行业研究报告-国防军工专题-声呐行业研究,打造水下信息世界

声呐行业研究:
军民市场齐头并进,打造水下信息世界
投资要点
∙声呐是一种利用声波在水下的传播特性,通过电声转换和信息处理,完成水下导航与测距的技术,可以实现水下探测、定位、跟踪、识别、导航、制导、通信、测速、对抗等多种功能,应用十分广泛。
凉子木∙声呐的军事用途主要为搜索潜艇目标,同时还可以用于水声通信、声呐干扰及对抗、水下智能兵器等领域。在民用方面,声呐可以用于鱼探测和渔业管理、海洋测绘和勘探、海洋环境监测、休闲娱乐等领域。
∙2016全球声呐市场容量为23.96亿美元,约151.59亿元人民币。2014-2016年全球声呐市场年复合增长率达6.84%,以此推算,预计到2020年,全球声呐行业市场容量将达到约200亿元人民币,其中各国海军是声呐系统的最大需求方。
∙当前世界声呐市场仍然主要由欧美发达国家所占据。但近年来,我国海军增长强劲,未来我国军用声呐增速有望高于全球平均增速。由于军用声呐具有高度敏感性,国外企业无法进入我国军用声呐市场。随着国产化的需求的逐步提升,我国声呐企业将迎来更大的市场空间。
∙竞争格局方面,军用声呐技术门槛较高、产业计划性强,短期内国家队主导、民企配套的市场格局难改变。但随着海洋经济在国民经济中的地位日益凸显,民用声呐行业有望迎来跨越式发展,同时给民企带来更多增量市场。
∙国外声呐行业巨头主要有:洛克希德·马丁、雷神公司、泰雷兹公司、超级电子公司、康斯伯格公司等。
∙国内声呐行业主要有:中船重工715所、726所、中科院声学研究所、中船重工海声科技有限公司(612厂)、中国海防(长城电子)、中国长城(湘计海顿)、金信诺、海兰信、中科海讯、神州普惠等公司及单位。其中以715所等为代表的国家队是我国声呐行业的主力军。
目录
1、声呐技术 .............................................................................................................. - 4 -1.1、声呐技术概述 ............................................................................................... - 4 -
1.2、声呐的发展历史 ........................................................................................... - 5 -
2、声呐系统及其分类 .............................................................................................. - 6 -2.1、声呐系统构成 ............................................................................................... - 6 -
2.2、声呐的分类 ................................................................................................... - 8 -
3、声呐的应用 ........................................................................................................ - 10 -3.1、声呐的军事应用 ......................................................................................... - 10 -
3.2、声呐的民事应用 ......................................................................................... - 12 -
4 、声呐发展趋势及市场空间 .............................................................................. - 13 -4.1、拖曳、吊放式声呐技术发展趋势 ............................................................. - 13 -4.2、舰艇声呐发展趋势 ..................................................................................... - 14 -
kidd血型4.3、声呐市场空间 ............................................................................................. - 14 -
5、国外声呐行业发展 ............................................................................................ - 17 -5.1、美国 ............................................................................................................. - 17 -5.2、法国 ............................................................................................................. - 19 -5.3、英国 ............................................................................................................. - 19 -5.4、挪威 ............................................................................................................. - 20 -5.5、俄罗斯 ......................................................................................................... - 21 -5.
6、日本 ............................................................................................................. - 21 -
5.7、瑞典 ............................................................................................................. - 22 -
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陆德明6、我国声呐行业相关公司及单位 ........................................................................ - 24 -
图1、声呐探测原理 ................................................................................................. - 5 -图2、声呐技术的发展历程 ..................................................................................... - 6 -图3、水声换能器 ..................................................................................................... - 7 -图4、柱型换能器基阵 ............................................................................................. - 7 -图5、典型声呐系统内部结构图 ............................................................................. - 7 -图6、主动声呐工作流程图 ..................................................................................... - 8 -图7、被动声呐工作流程图 ..................................................................................... - 8 -图8、伯克级导弹驱逐舰的舰首声呐 ..................................................................... - 9 -图9、装备有吊放声呐的反潜直升机 ..................................................................... - 9 -图10、水声通信网络以及水声通信工作原理...................................................... - 11 -图11、拖曳声呐高效高性能探测水面/水下目标的三个关键问题.................... - 13 -图12、全球声呐市场空间(单位:亿元) ......................................................... - 14 -图13、2011年-2017年全国海洋生产总值情况.................................................. - 16 -图14、变深
声呐(VDS) ....................................................................................... - 18 -图15、DDG 1000舰壳声呐布置图 ........................................................................ - 18 -图16、45型导弹驱逐舰装备有MFS7000型中频声呐......................................... - 20 -图17、Spherion MRS-2000舰首声呐 .................................................................. - 20 -图18、圆柱形舰壳声呐示意图 ............................................................................. - 21 -图19、安装了主被动声呐的“日向号”.................................................................. - 22 -图20、瑞典“维斯比”级护卫舰上装备的CHMS-90型舰壳声呐 .......................... - 22 -图21、中船重工715所相控阵声学海流剖面仪.................................................. - 25 -图22、中国海防2017年重组后业务占比 ........................................................... - 27 -图23、中国长城营业收入及增速 ......................................................................... - 28 -图24、中国长城营业收入构成(%) ................................................................... - 28 -
挠度计算请阅读最后一页信息披露和重要声明- 2 -
图25、神州普惠研制的光纤水听器阵列 ............................................................. - 29 -图26、海声科技研制的便携式搜救声呐 ............................................................. - 30 -图27、海声科技研制的100系列测深仪 ............................................................. - 30 -图28、信号处理平台 ............................................................................................. - 31 -图29、声呐模拟仿真系统 ..................
................................................................... - 31 -图30、矢量阵声呐系统截面示意图 ..................................................................... - 31 -图31、中科海讯营业收入及增速 ......................................................................... - 32 -图32、新型深海分布式声学接收系统 ................................................................. - 33 -图33、海兰信营业收入及增速 ............................................................................. - 34 -图34、海兰信营业收入构成(%) ....................................................................... - 34 -图35、实时 3D 声呐Echoscope .......................................................................... - 35 -图36、水下三维全景成像声呐系统 ..................................................................... - 35 -图37、金信诺营业收入及增速 ............................................................................. - 35 -图38、金信诺营业收入构成(%)单位:亿元.................................................... - 35 -图39、中海达营业收入及增速 ............................................................................. - 36 -图40、中海达营业收入构成(%) ....................................................................... - 36 -图41、中海达海洋公司研制的iSide系列侧扫声呐.......................................... - 37 -
表1、声、光、电磁波在空气和水下传播特点 ..................................................... - 4 -表2、常用的三种声呐分类方式 ........................................................................... - 10 -表3、国外主要舰载声呐系统 ............................................................................... - 23 -表4、国外主要潜艇搭载、直升机搭载声呐系统................................................ - 24 -
1、声呐技术
1.1、声呐技术概述
电磁波是空气中传播信息最重要的载体,例如,通信、广播、电视、雷达等。但在水下,由于海水是一种导电介质,向海洋空间辐射的电磁波被海水介质本身所屏蔽,其绝大部分能量很快以涡流形式损耗,且波长越短,损失越大。因此,电磁波在水下传播距离十分有限。光在水中能量损失严重,穿透能力也十分有限,因此目前水下光信号传输主要依靠光纤光缆。而声波属于机械波,水下能量损耗较小、穿透能力强、传播距离远,是水下信息传输的重要载体。
声呐“SONAR”(Sound Navigation And Ranging,即声音导航与测距)是一种利用声波在水下的传播
特性,通过电声转换和信息处理,完成水下导航与测距的技术。声信号在水中传递时,如果遇到潜艇、、鱼等目标,就会被反射回来,反射回的声波能被换能器接收。由于声波在特定水文条件下传播速度固定,早期的声呐通过记录发出声波到收到回波的时间差,可以计算出目标的具体位置,从而实现导航与测距。
随着声呐技术的发展,现代声呐的功能不再仅局限于狭义的导航与测距,而可以实现水下探测、定位、跟踪、识别、导航、制导、通信、测速、对抗等多种功能,是水声学中应用十分广泛的一种技术。
军用声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术,得到各国海军广泛使用,是作战舰艇、潜艇和反潜飞机实施反潜、反、水下警戒、观测、侦察和通信的重要装备。现在几乎所有的舰艇均装有不同形式的声呐,以适应水下作战的需要。
除军用领域之外,声呐亦可广泛用于海洋资源勘探、水文测量、鱼探测、海底地貌勘测等民用探测领域。
请阅读最后一页信息披露和重要声明 - 5 - 图1
、声呐探测原理
资料来源:百度图片,兴业证券经济与金融研究院整理
1.2、声呐的发展历史
19世纪:声呐技术雏形出现
1827年瑞士物理学家Daniel 和Charles,精确地测出了水下声速,这为后人利用其准确地计算目标距离奠定了基础。19世纪中叶,碳粒微音器(现代水听器的前
身)出现,option60
使得人们可以较为精准的分辨出水下复杂环境中各类声波,包括声波在遇到障碍物后反射的回波。这两项发明与发现为后续声呐的出现与运用奠定了技术基础。
20世纪初:“血的教训”促使声呐的发明
1912年豪华巨轮“泰坦尼克”号与冰山相撞,超过1500人葬身大海。为了避免悲剧的重演,美国科学家费森登于1914年制造出世上第一台回声探测仪。回声探测仪随后被制成了声呐装置安装在船上,用于提早发现冰山或暗礁的存在。 第一次世界大战:声呐首次军用化,效果不理想
1914年第一次世界大战的爆发,战争之初便发生了德国U9号潜艇成功“以一击三”事件(U9号潜艇单匹马在75分钟内连续击沉3艘1.2万吨英国巡洋舰、1519名官兵阵亡)。自此,各国海军开始重新评估海战策略,并把潜艇以及反潜作为战略重心之一。在各国积极推动下,第一部反潜声呐在第一次世界大战中问世,但由于当时理论和技术尚未成熟,这种水声回声定位系统的性能很不可靠,精度较低,因而在对付德国U 型潜艇的威胁方面并未作出显著贡献。
第二次世界大战:潜艇战功赫赫,倒逼声呐技术快速发展
二战开始后,德国加快了潜艇部队的建造速度,组建了世界上最大的潜艇舰队,这也使得德国在二战间的大西洋战场上长期处于主动地位。潜艇战功赫赫,从而倒逼各国声呐技术快速发展。二战期间,德、英、美三国分别研制出几种较为实用的声呐。1938年,美国研制的声呐设备开始批量生产。到二战中后期,交战双方几乎所有的军用舰船都装备了声呐系统,并在海战中发挥了十分重要的作用。二战期

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