dá)標(biāo)繪儀是航海雷達(dá)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有目標(biāo)捕捉、跟蹤、顯示、報警、艦船試操縱等功能。該設(shè)備能同時對多個目標(biāo)進(jìn)行跟蹤和處理，實時顯示本船與被跟蹤目標(biāo)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(dá)標(biāo)繪儀上進(jìn)行模擬避讓操縱，以提前預(yù)測避讓效果。目前，自動雷達(dá)標(biāo)繪儀已經(jīng)成為各國海軍艦艇的必備裝備。

導(dǎo)航雷達(dá)在海上避碰中扮演的角色雖然重要，但受雷達(dá)電磁波直線傳播特性影響，雷達(dá)對目標(biāo)的探測存在陰影區(qū)。另外，受雷達(dá)天線高度與垂直波束寬度的限制，以及雷達(dá)發(fā)射脈沖寬度與收發(fā)開關(guān)恢復(fù)時間的限制，雷達(dá)觀測還存在盲區(qū)。特別是對近距離目標(biāo)、遮擋物后的目標(biāo)探測能力有限，對于反射信號較弱的目標(biāo)在發(fā)現(xiàn)方面亦存在欠缺。因此，自動雷達(dá)標(biāo)繪儀對目標(biāo)的跟蹤還存在目標(biāo)丟失與誤跟蹤現(xiàn)象，在海上航行時也不能完全依賴?yán)走_(dá)導(dǎo)航設(shè)備。

上帝之眼——

導(dǎo)航衛(wèi)星

船舶上使用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)通常是集衛(wèi)星定位、身份識別和通信聯(lián)絡(luò)于一體的綜合系統(tǒng)，而非單一的導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收器。通常將該綜合性系統(tǒng)稱為“船舶自動識別系統(tǒng)”。該系統(tǒng)誕生于20世紀(jì)90年代，是融合了通信、網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的高科技型航海助航設(shè)備，能借助全球定位系統(tǒng)(GPS)將船舶航速、位置、目的地、航向及航向改變率等動態(tài)參數(shù)，以及船舶名稱、船舶類型、吃水深度及危險貨物等靜態(tài)數(shù)據(jù)，通過甚高頻向附近水域的船舶及岸臺進(jìn)行廣播，使鄰近船舶及岸臺能及時掌握附近海面所有船舶的動靜態(tài)信息，以便迅速互相通話協(xié)調(diào)，采取必要的避讓行動。

船舶自動識別系統(tǒng)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(qiáng)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系統(tǒng)，以減少海上碰撞風(fēng)險。

軍用艦艇是否安裝船舶自動識別系統(tǒng)，國際海事組織沒做強(qiáng)制性要求。大多數(shù)軍用艦艇上都配備了該系統(tǒng)，但出于行動保密等因素，即使安裝了該系統(tǒng)也不經(jīng)常用，多在應(yīng)急時啟用。有的軍用艦艇在使用船舶自動識別系統(tǒng)時，會關(guān)閉信號發(fā)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(fā)生的246起潛艇事故中，碰撞事故占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(biāo)信息，并進(jìn)行規(guī)避操作。

潛艇上的聲吶主要包括主動聲吶和被動聲吶。主動聲吶能主動從系統(tǒng)中發(fā)射聲波“照射”目標(biāo)，以獲取目標(biāo)信息，多用于探測冰山、暗礁、沉船、水雷和潛艇。被動聲吶則被動接收目標(biāo)產(chǎn)生的噪聲信號，以測定目標(biāo)的方位和某些特性，多用于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，這兩類聲吶都可用于水下避碰探測，只是應(yīng)用時機(jī)和場合有所差異。

海軍新型潛艇普遍裝備了性能先進(jìn)的綜合聲吶系統(tǒng)。綜合聲吶系統(tǒng)是由多部聲吶和水聲測量設(shè)備組成的綜合水聲探測系統(tǒng)。例如美國海軍攻擊型核潛艇上配備的AN/BQQ-5綜合聲吶系統(tǒng)，由9部獨立的數(shù)字聲吶組成，各聲吶之間可進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。與單一的避碰聲吶相比，綜合性聲吶系統(tǒng)在探測靜態(tài)障礙物和運行中的物體時更加精準(zhǔn)有效，并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(jīng)導(dǎo)航、雷達(dá)導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航等都有其局限性，不能達(dá)到百分之百可靠，因此美、德、英等發(fā)達(dá)國家海軍在新造艦艇上傾向于借鑒豪華郵輪的做法，加裝集各種導(dǎo)航手段為一體的綜合艦橋系統(tǒng)。由于綜合艦橋系統(tǒng)需要整合多種功能，并實現(xiàn)人機(jī)緊密協(xié)調(diào)，技術(shù)門檻較高，造價不菲，僅有少數(shù)“土豪”國家海軍才能用得起這樣的高端設(shè)備。

綜合艦橋系統(tǒng)是在組合導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的船舶航行自動化系統(tǒng)。它利用計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代控制和信息融合等技術(shù)，將各種導(dǎo)航傳感器、艦船操控、避碰雷達(dá)等設(shè)備有機(jī)結(jié)合起來，實現(xiàn)艦船航行自動化。該系統(tǒng)具有完善導(dǎo)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。

海軍艦艇綜合艦橋系統(tǒng)除具備民船艦橋的基本功能外，還能夠進(jìn)行精確的航向、橫移、平移、減搖控制，并與作戰(zhàn)系統(tǒng)高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實現(xiàn)了海軍艦艇航行相關(guān)功能的一體化集成，是21世紀(jì)海軍導(dǎo)航的主要發(fā)展方向。

碰撞事故頻發(fā)原因何在？

■劉鋼

據(jù)不完全統(tǒng)計，自2000年以來，美國海軍共發(fā)生碰撞、擱淺等嚴(yán)重事故25起，今年年初至今僅駐日美軍就發(fā)生了3起。這次美國海軍艦艇和菲律賓貨輪相撞事件給人很多警示。

人為因素是禍根

茫茫大海，煙波浩渺，為何艦船碰撞事故頻繁發(fā)生？其實這是有規(guī)律可循的：在沿海水域及港口附近或遇到能見度不良的天氣時，艦船往往容易發(fā)生碰撞。在考慮艦船碰撞事故原因和預(yù)防措施時，常常需要綜合分析“人、船、環(huán)境、管理”系統(tǒng)中的各種因素，絕大多數(shù)碰撞事故是由于違反海上避碰規(guī)則等人為因素所導(dǎo)致的。據(jù)統(tǒng)計，80%的海事事故與人為因素有關(guān)，而與人為因素有關(guān)的艦船碰撞事故的比率更是高達(dá)96%。

通常來講，導(dǎo)致艦船碰撞事故的人為因素主要有四個方面：一是觀察瞭望疏忽。未保持連續(xù)的、不間斷的觀察狀態(tài)，未采取系統(tǒng)的、全方位的瞭望方法，以至于未及早發(fā)現(xiàn)來船，未及時核對本船航向，導(dǎo)致碰撞事故發(fā)生。二是艦船速度過高。在能見度不良的情況下，因本船速度過高，不能作出恰當(dāng)?shù)念A(yù)判，導(dǎo)致無法采取有效的避讓行動。三是助航設(shè)備使用不正確。未進(jìn)行遠(yuǎn)近距離擋交替掃描，致使目標(biāo)發(fā)現(xiàn)過晚來不及避讓，或發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后未進(jìn)行系統(tǒng)的觀測，僅憑熒光屏上的回波主觀臆斷，采取與客觀情況相違背的避讓行動。比如，潛艇在水下靠被動聲吶偵測，若對方噪音小或海洋背景噪音太大，就會造成危險局面。四是避讓處置失誤。據(jù)統(tǒng)計，有相當(dāng)一部分事故是在原本有足夠的時間用來操作、但未采取有效避讓措施的情況下造成的。

安全航行三要素

艦船安全航行關(guān)鍵是把握好“三要素”。保持正規(guī)瞭望是航行安全的“基石”，自始至終貫穿在艦船航行之中，任何時間、任何地點都要全神貫注、由近及遠(yuǎn)地觀察，真正做到“瞭望不間斷”。保持安全航速是避免事故的“靈符”，既有充分的時間預(yù)判形勢，又有足夠的余地采取措施，有利于掌握避讓行動的主動權(quán)。正確實施避讓是最后一個“錦囊”，當(dāng)存在碰撞危險時，就必須迅速果斷地采取正確有效的避讓行動，包括轉(zhuǎn)向、減速以及聯(lián)合避碰等方式。切忌消極盲目避讓，防止因判斷不準(zhǔn)確而抵消對方的避讓行動效果。

空中防撞待突破

由于軍事航空行動的隱蔽性、突然性以及戰(zhàn)斗機(jī)的高機(jī)動性，空中防撞形勢一直處于嚴(yán)峻的狀態(tài)。從美國空軍飛行安全中心網(wǎng)站公布的15種世界主要戰(zhàn)機(jī)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，空中相撞墜機(jī)約占飛行事故的11.1%，從時機(jī)上看，起落、編隊飛行和戰(zhàn)術(shù)機(jī)動是發(fā)生相撞的三大高危期。

與艦船碰撞事故一樣，觸發(fā)戰(zhàn)機(jī)相撞事故的原因也是“人、戰(zhàn)機(jī)、環(huán)境、管理”系統(tǒng)中的不安全因素，其中人的不安全行為仍然是主要原因。因此，防撞工作就必須把握重點和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，瞄準(zhǔn)“靶心”精準(zhǔn)發(fā)力。人員上要始終把握住工作主體，即飛行指揮員、飛行人員、領(lǐng)航員、管制人員，加強(qiáng)身體、心理、技術(shù)等方面的培訓(xùn)；制度上要將防撞的“關(guān)口”前移到空中“相遇”之前，即危險接近和飛行沖突等，合理地運用控制風(fēng)險的方法和手段，從源頭上消除或減小相撞概率。

與艦船避碰不一樣的是，由于速度上的巨大差異，在戰(zhàn)機(jī)防撞中人的能動性作用較小，這就促使世界各國都在開發(fā)軍機(jī)防撞系統(tǒng)，但難度較大，鮮有突破性進(jìn)展。美國空軍研究實驗室曾研發(fā)了一種自動空中防撞系統(tǒng)，在無需飛行員下達(dá)指令的情況下，使飛機(jī)做出合適的規(guī)避動作以避免相撞。

悲壯的空中慘劇——

飛機(jī)相撞事故

在各類相撞事故中，飛行器空中相撞頻率最高、也最為慘烈，給人留下的內(nèi)心傷痛也最為持久。

前西德的美軍航空展上發(fā)生嚴(yán)重意外事故，意大利空軍三色箭飛行表演隊的3架戰(zhàn)機(jī)在空中相撞，其中一架撞向人群，造成70人死亡，數(shù)百人受傷。

2002年發(fā)生的烏克蘭航展事故是迄今為止最為嚴(yán)重的一起航展事故。一架正在做低空高難度俯沖特技的蘇-27戰(zhàn)機(jī)突然失控，緊接著和停機(jī)坪上的一架伊爾-76運輸機(jī)相撞，蘇-27隨即爆炸起火并翻滾著沖向觀眾，造成77人死亡、543人受傷，事故現(xiàn)場之慘烈讓人記憶猶新。

美國海軍兩架F/A-18“超級大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)在北卡羅來納州東部海域上空發(fā)生碰撞，事發(fā)時，兩架戰(zhàn)斗機(jī)正在執(zhí)行例行訓(xùn)練任務(wù)。

太空中的驚世邂逅——

美俄衛(wèi)星相撞

美國“銥星33號”衛(wèi)星與俄羅斯“宇宙2251號”衛(wèi)星在西伯利亞泰梅爾半島上空789公里處相撞，并且產(chǎn)生兩條超過1000塊碎片構(gòu)成的殘骸帶。這是人類歷史上首次衛(wèi)星相撞事故，這次碰撞事件警示人們，衛(wèi)星在軌運行相撞的威脅是真實存在的，也使各國開始著手制定有效處理太空垃圾的相關(guān)法律。

除衛(wèi)星相撞外，太空中還多次發(fā)生過太空碎片撞擊航天器的事件。如1996年法國的“櫻桃”通信衛(wèi)星被多年前“阿麗亞娜”運載火箭入軌時產(chǎn)生的一枚碎片擊中，導(dǎo)致一個觀測裝置受損，衛(wèi)星運行軌道超出正常范圍。

大洋下的沉寂驚魂——

核潛艇相撞事故

冷戰(zhàn)期間，敵對的美蘇兩國潛艇在大洋中發(fā)生過多起潛艇相撞事故。例如，美軍執(zhí)行秘密任務(wù)的“隆頭魚”號潛艇與正在水下試航的蘇軍“回聲-2”級新型巡航導(dǎo)彈核潛艇在彼得羅巴甫洛夫斯克附近海域相撞，致使后者險些沉沒，而美潛艇也不得不返回太平洋艦隊總部“療傷”。

至間，英國“前衛(wèi)”號彈道導(dǎo)彈核潛艇與法國“凱旋”號核潛艇在大西洋意外相撞。當(dāng)時兩艘潛艇均在水下航行，而且艇上帶著核導(dǎo)彈，共有約250名乘員。雙方聲吶裝置均未能探測到對方，結(jié)果導(dǎo)致意外相撞，“前衛(wèi)”號船體上出現(xiàn)凹陷和擦痕，“凱旋”號聲吶外殼嚴(yán)重受損。

海面上的霸氣出擊——

蘇艦主動撞擊美艦

美國巡洋艦“約克城”號和驅(qū)逐艦“卡隆”號抵近蘇聯(lián)領(lǐng)海宣示自由航行權(quán)力，一度分別駛?cè)刖喟?0.3英里和7.5英里的位置。蘇聯(lián)海軍黑海艦隊派出“無私”號和SKR-6號兩艘護(hù)衛(wèi)艦前出阻止美艦。

蘇軍艦艇在警告無效的情況下做出了撞擊美軍艦艇的決定。面對噸位數(shù)倍于己的美軍艦艇，兩艘蘇聯(lián)護(hù)衛(wèi)艦絲毫沒有猶豫，堅決執(zhí)行了命令。雙方均沒有嚴(yán)重?fù)p失，但蘇聯(lián)海軍做出的決死拼命信號使美艦在無限驚恐中撤出了蘇聯(lián)領(lǐng)海。（征途）