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安静地跑,深跑

潜艇操作和操作特征主要由海洋环境的伴奏性质决定。

默默

传统上,潜艇躲避探测的能力是根据其声学特征来定义的。潜艇的声学特征有很多来源。机械和其他与推进相关的振动通过船体进入水中,并向四面八方辐射。螺旋桨在转动时产生共振,产生空化(气泡崩溃产生的噪音)。此外,船周围湍急的水流会刺激船体本身。每种类型的噪音都有独特的模式,随速度、深度和水的条件而不同。静音技术不断改进,并越来越多地用于旧潜艇的加固。船体涂层、改进的螺旋桨设计和静音推进装置设备降低了潜艇的整体噪音水平,特别是在高速时。

水下环境中存在各种各样的噪音来源,但主要贡献来自几种类型。环境噪声不同于其他来源,它不是来自一个特定的方向或来源。当地的噪音等级是一样的。

自噪声[SN]来自声纳所在平台的噪声或来自接收阵列本身的水流。这种自噪声有一个最小值,该值与阵列在水中的速度无关,而自噪声会由于水流噪声和携带它的平台噪声的增加而增加。自噪声与频率和速度有关。

无源声源主要分为两类:宽带声源和窄带声源。

宽带声源在很宽的频率范围内产生声能,类似于电光中的热源。典型的宽带噪声源是来自螺旋桨/轴、流噪声和一些推进系统。螺旋桨和轴发出的噪声一般为低频,小于1000hz。旋转速率可以对噪声进行幅值调制,通过检测和解调这种桨叶速率的音调噪声来测量轴或桨叶速率。

窄带辐射源在一个小频带内辐射,大约有一个特定的频率,或一类频率。典型的来源是在每艘船上发现的各种机械部件,包括例子,泵,发动机,发电设备和推进系统。当指定窄带源时,也要指定它发生的频率。
空化噪音是由水面舰艇、潜艇或鱼雷上旋转的螺旋桨运动产生的。空化是在流动的液体中由于各部分的分离而形成的部分真空。当这些部分真空气泡坍塌时,就会产生空化噪声,听起来像脉冲音符并且可以在相当大的范围内听到,具体取决于螺旋桨的尺寸和旋转速度。鱼雷产生非常高的倾斜和快速旋转噪声。独特的螺旋桨叶片宽带空化噪声可以通过被动声纳系统渲染潜艇。通常,来自船舶的噪声水平随船舶尺寸和速度而增加。来自普通船舶操作的最响亮的噪音来自螺旋桨的空化,这增加了10-15 dBa到常规操作的噪声水平。

战术速度对于潜艇来说,最重要的是潜艇在保持足够安静的情况下可以有效地跟踪敌方潜艇而不被发现,同时自身噪声源降低到可以使用舰载被动声纳传感器探测到其他潜艇和船只的程度。的最大的爆发速度是潜艇推进系统所能达到的最高速度,而不考虑在这个过程中产生的自噪声。在过去,潜艇的战术速度通常显著低于它的突发速度,尽管在SSN-21海狼号的情况下,据说25节的战术速度是船的突发速度的一个重要部分。

最大的变化是水中的声速发生变化是深度。显然,压力随着深度而增加,导致每100米均匀增加+1.7米/秒。此外,环境温度随深度而变化。作为深度函数的传播速度(速度)的曲线图称为声速曲线(SVP),它是预测声音如何旅行的基本工具。忽略盐度,可以从各种深度取样环境温度(压力贡献永远不会变化)获得SVP。水可以分为三个垂直区域。

深音频道是用于声学信号的远程传输的地下管道。又称散发(声音固定和测距)通道,该通道发生在平均深度的一公里,海水中的声速最慢(每秒约1480米)。这轴向深度频道,这是海面和海底之间的最小声速的深度,也被称为主声道.声音在水深小于或等于其波长的水中传播不好,因为它被海面和海底散射、反射和折射,导致声音消散。深声道形成于大于截止频率波长的深度。深层是等温的,但由于压力对声速的影响,其特征是正梯度。如果水足够深,就会有足够的速度增加,将声音射线转回表面,导致收敛区效应。一旦声音进入声道,它就会一直留在声道中直到消散:声道上界温度的升高会导致声音向下折射到声道中,而声道下界压力的增加则会导致声音向上折射到声道中。

声音层深度(SLD)是深声道轴上最大声速的深度。频道厚度为声速最大值之间的深度间隔,表示声道的顶部和底部。不止一个,或多种渠道,可能发生在同一剖面上。零层深度是一个特殊的情况,在表面上发生声波层深度,这在热带和亚热带区域中最常发生,其中表面风不足以引起混合。

表面通道是介于海面和声层深度之间的一种声道。这近表面层是从海面延伸到声波层深度的层。一种半通道是一个特殊的情况,其中声速型材在海面上呈现最小,在海底上最大。根据定义,半通道中的声波层和声道都不发生。通常这是与极地地区和地中海相关的冬季现象。一种次要声音通道是位于声音层深度和深音通道的轴向深度之间的声道。也称为A.近表面声道把它和深邃的声音区分开。

最好的深度对于潜艇,以避免船体安装的声纳检测通常被视为声音层深度+ 100米.这一假设的前提是,最大的向下折射声能会发生在最强的最小声速梯度的深度,从而导致水平声纳距离较短。水面层底部的深度是船体安装水面舰艇声纳性能的一个很大的决定因素,因为目标潜艇可能选择在水面层以下进行。由于声射线的折射或弯曲,跨层探测的范围通常有限。当潜艇的主动声纳传输被困在表层和/或急剧向下折射时,浅层有利于潜艇深入表层以下探测水面舰艇的辐射噪声。从护航的角度来看,应对这种情况的战术答案是改变声纳投影仪的垂直传输角度,以便穿透水层,或者在水层下面部署一个可变深度传感器。

这些层标志着从正的温度和盐度梯度到负的温度和盐度梯度的转变,对于潜艇来说,这是一个很好的操作点,比如boomer潜艇,很难被探测到,因为声波会从这个点辐射出去。这也是一个不好的观点或船听(出于同样的原因);所以有一个倾听的最佳深度和另一个避免被发现的最佳深度。在深水中,拖曳式阵列可以从最佳深度部署,以避免被探测到,并将两者的优点结合起来。但拖曳式阵列不会在浅水中使用。

通过与承运人战斗组,宽松的行动和联合监督的贡献集成,通过集成潜艇潜望镜深度操作的要求。因此,提高了潜望镜深度性能是必要的。潜艇通常在150英尺和1/3钟出版物设置(约5-6节)下实现令人满意的修剪。在审查声速概况(SVP)时,潜水员(DO)补偿船舶深度[PD]船舶修剪的预期变化。不幸的是,由于业务承诺,所以不得有时间正确地执行此操作。观看观看赔偿通常不满意。由于SVP可能在浅水区中急剧变化,旧历史可能无效,并且从一开始就有错误。许多人更喜欢高达PD足以防止拉削,并在那里获得更好的修剪。

在海道下潜望镜深度作业的潜艇处于不稳定状态。当自由水面接近时,海道力增加,试图把潜艇拉到水面。为了对抗这些力量,船的压载被改变和控制表面被使用,并且在潜望镜深度长时间的手动操作使船的控制方负担。操作人员必须时刻注意环境状况。如果海面变得平静,潜艇就会下沉。如果海面的吸力大于压舱物和飞机的权威,潜艇将突破自由水面,增加几个数量级的探测风险。其他事件,如温度或盐度的变化,也会对可靠的深度保持产生重大影响。由于需要使用给定海况下的最小速度来控制可探测的桅杆羽,这就降低了可用乐动冠军飞机的权威性,增加了深度控制的难度。

潜艇深度控制的绝大多数问题都与航向改变有关。有几个相互竞争的影响。舵的使用使船翻滚,降低速度,并可能引入一些时刻。随着航线的改变,海洋方向的影响也会改变。为了保持深度控制,需要调整螺旋桨速度,调整纵倾,并由船的控制方密切注意。

所有潜水器都有一个安全的操作外壳(SOE)。SOE的界限是由船只从控制飞机事故中恢复的能力决定的。浅层限制的设置是为了防止无意的超出避碰深度或无意的拉刀。水深界限随着水深而滑动,这样潜水器就不会在海底搁浅。

潜艇外壳上的压力会随着深度的增加而增加,这限制了潜艇在海面以下作业的深度。海水每增加100英尺的深度,水压就会增加44.45磅/平方英寸。

潜艇设计师通常打算从船体的物理范围内运行的创作,施加从国家到国家的国家变化的安全保证金[1.5在美国,英国1.75,德国2.0]。通常,潜水艇将有三个潜水深度:

潜艇的船体通常是用钢建造的,也有例外是用钛建造的。为了增加潜艇的潜水深度,已经开发了特殊的高产量(HY)钢合金,尽管这些合金的深度性能提高了制造难度。这些特殊的钢计价的屈服应力在数千磅每平方英寸,因此hy - 80钢的屈服应力为80000磅/平方英寸(对应的深度1800英尺),hy - 100 100000磅每平方英寸的屈服应力(对应的深度2250英尺),等等。

来源和资源



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维护的罗伯特谢尔曼
最初由约翰·派克创作
更新了1998年12月8日星期二7:14:29