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1 # 可樂爸爸1冊
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2 # 虹攝庫爾斯克
潛艇聲隱身能力的定義是:潛艇在特定海戰場環境下有效躲避敵方聲學探測,能夠完成指定作戰任務或者軍事行動的能力。
在現代化潛艇的設計、建造階段,潛艇的聲隱身能力主要體現為潛艇的聲隱身設計指標,包括輻射聲壓級、譜密度級、線譜強度以及聲學目標強度等。在具體的作戰使用或者軍事行動當中,潛艇的聲隱身能力主要取決於其可探測性,通常利用潛艇針對既定威脅的安全半徑或者不同距離上的被探測機率來表述。
因此,現代化潛艇的聲隱身能力是由敵方威脅、作戰海區環境、本艇狀態這三個主要因素所影響的一個多元變數。美國海軍也認為,潛艇的隱身效能並非是絕對的、靜止不變的,而與敵方的探測能力、探測效率密切相關;現代化潛艇只有在其的服役期間,不斷的對其聲隱身能力進行評估、測量、改進,才能應對不斷進步的敵方探測能力帶來的挑戰,確保佔據戰術優勢。
從目前來看,提高潛艇的聲隱身能力,降低被敵方探測到的機率,有以下幾種辦法:
合理利用海洋背景噪聲,不同海區的海洋背景噪聲相去甚遠,進而會顯著影響到被動偵聽聲吶的工作能力,如果可以根據相應的水文調查資料合理利用,可以有效降低潛艇的被發現機率,進而為潛艇的隱蔽設伏、突破封鎖等戰術創造條件;
正確進行戰術機動規避,潛艇的戰術機動包括航速、航向、潛深和航路等引數的調整和變化,也是傳統意義上躲避敵方聲吶探測、魚雷跟蹤、以及進行搜尋和接敵的主要手段。降低航速,可以減少機械噪聲的輸出,抑制螺旋槳空化現象;增大潛深可以合理利用躍變層、聲速梯度等改變聲學傳遞路徑,增加聲傳播損失;調整航向以及航路多變,可以改變潛艇輻射噪聲的總體指向性和回波特性,提高敵方聲吶的探測和識別難度。
積極開展振動主動控制技術和消聲瓦的應用,依靠各種主被動式混合振動隔離-減緩-消除裝置以及阻尼材料,採用新型噴水推進裝置,配合全艇敷設良好的加厚型消聲瓦,可以有效縮減和控制全艇的輻射噪聲總聲源級水平,降低被敵方聲吶發現的機率。
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3 # 儒道之主
隨著各國反潛能力的日漸提高,如何能夠降低潛艇的噪音,是各國海軍必須考慮的問題。降低潛艇振動輻射噪聲,提高潛艇聲隱身水平,一直是潛艇裝備技術發展的核心問題。 降低潛艇噪音技術,也就是減振降噪技術。
俄羅斯庫爾斯克號核潛艇
來看看各國潛艇減振降噪技術的發展狀況 。為了降低潛艇的噪聲,美、俄、英、法等國針對潛艇自身的三大噪聲源:機械振動噪聲、推進器噪聲、水動力噪聲,發展出了低噪聲大側斜螺旋槳和泵噴推進器、低噪聲機電裝置、消聲瓦、減振降噪主動控制技術等一系列技術。
海狼級某艦下水典禮
下面就來看看如何控制/降低噪聲,都有哪些新技術、新裝置、新材料應用在了潛艇身上?
美國海狼級吉米·卡特號
一、機械振動噪聲控制技術
近年來各國主要是採用低噪聲裝置、浮筏隔振、高效能阻尼材料、高效能消聲瓦等材料、技術手段。 如美國現役的“弗吉尼亞”級攻擊型核潛艇,廣泛採用的低噪聲裝置主要包括推進器控制器、艇用系統低噪聲電機控制器等。
降低裝置振動傳動。普遍採用的是單層隔振、雙層隔振和浮筏隔振等技術,顯著提高了潛艇機械的隔振水平。在浮筏基礎上,採用整艙的艙筏隔振技術擴大了隔振範圍和提高了隔振的效果。 特別是一種基於桁架結構的艙筏技術,這種技術從整體上降低了潛艇的水下輻射聲訊號,提高了潛艇的聲隱身效能。
美國現役的“弗吉尼亞”級攻擊型核潛艇
利用阻尼材料。粘彈性材料、粘性流體材料、磁材料、智慧材料等阻尼材料的應用,對潛艇振動噪聲控制起到了關鍵作用。美國海軍於上世紀九十年代,把阻尼材料應用在了潛艇上,這些阻尼材料在潛艇減振降噪方面具有良好的應用前景,能夠有效降低潛艇的噪聲。
消聲瓦技術。俄羅斯首先使用了消聲瓦技術,隱身效果很明顯。美國等西方海軍開始效仿,並採用了一些新型消聲瓦。如英國的“機敏”級核潛艇,就鋪設了高新型的消聲瓦。美國“海狼”級核潛艇在艇體外部鋪設了阻尼消聲瓦。現在,在消聲瓦設計中又採用了主動控制技術,成為消聲瓦技術的新的發展方向。
二、推進系統噪聲控制技術
在降低潛艇推進系統噪聲方面,國外採取的技術手段主要包括改進螺旋槳設計,採用泵噴推進技術以及自迴圈壓水堆等。
改進螺旋槳結構。採用大側斜、變距、多葉螺旋槳(七葉),成為各國降低螺旋槳振動噪聲的主要手段。如美國“洛杉礬”級、法國“紅寶石”級核潛艇等。目前,七葉大側斜螺旋槳成為世界各國普遍採用的推進方式。
法國紅寶石級核潛艇(最小的核潛艇)
採用泵噴推進器。與採用大側斜螺旋槳推進的潛艇相比,其最大優點是可以大幅降低潛艇推進器的輻射噪聲,提高潛艇的低噪聲航速。如英國“機敏”級核潛艇,美國“海狼”級等先後都採用了泵噴推進器,取代了以前廣泛應用的七葉大側斜螺旋槳。據統計,泵噴推進器正在取代七葉大側斜螺旋槳,成為新的推進方式。
準備下水的英國機敏號
降低反應堆噪聲。採用自迴圈壓水堆,可在不啟動主迴圈泵的情況下,保持潛艇在低速、低噪聲的狀態下航行,從而增強潛艇的聲隱身能力。
三、採取多種技術手段、各種新型材料、各種降噪裝置等,來對潛艇主要噪聲源進行全方位控制、降低其噪聲水平。
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4 # 聯合防務
總的來講,核潛艇和常規潛艇相似,噪聲源都是來自機械噪聲、螺旋槳噪聲和水動力噪聲等三方面。降噪也就是從這三方面著手。
對於機械噪聲,一般有兩類途徑——減振降噪和消聲。在減振降噪方面,大家經常會看到一個名詞叫“浮筏減振”。其原理是利用兩層彈性元件的阻尼和中間重量的設計來控制並吸收、衰減彈性波,獲得好的寬頻隔振效果,基本結構是將艇內機械、裝置安裝在一個類似水上筏子一樣的公共筏架上,再將筏架彈性安裝在艇內基座上(對於主機、輔機等採用了整體雙層筏架)。
對於核潛艇主動力系統的三大噪聲源——減速齒輪箱、主迴圈泵和海水泵,其中減速齒輪箱採用的降噪方法主要包括:改進齒輪的設計;選擇耐磨性好的優質合金材料來加工齒輪;在滿足彎曲疲勞強度的前提下,一般選用較多的齒數;在滿足傳動要求的前提下,使大小齒輪的齒數互質;在總體結構和設計規範允許的條件下,適當地增加齒寬;提高齒輪的加工精度。對於齒輪箱體,在製造時除採用浮筏隔振技術,還要採用吸聲材料以及增加箱體的剛性等。
在裝配時,要避免裝配的不同心,對零部件進行選配後再裝配等。在使用上,要選擇效能更好的潤滑劑,並按照規定加油和換油。另外還要保證正常的工作溫度,以防溫升過大而產生的噪聲。
綜上所述,減速齒輪箱的降噪是一個系統工程,任何一個部分出現問題都會導致整體的失控,因此在設計、加工、安裝、使用和維護的每一個環節都必須進行有效控制。這樣不但增加了降噪的複雜性,而且還帶來了成本上的極大增加。那麼有沒有可能取消減速齒輪箱,徹底消除由其引起的機械噪聲呢?答案是肯定的,這就是全電推進裝置。例如法國的“可畏”級戰略核潛艇和“紅寶石”級核潛艇都使用2臺渦輪發電機和1臺推進電機代替了蒸汽輪機和減速齒輪箱,獲得了良好的安靜性。
對於主迴圈泵這個噪聲源,早期主要是透過撓性連線來使強烈的振動在撓性接管處被吸收或減弱,從上世紀60年代後期開始,隨著自然迴圈核反應堆的出現和實際裝艇應用,就可以在低速情況下不用開啟主迴圈泵了。但要想徹底拿掉主迴圈泵,則需要進一步提高反應堆的自然迴圈能力。對於海水冷卻泵,主要是採用撓性連線技術降噪,並採用適當降低流速、區域性採用阻尼軟管和加消聲器的辦法,以減少水流衝擊振動並隔絕振動傳到艇體。對於核潛艇內部的系統管路,也都儘可能採用撓性連線技術降噪。
在消聲方面,可分為艇內消聲和艇外消聲。其中艇內消聲的主要措施包括:在殼體內部和艙壁上敷設吸聲材料;在噪聲強的裝置上加裝隔聲罩、消聲器,設立獨立隔聲室。艇外消聲的主要措施是在艇體外表面敷設消聲瓦。
對於螺旋槳噪聲,目前採取的主要降噪措施包括:一是採用大側斜七葉螺旋槳;二是葉片選用高阻尼合金材料來抑制槳葉振動;三是氣幕降噪;四是採用泵噴推進。目前,各國還在研究磁流體推進。
對於水動力噪聲,主要降噪方法是改進核潛艇的外部設計。如外形採用水滴型或拉長水滴型;儘量做到艇體表面光滑,減少突出物;艇上開孔數量應儘量減少;艇體結合處應採用弧形圓滑過渡等。(S)
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5 # 南橋老王
本人對潛艇的知識僅僅停留在電影《從海底出擊》和《獵殺海狼u571》的層面。
10多年前在廣州黃埔魚珠碼頭坐船的時候看見一艘潛艇在岸邊停著。
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6 # 區域拒止
潛艇作為大洋深處的隱蔽殺手,保持隱蔽,減小自身被探測的程度是最為重要也是設計時最為優先考慮的事情。而潛艇自身的噪音便是最受重視的。既然要減少潛艇自身噪音,就需要知道潛艇自身噪音的產生源。
首先就是艇體本身的噪音。因為以現有的製造工藝潛艇並不能做到絕對光滑,這也就意味著潛艇在航行時潛艇艇身會與海水摩擦產生噪音,在艇身凹陷處還會產生渦流造成更大的噪音。這種時候就只能透過提高潛艇製造工藝和最佳化艇身設計使艇身儘量平滑,比如現代核潛艇基本都在指揮塔圍殼和艇身連線處加一個圓滑的填角。
其次就是螺旋槳。當螺旋槳高速旋轉時,槳尖處因為壓強突然減小從而產生大量空泡,隨後這些空泡又迅速破裂,這過程中會產生巨大的噪音。為了減小這種噪音,最好的辦法就是降低螺旋槳的轉速,可是降低轉速潛艇速度又會下降,所以多槳葉低速螺旋槳就誕生了。這種螺旋槳在降低轉速的同時又保證推力不會減小,最常見的就是七片、九片槳葉的螺旋槳。當然,靜音效果最好的莫過於泵推推進器。
潛艇外的噪音源解決了,潛艇內的又來了。潛艇在水下航行時都是靠電動機驅動推進器前進,而電動機在轉動時又會不斷的震動產生最大的噪音,而除了電動機潛艇內部還有很多會有震動而產生噪音的裝置。普遍的做法是在震動源底下加一個墊子緩衝震動,防止震動傳導到艇身。由於各個潛艇大國在減震方面都保持高度機密,因而公開的材料並不多。但是也可以看到,洛杉磯級核潛艇連跑步機也裝了減震墊。
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7 # 齊奧爾科夫
潛艇的主要噪聲源,包括機械振動噪聲(主機、輔機、各種電機、減速裝置、空氣壓縮機等),螺旋槳噪聲,水動力噪聲(潛艇運動時,舵、艦橋、上層建築等與水流作用),以及空氣噪聲(艙室空氣噪聲、柴油機水下排氣)等。
機械振動噪聲
潛艇的各種機械裝置,如主機、副機、輔機、電機、減速裝置、泵、空氣壓縮機等,以及管路系統,在運轉過程中,因衝擊、碰撞、摩擦和運動不平衡等原因,產生振動並透過各種途徑將其傳至艇體,引致艇體殼板的彎曲振動,最後以聲波形式傳播,形成機械振動噪聲,是潛艇自噪聲的一種。
這種噪聲,傳播到艙內,引起艙室空氣噪聲;傳播到水中,構成潛艇的輻射噪聲。
螺旋槳噪聲(包括空泡噪聲和非空泡噪聲)
(1)空泡噪聲,即螺旋槳運轉所生成的空泡破碎,頻譜覆蓋20Hz到50000Hz,是主要的高頻噪聲。
(2)非空泡噪聲,包括來流對槳葉的槳拍噪聲,和槳葉受來流激勵而共振的單頻聲。此外,螺旋槳還誘導艇體振動,產生噪聲。
水動力噪聲
艇體周圍的高速水流,使艇體附近的流壓出現極不規則的變化即渦流,產生水動力噪聲。例如:海上高速行駛時的首波與尾流(是兩個重要的水動力噪聲源);高速水流在流經艇體突出部分、上層建築及升起的潛望鏡;潛艇下潛和上浮時,因艦橋、艇體及上層建築的某些空間進水或排水;潛艇主要迴圈水系統的進水口和排水口,等。
潛艇的噪聲既然主要來自機械噪聲、螺旋槳噪聲和水動噪聲等三個方面,降低噪聲也從這三方面著手。
降低機械噪聲降低潛艇機械噪聲主要有兩個方面:一是減振降噪,即控制振源,減小機械噪聲;二是消聲降噪,即控制傳播途徑,遮蔽和衰減噪聲輻射的能量。降低螺旋槳噪聲
螺旋槳是潛艇航行時的主要噪聲源。降低螺旋槳噪聲主要有如下措施。(1) 改進螺旋槳結構;(2)改變螺旋槳材料;(3)氣幕降噪;(4)採用泵噴射推進器或磁流體推進器
水動力噪聲不是潛艇的主要噪聲源,但也足以為敵聲納所發現。
減少水動力噪聲的主要方法是改進外部設計:採用水滴流線型的潛艇外殼,可以降低繞流產生的噪聲和防止艇體周圍出現空泡;另外,水滴形外殼光順,可以散射和消耗來自敵艦艇的探測聲波。儘可能減少艇殼的突出部分,減少舷外孔和艙口的數量,必須保留的舷外孔用緊貼艇體的導流罩覆蓋。採用橫向佈置的排水孔,航行時所有的排水孔均用專門的平衡蓋子覆蓋。
美國核潛艇 -
8 # 威吶解析
潛艇的主要優勢就是行動的隱蔽性和攻擊的突然性,而潛艇在航行時產生的各種噪音是影響其隱蔽性的關鍵因素,因此,潛艇的減振降噪一直是各軍事強國重點的研究方向。現代潛艇中最大的噪音源是動力系統機械振動和噪音、潛艇航行時產生的流體噪聲,其次還有如輔助系統裝置、偵察系統執行以及人員操作等產生的噪音。美國“海浪級”核潛艇
按照公開的資訊,目前全球範圍內降噪措施作做的最完善的潛艇,當屬美國的“海浪級”核潛艇。雖然首艇“海狼號”已服役20多年,但據推測,“海狼級”核潛艇的整體噪音水平在90-100分貝之間,儘管上世紀末的設計,但其噪音水平依然處於領先地位,即便美國最新一級“弗吉尼亞級”攻擊型核潛艇和俄羅斯最新的“亞森級”核潛艇也沒有超越“海狼級”的靜音水平。俄羅斯各級核潛艇引數及噪音水平俄羅斯“亞森級”攻擊性核潛艇
“海狼級”在降噪方面可謂是使盡渾身解數,最主要的是採用具有高自然迴圈能力的S6W一體化反應堆(自然迴圈能力超過30%)、減小了主迴圈泵的噪音,首次採用“泵噴”推進技術,降低了螺旋槳噪音;此外,其所有的輪機都裝置在減震浮筏上、汽輪機也考慮了配置與隔音、艦體外部覆蓋橡膠隔音瓦(甚至很可能使用了主動降噪減震技術)、還在全艦佈置了數十個個噪音、震動偵測器,時刻關注自身靜音狀態。 建造中的“海浪級”核潛艇,可見其尾部“泵噴”結構
潛艇在降噪方面的做法,主要可以從以下幾個方面考慮:
1)減小噪音源水平:研發更安靜的動力系統,包括AIP系統(不僅噪音低、而且續航能力強,對常規潛艇而言作用巨大)、自然迴圈能力更強反應堆;建設振動部件和傳動裝置,如目前研發熱點“無軸泵推”技術、以及“磁流體推進”等;典型的AIP(不依賴空氣)動力構成法國K-15一體化反應堆示意圖
2)隔離噪音傳播途徑:目前廣泛採用的兩種方法是“減震浮筏”、消音瓦等,其他還有如氣幕降噪等方法,透過增加噪音的傳遞難度,進而減低潛艇的可探測噪音。俄羅斯“颱風級”核潛艇表面的消音瓦美國“弗吉尼亞級”核潛艇出現消音瓦大面積脫落現象
3)最佳化結構設計:潛艇在運動中造成的流體噪聲也是重要的噪音來源,目前的潛艇設計均採用流線型艇身,部分潛艇還對指揮塔等區域性進行了“填角”處理,進一步降低與流體摩擦可能產生的噪音。德國212A型常規潛艇,其高超的建造工藝和圓滑的外形都有利於降低流體噪音093改型攻擊型核潛艇外形更加流暢、指揮圍殼也進行了填角處理
除上述措施外,隨著技術的進步,一些小的細節上也在不斷改進,如採用數字化儀表、緊湊式操控裝置、精密工藝的連線件等,對於潛艇噪音是錙銖必較!對於潛艇來說,噪音高一分就意味著危險多十分!現代潛艇噪音已逐步接近海洋背景音水平、愈加難以探測,將在未來戰爭中扮演更重要的角色。
據說是“海浪級”核潛艇內部,採用也大量的綜合液晶顯示器“弗吉尼亞級”核潛艇的資訊化程度更高
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常見手段:
1.浮筏減震。降動力元件安裝在一層或兩層的減震體上,用以隔絕震動,減小噪音。
2.敷設消音瓦。利用消音材料在外殼上的敷設,來起到減少噪音的目的。
增加聲吶探測距離,現在最常見的手段是採取聲吶陣列-拖曳聲吶。