靜者為王——略說潛艇降噪技術

海軍 武器 核潛艇 汽車用品 軍事 武備戰研菌 2018-11-30

減震浮筏

減震浮筏技術,就是將主機輔機等噪音較大的機器,都安裝在一個筏型基座上。這個基座,由減震橡膠等製成,與潛艇殼體,保持柔性連接。機械振動的噪音,可被基座部分吸收。據稱,減震浮筏技術,可使潛艇噪聲減低20-30分貝。

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簡單來說就是將以往的剛性連接,變成柔性連接,減少共振造成的噪聲。

消音瓦

消聲瓦是隨現代吸聲材料的發展而逐漸成熟起來的一種新型潛艇隱身裝備。消聲瓦技術作為一種有效的抑制噪聲振動、降低本艇聲目標強度、提高潛艇隱蔽性的手段,已被世界各海軍強國廣泛採用。

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消聲瓦的關鍵材料即水下吸聲材料,它對聲波的損耗作用主要是通過材料的粘性內摩擦作用和彈性弛豫過程完成的。粘性內摩擦作用的原理就是阻尼損耗。

彈性弛豫過程的吸聲機理是:彈性吸聲材料會變形,主要是由於每個分子由球形變為橢圓形,而分子鏈本身並無變化。這種變形的特徵是有明顯的彈性滯後現象。即分子鏈由原來各鏈段紊亂排列的球形構象,向各鏈段接近同向排列的構象過渡需要一個過程。而使一個分子鏈的各鏈段完全進入與外力大小相應的新構象分佈時,需要更長的時間。

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同理,除去外力作用時恢復原狀也需要一個過程。在這一過程中,變形落後於應力的變化,使得聲能轉變為熱能而損耗。通過對吸聲材料分子結構進行設計,可以達到增加粘性內摩擦和弛豫吸收的目的。潛艇表面覆蓋消聲材料是為了降低聲反射強度,達到回聲隱身的目的。

“減少敵方主動聲納探測距離”是消聲瓦的主要功能。其工作機理就是在海水與船體之間產生阻抗匹配,使得聲波能夠進入消聲瓦內,由於消聲瓦材料的阻尼作用和瓦內空腔或填充物的作用,使聲波波形發生變換,聲能轉化成熱能被消耗掉,從而使返回的聲波能量大大降低,達到減少主動聲納探測距離的目的。

消聲瓦的材料、結構、厚度以及所貼艇體的結構不同,其吸聲效果也不盡相同。據美國海軍報道,俄羅斯“颱風”級潛艇敷設了150毫米厚的消聲瓦後,可使美國MK 46和MK 48型魚雷的主動聲納的探測距離減小到30%左右。這一點在美、英海軍進行的聯合軍事訓練中得到了證實。英國裝有消聲瓦的“壯麗”號核潛艇與美軍兩艘裝有主動聲納的“鱘魚”級核潛艇進行反潛戰模擬對抗時,“鱘魚”動用了各種反潛探測器卻始終未能發現其聲納工作範圍內活動的“壯麗”號蹤跡。

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在消聲瓦使用之初,人們認為消聲瓦的主要功能是吸收敵方主動聲納發出的探測波。隨著消聲瓦技術在潛艇上的廣泛應用,人們發現消聲瓦除具有吸聲功能外,同時還能抑制艇體振動,隔離內部噪聲向艇外輻射,降低本艇自噪聲,改善本艇聲納的工作條件,使本艇聲納作用距離獲得較大的提高。外界對俄羅斯“阿庫拉”級核潛艇裝備的消聲瓦的評價是:“既能吸收敵方聲納發射的聲波能量,又能吸收艇殼振動的輻射能量。”當然,這需要一定的設計水平才能實現。但是,一種消聲瓦難以同時具備良好的吸聲和隔聲性能,而且低頻吸、隔聲性能難以滿足使用要求。為了最大程度地發揮消聲瓦的作用,最大限度地降低潛艇的聲信號特徵,針對特定的頻段研製出了具有不同“專長”的消聲瓦。俄羅斯核潛艇的耐壓殼體外表面、非耐壓殼體的內表面和外表面均敷設有不同功能的消聲瓦。

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總之,消聲瓦具有吸聲、隔聲、抑振等多種功能,可有效降低潛艇自噪聲和聲目標信號強度,是提高潛艇隱蔽性的有效裝備。

無軸推進

現代的水面艦艇、潛艇上,都有推進軸,傳統推進方式的艦艇,推進軸從主機–減速箱系統引出,直伸至船尾連接螺旋槳,電力推進的艦艇推進軸較短,但也有一根推進軸從電機–減速箱伸出,連接螺旋槳,推進軸的存在使得艦艇下部艙室佈置受到影響,對於潛艇來說,推進軸還是巨大的噪音源。

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無軸推進技術採用新穎的電機系統驅動,完全取消驅動軸,對於潛艇而言,是一個革命性的技術進步,在無軸推進器中,電機的定子集成在導管結構內,轉子形成環形,圍繞推進器的輪緣,因而又稱輪轂推進器,在潛艇上,這種技術被稱為集成電機推進技術。

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無軸推進首先是一種全電推進方式,它與普通的全電推進不同的地方在於電機形式、結構和推進方式。其目前有三種模式:輪轂驅動,輪緣驅動,內部驅動。

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無軸推進技術將消除貫穿潛艇耐壓殼體的軸系,在重量,尺寸和能量密度上,均優於現有推進方式,其結構新穎,具有低噪聲、高效推進、可為能源/載荷提供較多攜帶空間等優點。

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潛艇的博弈,主要是在比誰能更安靜,噪音每降低6分貝,敵方探測儀器的有效距離便縮短一半,正因為如此現在各軍事大國都在不遺餘力的發展潛艇降噪消音技術,在茫茫大洋中,靜者為王。

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