理论教育 军事舰艇的武器与装备及噪声特性研究

军事舰艇的武器与装备及噪声特性研究

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,各军事强国主要发展的舰船有航空母舰、驱逐舰、护卫舰等。护卫舰是以导弹、火炮和反潜装备为主要武器的中型水面战斗舰艇,是处于快艇与驱逐舰之间的水面舰艇。从水下攻击舰船可被探测到的信号主要是尾流和噪声。尾流指的是舰船体及螺旋桨在航行时所引起的泡沫区域,也称为航迹。舰船和鱼雷自噪声的研究与控制是长期以来被普遍重视的课题。舰船和鱼雷的噪声特性应该符合统计规律。

军事舰艇的武器与装备及噪声特性研究

目前,各军事强国主要发展的舰船有航空母舰、驱逐舰、护卫舰等。航空母舰是一种以舰载机为主要作战武器的大型水面舰只,它攻防兼备,作战能力强,能完成多种战役战术任务,具有很强的威慑力,因而备受世界海军的器重,使用导弹或导弹子母弹航母的任务很重。驱逐舰是一种以导弹、火炮、鱼雷等为主要武器,具有多种较强作战能力的中型水面舰艇,按用途可分为导弹驱逐舰、反潜驱逐舰和防空驱逐舰3种。护卫舰是以导弹、火炮和反潜装备为主要武器的中型水面战斗舰艇,是处于快艇与驱逐舰之间的水面舰艇。从水下攻击舰船可被探测到的信号主要是尾流和噪声。

一、尾流

尾流在舰船水声对抗中起着一定的作用。尾流指的是舰船体及螺旋桨在航行时所引起的泡沫区域,也称为航迹。尾流可以比舰体长许多倍,当舰体航速增加时,尾流中泡沫密度将会增加。

尾流对声波的散射与吸收将影响水声设备的工作,另外还可以利用它来探测舰船的航迹。

回声探测设备工作时,经常会碰到舰船尾流所产生的假回声,这往往会使反舰、潜艇声呐兵做出错误的判断。尾流中会产生密集的气泡群,由于它的散射和吸收,一方面可以构成鱼雷攻击的有利屏障;另一方面,它产生的假回声也可能被反舰、反潜声呐兵误作鱼雷或潜艇,从而失去对真目标的回声接触。

对传播的声波产生散射和吸收的主要因素是尾流中具有大小不同的密度较大的小气泡层。这种小气泡由两部分组成:一部分是空气在外力作用下从海面渗入水中,并以气泡形式扩散开来,如航行中的舰船在吃水线上下可将大量空气携带水中。另一部分是由螺旋桨高速旋转时产生空化现象。所谓空化现象,就是由于螺旋桨的高速运转,形成了水中空腔,而溶解于水中的气体进入空腔之内,当空腔破裂之后,空气就以气泡的形式出现在水中,大量的气泡形成了气泡幕。

尾流中的气泡具有不同大小的直径,并以一定速度上浮到水面,在上浮过程中,有些大气泡将变成小气泡,以至被溶解于水中。一般来讲,尾流的声学效应可延长20~40 min。(www.daowen.com)

声学效应是指声波入射到气泡上时将产生压力的周期性变化。它迫使气泡内部的空气做强迫振动,这种振动导致气泡向周围发散声能,形成声波的散射。同时,在气泡做强迫振动的情况下,部分声能消耗在气体分子之间的摩擦上,在气泡与周围介质中形成了热的交换,这一部分由声能转换的热能从水中散发掉或者说被海水吸收了。这就是尾流对声波传播的散射和吸收。

尾流对声波的反射,可从两方面来理解:一方面,尾流内有许多大小不一的微小散射体(如气泡),它们对声波产生散射的部分能量构成了反射声能(指散射方向和入射方向相反);另一方面,尾流和周围海水介质有着明显的界限,形成了声波不同的两种介质,当声波进入两种介质界面时,也会发生反射。

一般目标离声源较远时,其反射本领与距离远近关系不大,但对尾流而言就不一样了,因为随着时间的增加,它所包含的散射体的数量和稠密度将会随之减少。因此,它对声波的散射能力随着距离的增加(即时间的增加)而减弱。

二、噪声

舰船和鱼雷的噪声通常包含两部分内容:一是舰船和鱼雷的自噪声;二是舰船和鱼雷的辐射噪声。舰船和鱼雷的自噪声会影响舰船和鱼雷的水声探测性能,舰船和鱼雷的辐射噪声是在被动检测面前暴露自己的重要因素。从作战角度来讲,应该使舰船和鱼雷自噪声和辐射噪声得到控制,以便使舰船和鱼雷自身的水声探测器材更好地发挥效用且减少自己在被动检测面前的暴露机会。舰船和鱼雷自噪声的研究与控制是长期以来被普遍重视的课题。在舰船和鱼雷自噪声的实际研究与控制过程中,最关心的是方法、途径、效果。由于作战需求不同,配载的水声装备不同,舰船和鱼雷自噪声略有不同,在舰船和鱼雷的噪声的实际研究与控制中也允许采用不同的方法、途径,但不管用什么方法和途径,都应该使舰船和鱼雷的噪声指标要求满足基本的使用要求。舰船和鱼雷的噪声特性应该符合统计规律。因此,在测量研究中应该用科学、合理的办法,在舰船和鱼雷的工作状态不稳定的情况下,少量的测量研究数据不足以说明噪声的统计规律。

降低舰船和鱼雷辐射噪声的措施可根据不同的需要而选取,如选取抑制噪声源、切断噪声的传播途径及限制噪声的辐射等。尽管舰船和鱼雷的降噪措施不断完善,但由于舰船和鱼雷都是金属壳体所制,并且都要依赖于螺旋桨推进,所以舰船和鱼雷的线谱辐射是难以避免的,这就为探测提供了条件,这也是发展被动声呐的理由,同时也给被动声呐的发展提出了更严格和更高的要求。

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