美國海洋監視船(Part 1)

──by captain Picard


 

在反潛作戰中,蒐集敵方潛艦聲紋資訊是一件非常重要的平時工作。雖然美國已經在大西洋海底部署SOSUS這樣的大型固定監聽設施,然而固定設施畢竟只能涵蓋有限的水域,因此接下來美國的發展,就是在船隻上部署大型拖曳陣列聲納,可有效擴展監聽作業的海域。為了盡可能蒐集蘇聯潛艦的音響信號,美國在1973年展開拖曳陣列監視聲納(Surveillance Towed Array Sensor System,SURTASS)計畫,在音響監聽船上部署大型的低頻拖曳陣列聲納,在蘇聯潛艦可能出沒的水域進行監聽 。除了蒐集聲文之外,SURTASS船隻對於掌握海域中敵國潛艦動態也很有幫助,其遠程聲納監聽能力優於一般作戰艦艇。在1980年,SURTASS通過作戰測評,美國隨即開始建造 海洋監視船(Ocean Surveillance Ship,AGOS),正式編號為AN/UQQ-2。由於這類監視任務屬於二線非作戰性質,因此美國的音響監視船都由 以民間雇員為主的軍事海運司令部(MSC)操作,而不是交給美國海軍。 運用上,AGOS與友軍空中與水上反潛單位都保持密切聯繫,當AGOS發現敵方潛艦蹤跡時,就可以直接呼叫保持在空中的美軍P-3C或航艦起飛的S-3等反潛機前往目標區域進行精確的搜索標定。AGOS被美國海軍內部戲稱為「鮪魚漁船」(Tuna boat),因為其作業模式(從艦尾部署拖曳聲納陣列制海中,並慢速拖曳)與捕撈鮪魚的漁船類似;連帶地,對方潛艦也很難光靠被動聲納監聽就立刻判斷出AGOS與一般遠洋拖網漁船的差別,降低了警覺能力。

SURTASS採用商規開放式架構,因此日後能不斷透過更換新型硬體的方式進行升級。在早期,單一的SURTASS被動拖曳陣列無法直接判斷目標在聲納陣列的哪一邊,使得操作的艦艇需要花更多時間轉向來進行判斷。因此,美國隨後發展出雙陣列版本的SURTASS,同時施放兩條被動陣列,後端系統計算相同聲源抵達兩陣列的時間差,進而計算出目標的正確方位;從1996年起,雙陣列版SURTASS正式投入服役,而第二代的雙線版本SURTASS則從2003年度開始研發, 初期以兩條TB-29A拖曳陣列聲納(亦被維吉尼亞級核能攻擊潛艦採用)組成,聽音陣列總長度達到1500m左右(拖曳纜繩本身長度約1800m),爾後更換裝長度高達2614m的聽音陣列 ;即便在某些場合使用的緊致型SURTASS,聽音陣列長度也超過500m,遠超過一般作戰艦艇使用的拖曳陣列聲納(美製AN/SQR-19最初聽音陣列長122m,改良後增為240m)。SURTASS的部署深度介於150到460m之間 ,由於其陣列是如此巨大,光是收起或佈放就分別要花費兩小時以上,監聽船施放SURTASS陣列進行操作時,船艦必須維持在6節以內的低速 (最佳拖曳速度是3節左右),拖曳過程中船速不超過10節,以利陣列聲納的操作與聽音,此外也不能進行太劇烈的戰術動作,以免應力扯斷纜繩。

在最初,SURTASS只有被動監聽功能,專門截收海底的低頻信號。隨後,美國又繼續發展搭配SURTASS的低頻主動聲納(Low Frequency Active,LFA)系統,操作頻率介於100~500HZ,頻寬約30Hz;LFA擁有一個由至多18個發射單元構成的聲納陣列 ,重100噸以上,高度將近100m,每個單元的發射強度約 215 db,作業時懸吊於監聽船下方約120m的深度進行作業,拍發主動聲納波之後,再由艦尾拖曳施放的SURTASS被動陣列來接收。LFA具有不同的拍發模式,包括連續波(Continuous Wave,CW)以及頻率調製(Frequency-Modulated,FM),並可以產生多種不同波形。每個完整的信號發射序列可達6至100秒,每個連續波頻率發射不超過10秒。經過ARTEMIS等升級計畫的發展,LFA系統已經能使用數種不同的低頻聲波頻率。LFA的原型裝置在一艘美國海軍租借的商船Cory Chouest號上進行測試,隨後從2004年2月起安裝在無瑕號(USNS Impeccable T-AGOS-23)海洋監視船上進行測試。

SURTASS聲納的基陣極長、工作頻率極低(LFA主動操作模式的頻率約100~500Hz,被動監聽模式的操作頻率約數十至1000Hz);在如此低的工作頻率下,一般潛艦降低對外輻射噪音或者在外部敷設隔音瓦來降低敵方主動聲納回波等作法,面對SURTASS時幾乎無效。因此,即便面對最先進的靜音型潛艦,SURTASS仍能展現出驚人的偵測性能。據估計,SURTASS在使用直接傳遞通道,就能在100公里以上的距離以被動模式偵測到相當於15節速率航行的688 I改良型洛杉磯級核能攻擊潛艦這樣的安靜目標,如果使用匯聚區效應的情況下能在1000公里以外的距離就發現;而如果使用LFA以主動模式偵測,使用直接傳遞通道(不倚賴匯聚區),在300km外就能發現洛杉磯級乃至海狼級潛艦這樣的目標。

以被動方式工作,在不使用彙聚區效應的情況下,對15kn左右速度航行的6881型核潛艇,其可靠探測距離可以達到100km以上,在使用彙聚區作用的情況下可以達到1000km。而如以主動工作模式,其不使用彙聚區的作用距離可提高至300km左右。必須指出的是,主動工作方式下即使對更先進的海狼級潛艇也可以達到同樣的作用距離。

然而,美國海軍發展、測試低頻主動聲納之際,也傳出對周遭廣大海域裡各種海中哺乳動物(鯨魚、海豚)等造成嚴重影響,強而有力的低頻聲波造成海洋動物聽力嚴重受損,使其喪失正常的導航能力,經常傳出大批鯨豚擱淺的事件。因此,低頻主動聲納遭到了環保人士的大加撻伐,並促成相關的立法限制;而對周遭環境與生物的影響,隨後也成為研究低頻主動聲納的課題。在1996年,美國海軍公開表示將研究低頻主動聲納對周遭自然環境的影響,並投資1600萬美元進行相關研究。
 

 

忠實級海洋監視船

美國海軍第一艘海洋監視船──忠實級(Stalwart class)首艦忠實號(USNS Stalwart T-AGOS-1)。

注意艦尾的SURTASS拖曳陣列聲納施放絞盤。

忠實級的守備者號(USNS Vindicator T-AGOS-3)。

艦名/使用國 忠實級海洋監視船/美國

(Stalwart class)

建造國/建造廠 美國/

Tacoma Boatbuilding Company, Tacoma, Washington:T-AGOS-1~12

VT Halter Marine, Inc., Moss Point, Mississippi :T-AGOS-13~18

尺寸(公尺) 長68.3 寬13.1  吃水6.4
排水量(ton)

標準1565

滿載2535

動力系統/軸馬力

柴油機*4

電動機*2/2200

雙軸

航速(節) 11
乘員 36
偵測/電子戰系統

低頻拖曳陣列聲納(SURTASS)

艦載裝備

姊妹艦

共18艘

艦名 簽約訂購 安放龍骨 下水時間 服役時間 除役時間 除籍時間 備註
T-AGOS-1 Stalwart 1980/9/26 1982/11/3 1983/7/11 1984/4/12 2002/11/15 2002/12/2 1993轉任緝毒監視任務
T-AGOS-2 Contender 1980/9/26 1983/1/10 1983/12/20 1984/6/9 1992/10/1 1992/10/1 1992/10/1轉為美國商船學院(United States Merchant Marine Academy)訓練船
T-AGOS-3 Vindicator 1980/9/26 1983/4/14 1984/6/1 1984/11/21 1993 1993/6/30 1993轉入美國海岸防衛隊,註冊編號改為WMEC-3。

2001/10轉入美國國家海洋大氣局(NOAA)作為研究船,更名為NOAA R/V Hi'ialakai (R-334)

T-AGOS-4 Triumph 1981/2/13 1984/1/3 1984/9/17 1985/2/19 1995/1/6 1995/1/6
T-AGOS-5 Assurance 1981/2/13 1984/4/16 1985/1/12 1985/5/1 1995/1/6 1995/1/6 除役後轉售葡萄牙,成為N.R.P. Almirante Gago Coutinho (A-523)
T-AGOS-6 Persistent 1981/2/13 1984/10/22 1985/4/6 1985/8/14 1994/10/12 1995/1/6 除役後移交給大湖海事學院(Great Lakes Maritime Academy)
T-AGOS-7 Indomitable 1981/2/13 1985/1/26 1985/7/16 1985/12/1 2002/12/2 2002/12/2 1998轉任緝毒監視任務

2002/12移交美國國家海洋大氣局(NOAA)作為研究船,更名為NOAAS McArthur II (R-330)

IX-537 ex-T-AGOS-8 Prevail 1981/2/13 1985/3/13 1985/12/7 1986/3/4 2003/10/17轉為雜務船(Unclassified Miscellaneous),舷號改為IX-537
T-AGOS-9 Assertive 1982/1/20 1985/7/30 1986/6/20 1986/9/9 2004/3/3 2004/3/32移交美國國家海洋大氣局(NOAA)作為研究船,更名為NOAA David Starr Jordan (R-444)

2008/12/17轉為西亞圖海事學院(Seattle Maritime Academy)訓練船

T-AGM-24 ex-T-AGOS-10 Invincible 1982/1/20 1986/5/2 1986/11/8 1987/1/30 2004/4/4轉為彈道飛彈追蹤艦(MRIS),舷號改為T-AGM-24
T-AGOS-11 Audacious 1987/9/30 1988/2/29 1989/1/28 1989/12/2 1996/12/9 1997/2/6 除役後轉售葡萄牙,更名為Dom Carlos (A-522)
T-AGOS-12 Bold 1987/9/30 1988/6/13 1989/5/24 1989/10/16 2004 2004/3/3 2004轉移給美國環境保護局(USEP),作為海洋研究船(OSV)
T-AGOS-13 Adventurous 1985/5/4 1985/12/19 1987/9/23 1988/8/19 1992/6/5 1992/6/5 1992移交美國國家海洋大氣局(NOAA)作為研究船,更名為NOAA R/V Dr. Oscar Elton Sette
T-AGOS-14 Worthy 1985/4/5 1986/4/3 1988/2/6 1993 1993/5/20 1995轉為彈道飛彈追蹤艦,由美國陸軍指揮,註冊船名改為USAV Worthy
T-AGOS-15 Titan 1986/6/30 1986/10/30 1988/6/18 1989/3/8 1993 1993/8/1 除役後移交美國國家海洋大氣局(NOAA)作為研究船,更名為NOAAS Ka'imimoana (R- 333),1996/4/25服役
T-AGOS-16 Capable 1987/2/20 1987/10/17 1988/10/28 1989/6/9 2004/9/14 2004/9/14 服役後期轉任緝毒監視任務

除役後移交美國國家海洋大氣局(NOAA)作為研究船,更名為NOAAS Okeanos Explorer (R- 337)

T-AGOS-17 Tenacious 1987/2/20 1988/2/26 1989/2/17 1989/9/29 1997 1997/2/6 1997/2/6移交紐西蘭海軍作為海洋/聲學研究船,更名為HMNZS Resolution
T-AGOS-18 1987/2/20 1988/4/22 1989/5/12 1990/1/12 1993/3/17 1993/5/20 除役後移交美國國家海洋大氣局(NOAA)作為研究船,更名為NOAAS Gordon Gunter (R-336)

 

從1980年起,美國海軍開始編列建造美國第一代的海洋監視船,即忠實級(Stalwart class),從1984到1990年總共有18艘建成服役,全數部署於軍事海運司令部(MSC)。忠實級滿載排水量約2500噸,搭載響SURTASS拖曳陣列聲納系統。為了降低船艦運作本身的噪音,以免影響SURTASS聲納的運作,忠實級採用柴電推進。

忠實級的無敵號(USNS Invincible T-AGM-24 ex-T-AGOS-10)在服役後期拆除拖曳聲納,

加裝Cobra Gemini型S/X雙波段超寬帶雷達,改成飛彈搜索艦。

忠實級的勝任號(USNS Capable T-AGOS-16)在服役後期轉為緝毒監視艦艇,

拆除SURTASS聲納,改裝一座AN/SPS-49長程搜索雷達。

冷戰結束後,海洋監視的需求大減,因此忠實級便從1993到2000年代中期陸續除役。三艘本級艦(T-AGOS-1、7、16)在1990年代後期陸續轉作支援緝毒作戰,為此艦上的SURTASS聲納遭到拆除,改加裝一座AN/SPS-49長程對空搜索雷達以及與友軍單位協同作業的Link-11資料鏈。若干本級艦除役後移交給國國家海洋大氣局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)或美國環境保護局(United States Environmental Protection Agency,USEP)等單位作為研究船,有幾艘轉移給美國商業海事學校作為訓練船;T-AGOS-10、14改為飛彈 試射追蹤艦(Missile Range Instrumentation Ships,MRIS),艦上加裝美國空軍Cobra Gemini型S/X雙波段超寬帶雷達;幾艘本級艦除役後轉手其他國家作為研究船,例如T-AGOS-5、11轉售葡萄牙,而T-AGOS-17則轉手紐西蘭。

 

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