[Populärwissenschaft der chinesischen Militärtechnologie] Wie „erleuchtet“ Sonar den dunklen Meeresboden während Seeschlachten?

Die moderne Seekriegsführung umfasst seit langem drei Bereiche: Luft, Oberfläche und Unterwasser. Da elektromagnetische Wellen im Wasser sehr stark gedämpft werden, können sie bei Unterwasserkämpfen nicht als Quelle für Ortungssignale verwendet werden. Daher ist die Verwendung von Schallwellen zum Aufspüren von Objekten unter der Wasseroberfläche das am weitesten verbreitete Mittel geworden. Sonar ist eine weitere Technologie oder Ausrüstung, die die Ausbreitung und Reflexion von Schallwellen im Wasser zur Navigation und Entfernungsmessung nutzt.

Weit verbreitetes „Unterwasserradar“

Die Sonartechnologie hat eine 100-jährige Geschichte. Es wurde 1906 von Lewis Nixon von der britischen Marine erfunden. Das erste von ihm erfundene Sonar war ein passives Abhörgerät, das hauptsächlich zum Aufspüren von Eisbergen verwendet wurde. Diese Technologie wurde im Ersten Weltkrieg auf dem Schlachtfeld eingesetzt, um U-Boote zu erkennen. Nach Jahren der Entwicklung ist das Sonar heute das wichtigste Gerät der Marine zur Unterwasserüberwachung. Darüber hinaus kann es Unterwasserziele erkennen, lokalisieren, klassifizieren und verfolgen sowie Unterwassernavigation und -kommunikation durchführen.

Schematische Darstellung des Funktionsprinzips von Sonaren, die beim Militär und der Marine eingesetzt werden (Quelle: Sohu)

Sonargeräte bestehen im Allgemeinen aus drei Teilen: Array, Elektronikgehäuse und Zusatzgeräten. Das Array besteht aus Unterwasser-Akustikwandlern, die in einer bestimmten geometrischen Form angeordnet sind. Sein Aussehen ist normalerweise kugelförmig, zylindrisch, flach oder linear. Es kann in Empfangsarray, Sendearray oder kombiniertes Sende- und Empfangsarray unterteilt werden. Elektronikschränke verfügen im Allgemeinen über Subsysteme wie Senden, Empfangen, Anzeigen und Steuern. Zur Zusatzausrüstung gehören Stromversorgungsgeräte, Verbindungskabel, Unterwasseranschlusskästen und -verstärker, Hebe-, Dreh-, Neigungs-, Einzieh-, Schlepp-, Aufhänge- und Liefergeräte, die mit der Übertragungssteuerung des Sonar-Arrays kompatibel sind, sowie Sonar-Ablenkabdeckungen usw.

Unter ihnen ist der Wandler eine wichtige Komponente im Sonar. Es handelt sich um ein Gerät, das Schallenergie in andere Energieformen umwandelt, beispielsweise mechanische Energie, elektrische Energie, magnetische Energie usw. Sein Funktionsprinzip besteht darin, den piezoelektrischen Effekt oder magnetostriktiven Effekt bestimmter Materialien auszunutzen, die sich unter der Einwirkung elektrischer oder magnetischer Felder ausdehnen und zusammenziehen.

Der Wandler kann unter Wasser Schallwellen sowohl senden als auch empfangen. Sonar ist aktiv, wenn der Wandler sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Schallwellen verwendet wird. Aktives Sonar erkennt Gewässer hauptsächlich durch das Aussenden von Ultraschallwellen und die Berechnung der Echos . Es eignet sich zum Vermessen von Unterwasserminen, Fischschwärmen, Riffen, gesunkenen Schiffen etc. und kann versteckte U-Boote berechnen, deren Motoren abgeschaltet sind. Ein Sonar ist passiv, wenn der Wandler ausschließlich zum Empfangen von Schallwellen dient. Passives Sonar empfängt passiv vom Ziel ausgesendete Signale oder vom Ziel erzeugtes Strahlungsrauschen, analysiert die Daten und bestimmt die Eigenschaften und den Standort des Ziels. Es kann externe Aktivitäten erkennen, ohne sich selbst zu offenbaren.

Das nachrichtendienstliche Rückgrat des Unterwasser-Schlachtfelds

Durch die Entwicklung moderner digitaler Signalverarbeitungsalgorithmen und Computertechnologie wurde die Informationsverarbeitungsfähigkeit von Sonaren erheblich verbessert. Die offene, standardisierte und modulare Systemarchitektur hat die schnelle Einbettung neuer Sonartechnologien gefördert und die kontinuierliche Verbesserung der funktionalen Integration von Sonarsystemen vorangetrieben. Die neue Generation von Sonarsystemen integriert Seiten-, Bug-, Schlepp-, Aktiv-/Passiv- und Mehrbandsonar in einem und verfügt über mehrere Funktionen wie Zielerkennung, Verfolgung, Identifizierung, hydrologische Aufklärung, Unterwasserkommunikation, Navigation, umfassende Informationsverarbeitung und -anzeige, Torpedokontrolle und hydroakustische Gegenmaßnahmen, wodurch die Erkennungsleistung und Informationskampffähigkeit von U-Booten und Überwasserschiffen in tiefen und flachen Gewässern erheblich verbessert wird.

Sonar ist für den Unterwasserkampf unerlässlich (Quelle: Sohu)

Ein Vertreter dieser Art von Ausrüstung ist das integrierte Sonarsystem AN/BQQ-10 aus den USA. Das integrierte Sonarsystem basiert auf den integrierten Sonarsystemen AN/BQQ-5 und AN/BQQ-6 und wird durch das „Civilian Acoustic Ready-made Technology Rapid Implantation Program“ aufgerüstet. Das integrierte Sonarsystem AN/BQQ-10 verbessert das Submarine Underwater Precision Mapping and Navigation (PUMA)-System, das U-Booten die Möglichkeit bietet, die Topografie des Meeresbodens zu kartieren und seine geografischen Merkmale aufzuzeichnen, einschließlich der Erkennung von Objekten wie Minen und 3D-Kartendarstellungen. Diese digitalen Karten können komprimiert und zur Anzeige an see- und landgestützte Plattformen übertragen werden. Diese Fähigkeit, die Topographie des Meeresbodens genau zu kartieren, ermöglicht es U-Booten, sich verdeckt auf den Kampfeinsatz am Meeresboden vorzubereiten und Minenfeldüberwachungs- und -vermeidungsoperationen sicher durchzuführen.

Autorenprofil: Lan Shunzheng ist auf Forschung und theoretisches Schreiben zu Weltraumstrategie, Militärstrategie und internationalen Beziehungen spezialisiert. Während seines Militärdienstes gab er sein erstes militärtheoretisches Buch heraus: „An Army Sergeant’s Thoughts on National Defense – Soldiers Going Out of the Border“. Während seines Masterstudiums an der School of International Relations konzentrierte er sich auf Weltraumstrategie. Mittlerweile veröffentlicht er häufig entsprechende Artikel in Online-Medien und Militärmagazinen. Darüber hinaus wurde auch seine zweite Monographie „Zhenxing Dinghai – Building China’s Future Space Military Strategy“ veröffentlicht.

Produziert von: Popular Science of Chinese Military Technology

Produzent: Guangming Online Science Department

Autor: Lan Shunzheng (Militärwissenschaftsautor)

Wissenschaftliche Überprüfung: Peng Kun (leitender Redakteur für militärische Inhalte)

Planung: Jin He