潜艇的龟背对噪声影响大吗?

倒卖评论区的网管


在海战武器序列里,常规潜艇和战术核潜艇主要担负攻击任务,其作战方式有点像化妆隐蔽的刺客,而战略核潜艇则主要担负战略核打击任务。在战略核潜艇上,经常会出现一种特殊的凸起,相比于光滑的艇身,它显得非常突兀,如同一个乌龟壳,基于这个特点,网友称其为“龟背”。有一种观点认为龟背的出现,提高了潜艇的噪音,是技术不成熟的反映。从理性的角度分析,龟背确实会产生一定的噪音,但这种影响很有限。另外更值得注意的是,“龟背”也并非是技术落后的表现,因为目前世界各国的战略潜艇上都存在着这个问题。

“龟背”之所以被大家关注起来,很大程度上与我国的094型战略潜艇有关。由于这款潜艇是我国目前最成熟的一款战略潜艇,是我国海基核反击的关键所在,所以它的出现颇受大家的关注。094核潜艇上“高高”隆起的龟背自然而然就成了关注的焦点,毕竟这个特征太过于明显。有人对比了俄罗斯和美国的战略核潜艇后,发现国外的潜艇似乎没有龟背,于是“龟背”这一话题就火了起来。其实这是个误区,无论是美国的俄亥俄级潜艇还是俄罗斯的台风级,它们都存在龟背,只不过没有那么明显罢了。在设计之初,美俄就发现储藏弹道导弹的竖井区域会高高隆起,为避免“龟背”冲击水流,增加噪音和分贝数,美俄将潜艇的其他部分也进行了扩大和隆起,将其升高到同"龟背"差不多的弧线高度,这样"龟背"就看不出来了。

这样做虽然藏住了龟背,但潜艇的吨位陡增,这实际上从另一个角度增加了潜艇的噪音。不过由于战略潜艇潜伏时间长,不能轻易露出水面,所以就需要大量的物资储备,于是潜艇体积增大也能有效地改善潜艇工作人员的居住环境。因此,相对于艇身偏小、吨位不够大的战术潜艇来说,战略潜艇的大吨位优势,能够为潜艇兵提供更好的生活作战环境。

还有一种观点还认为,龟背的出现是因为导弹火药技术不够先进,其实这一想法也有些片面。导弹自身的长短和体积是根据需要来定的,比如射程、弹头数量、发射方式等都会影响到导弹的体积。当然导弹体积大了,自然也就出现了“龟背”。至于噪音问题,“龟背”的影响毕竟有限,所以也没有必要过多在意,不过如果没有的话,那当然更好。


战情解码


潜艇的噪音主要分为:水动力噪音,机械噪声,螺旋桨噪声!其中水动力和螺旋桨产生的噪音是艇外噪音,机械噪音是艇内噪音。而“龟背”和“指挥台围壳”产生的噪音属于水动力噪音,也是潜艇外噪音的重要来源。由于受耐压艇壳直径以及潜射弹道导弹长度的限制,以至于弹道导弹核潜艇都拥有所谓的龟背(除了法国的凯旋级之外),所以就不能消除龟背产生的噪音了,只能通过流体力学来模拟最合适的龟背形状以减弱海水与龟背噪音。

由于战略导弹核潜艇拥有指挥台围壳和龟背,以至于其艇型线变化和表面曲率不连续(也就是说指挥台围壳和龟背的出现,打破了本来平直的艇体外形),水流在潜艇壳外形成非定常流场这也是水动力噪音产生的基本原因。

当海水流经潜艇的指挥台围壳和龟背时,边界层分离流动和水流经过指挥台围壳和龟背与艇体表面构成的角区时,就会产生复杂的三维分离流动和涡。

特别是在指挥台围壳和龟背的根部,边界层和压力场相互作用,在前缘形成由上游向下游运动的“马蹄涡”,与壳体表面的复杂分离流动引起的泄出涡一起向下游发展,进入推进器桨盘面或航行器尾流场,成为重要流噪声源。

如果说,潜艇可以取消指挥台围壳或者龟背的话,那水动力噪音就可以降到最小。但是对于战略导弹核潜艇来说,龟背是不可避免的。

那么就要静心设计龟背的形状以减弱噪音的产生,一般来说,战略导弹核潜艇的龟背都设计成流线型,绝对要避免与艇体形成垂直的角度,不能产生马蹄涡和泄出涡以进入螺旋桨产生更大的噪音。可以看到的是,世界各国的战略导弹核潜艇都尽力的将潜艇的直径做大,以尽力减小龟背的高度,减弱噪音的产生。此外,龟背也要顺着潜艇前部的走向趋势设计,尽量让水流平滑的流走,避免阻挡水流的流向。



可以看到的是,潜艇的龟背也是艇外噪音的重要来源之一,而噪音越低,潜艇的隐蔽性就越好。所以说,才要尽量将艇体直径做的足够大,最好是不产生龟背。除了龟背外,指挥台围壳也要精心设计,一般都有填角和顶部的平滑处理。(图片来自网络)


江山何沉


  • 潜艇的龟背对噪音有影响,但是不大,为什么呢?

首先我们先分析一下,潜艇的噪音来源于哪?

第一种,舱内机械运转时产生的空气噪音,机械构件振动引起的在艇体结构中所传播的结构噪音。这是由于潜艇内部,由于机械转动,人为等因素产生的声波经过潜艇内部,传播至潜艇外壳,由外壳传播到海洋中,被敌人的声呐捕捉。

第二种,螺旋桨转动的噪音。潜艇前进的动力,来自于潜艇尾部的螺旋桨转动,产生向前的推力。但是螺旋桨转动,就会产生噪音,再加上旋转带动水的流动,使噪音加大。

第三种,水流经过艇体及突出体和艇内各种系统工作引起的流体动力噪音。潜艇前进,就会和海水产生摩擦,带动水的流动,就会产生声波。为了减小这种声波,所以潜艇要尽量设计成符合流动力学的形状,比如,美国俄亥俄级战略核潜艇

美国俄亥俄级战略核潜艇

美国俄亥俄级战略核潜艇

为什么我国的核潜艇大多都有龟背呢?是好还是不好?

当然是不好,有龟背的潜艇,流动力学性能不好,再水中航行产生的噪音会加大。

那我们为什么还要有龟背? 首先我们不得不承认我们的核潜艇技术,没有美国的先进,再者,我们为了能装得下导弹,就必须要加龟背,一增加潜艇的高度。

龟背对噪声的影响并不大。潜艇在水中航行,它的主要噪声来自于螺旋桨转动产生的声波,由于龟背对水流产生的流体力学噪声是非常小的。

由于在战场上,潜艇是深海中的幽灵,在关键时候有出其不意的效果,所以为了保证潜艇的隐蔽性,一切能影响噪音的因素都要考虑在内。

关注我每天分享第一军情和科普军事知识


康师傅点兵



俄罗斯“德尔塔Ⅰ”型(D-Ⅰ型)战略核潜艇正在进行退役后的拆解工作,从图片当中可以看到导弹发射筒高出艇身很多。
这张图片更加明显!发射筒超出艇身的部分需要由钢板包裹,这样就形成了所谓的“龟背”。

从潜艇建造技术角度来说,任何国家的战略核潜艇都不可避免的有些“龟背”,但是我们从军事杂志或者其它媒体上的图片、视频…所看到的俄军战略核潜艇的龟背对比于欧美国家是很明显的。
俄军“德尔塔ⅳ”型战略核潜艇,目前是俄军战略核潜艇的中坚力量,它可以装载16 枚SS-N-23“轻舟”潜地战略核潜艇。

造成俄罗斯战略核潜艇“龟背”明显的主因仍然是,苏/俄在核潜艇建造技术和潜地导弹制造技术与欧美国家的差距所导致的!它所载“轻舟导弹”弹长14.8米、弹径1.9米,为三级液体火箭发动机。而“德尔塔ⅳ型”核潜艇的耐压壳体直径仅为9.4~9.7米,导弹自身的长度在加上发射筒长度要比耐压壳体高出6米多(两层半楼房)!在不掌握12米以上耐压壳体制造工艺和导弹发动机固体化的情况下,俄军的战略核潜艇为了能将导弹装进去,只能是增加“龟背”的高度,来弥补耐压壳体直径小的问题。


SS-N-23
(PCM-54)“轻舟”潜地战略核导弹,射程8300公里、CEP偏差500米,算是俄罗斯潜地核导弹当中比较先进的,该导弹分为三个型号:1型可携带3枚20万吨当量的弹头、2型为2枚45 万吨当量的弹头、3型可携带7枚20万吨的弹头。

“龟背”明显造成的后果就是潜艇的噪音太大和航行时重心不稳。

潜艇有三个噪音源:第一个:就是机械噪声,特别是“核反应堆”大功率运行时,第一回路的主泵开启会产生100分贝以上的噪音!还有变速齿轮箱也是很大的机械噪声源、至于管道内的各种液体噪音也不小…;第二个:就是螺旋桨噪音,螺旋桨在转动“打水”的时候会产生搅动噪音,螺旋桨加工的越粗糙噪音也就越大…也就出现了“东芝事件”;第三个,就是“流体噪音”,潜艇制造的越接近“水滴型”潜艇的流体力学就越好,这就要求潜艇在制造过程中形状尽量的平滑、外表面没有明显的凸起物…只有这样水下航行水流平顺、阻力才会越小,更会消除很大的噪音!


但是,“龟背”

的明显出现直接导致前面所说的三大噪声源的升高!由于潜航时阻力增大,反应堆必须要提高功率,欧美国家战略核潜艇“龟背”不明显航行阻力较低,在水下16节以下是反应堆可以“自循环”不必开启主泵,这样就会降低了不少分贝的噪音,而俄军战略核潜艇龟背太高,在16节的时候也必须开启主泵,否则潜艇的航速会很慢…开主泵就会引起噪音的增大!

“龟背”还严重的破坏了潜艇在水下的流体形状,指挥台与“龟背”之间会形成较明显的涡流,不但增加航行阻力还会引起较大的艇外噪音。

还有主要问题就是潜艇“龟背”增高、增大会引起潜艇航行时重心不稳定,影响到了潜艇在水下转弯半径和做一些较大倾角的机动能力,如果遇到敌方核潜艇或者反潜机、舰,机动性差被击毁的可能性会很高!
法国“凯旋级”战略核潜艇,艇体表面非常光滑、线条也很优美几乎看不到“龟背”,这表明法国的在大直径耐压壳体的技术水平要超过苏/俄,“凯旋艇”的耐压壳体直径为12.2米,而美军的“俄亥俄级”则到达了12.8米,都大大的超过了“德尔塔级”,所以在排水量相差不是很大的情况下,前两者的“龟背”就不那么明显…随之而来的好处就是各种噪音很低!

总之,核潜艇的建造必要要掌握12米以上,甚至更大直径的耐压壳体工艺!这是潜艇性能好坏的主要原因之一,这就和我们买商品房是一个道理,你买一套200平的在购置家什和家电也会是更大…如果是买50平米,就会在空间上精打细算…也不可能购置一台100吋的电视…核潜艇也是一样,耐压壳体直径大可以提供更多的使用空间,比如:安装更大功率的反应堆、更多数量的核导弹…艇员的生活区空间变大之后,艇上生活质量也会提高,也正是这些好处,现在拥有核潜艇制造能力的国家,都把掌握大直径耐压壳制造工艺视为提高核潜艇性能的根本,最起码在消除“龟背”这个问题上有了根本性解决的办法。


皇家橡树1972


有一定的影响,但算不上是潜艇的主要噪音来源。要回答这个问题,我们直接来了解一下潜艇在工作时是怎样产生噪音的。首先,根据噪音的来源我们可以把它大概分为三类,即:内部机械噪音、水流噪音冷却循环噪音。其中机械噪音的产生主要来自于潜艇的整个能源和动力系统,比如

反应堆、蒸汽锅炉、发电机、传动轴、减速齿轮等,这些设备和结构在工作过程中都会不可避免地由于零部件之前的振动、摩擦而产生明显的机械振动噪音。同时,这个来自能源和动力系统的机械噪音就是潜艇的主要噪音来源之一。下图为潜艇的内部机械噪音示意图:

▲潜艇内部机械噪音

然后,第二个中的

水流噪音则是包括了:外部螺旋桨工作时的振动噪音和水流产生的空泡噪音,以及潜艇在水中航行时船体产生的涡流噪音。螺旋桨的振动噪音这个好理解,因为巨大的螺旋桨工作时同样也避免不了出现振动,那么什么又是螺旋桨的空泡噪音呢?简单来讲,所谓的“空泡”就是当液体的压力出现骤变时因沸腾而产生的蒸汽气泡。即当潜艇的螺旋桨高速运转时,桨叶背面的压力会迅速降低,而当这个压力小于海水本身的饱和蒸气压的时候,海水就会沸腾还产生“空泡”,然后这些空泡在水压的作用下又会迅速地破裂而产生冲击波,从而产生绝大的噪音(同时也会对螺旋桨的桨叶产生巨严重的磨损)。如下图所示,为螺旋桨高速运转时产生的空泡。

▲螺旋桨工作时产生的“空泡”

上面提到的内部机械噪音和螺旋桨噪音(包括振动和空泡噪音)其实就是潜艇的主要噪音来源,为什么这么说?因为针对潜艇的“降噪手段”就是从降低这两种噪音来入手的,比如给潜艇贴“消声瓦”和使用泵喷推进技术。我们首先来看消声瓦,这个消声瓦的作用是什么呢?主要有两种:

1、吸收对方有源探测声纳(主动声呐)发出的声波,尽可能减弱反射信号,或者让反射信号失真,从而减小声呐的有效探测范围;

2、减弱从内部产生的声音(通常就是指引擎,即内部机械噪音),从而减小对方被动声纳的有效探测范围。

下图中的就是铺设了消声瓦的英国“特拉法尔加级”核潜艇7号舰“凯旋号”SSN:

▲“凯旋号”攻击型核潜艇上的消声瓦

至于另一种主动降噪手段——减轻螺旋桨噪音,则是使用“泵喷推进技术”来代替传统的的螺旋桨推进技术。这里简单来说一下泵喷推进技术,相对于传统的螺旋桨推进,泵喷推进其实就是在“螺旋桨”(内部转子)的外面多加了一个叫做“环状导管整流罩”的东西,比如下图所示,螺旋桨,即内部转子产生的水流通过这个罩子后再喷射出来,可以起到整流、减噪的作用。目前,世界上的很多潜艇都使用了这种泵喷推进技术,比如英国皇家海军的“特拉法尔加级”、美国海军的“海狼级”、“弗吉尼亚级”、俄罗斯海军的“北风之神级”,以及法国海军“机敏级”等,而更先进的无轴泵喷推进技术(即无轴泵推)则还是处于实验阶段。

▲泵喷推进动力系统结构简图

▲现代潜艇上的“泵喷推进”装置

因此,对于潜艇来说,内部能源、动力系统产生的机械噪音,和外部螺旋桨产生的振动和空泡噪音才是主要的噪音来源,而题目中提到的潜艇的“龟背”,则是主要影响潜艇在水中航行时产生的涡流噪音,一般来讲,潜艇的外形越光滑,越趋向于流线型,那么在水中行进时遇到的水流的阻力就越小,同时产生的涡流噪音也就弱,

但是一旦有了“龟背”,则会让潜艇的艇身出现明显的凸起,从而破坏了这种光滑的外形,使得潜艇在水中遇到的阻力更大,与水流之间的扰动也更加明显,所以也就在无形中增大了潜艇的这种涡流噪音。但是对于潜艇来说,涡流噪音本身相对于机械噪音和螺旋桨噪音是没那么明显的,所以虽然“龟背”的存在会在一定程度上增大潜艇的噪音,但是这个程度也是比较有限。最后再顺带提一下:潜艇的“龟背”是怎么来的?看下图:

▲“俄亥俄”级战略核潜艇结构简图

图中的是美国“俄亥俄级”战略核潜艇的结构简图,注意看图中的标记,其中蓝框框柱的表示潜艇上面的潜射弹道导弹,红框框柱的就是整流罩,也就是大家平时说的潜艇的“龟背”,因此,所谓的“龟背”其实就是:盖住长度超过潜艇耐压壳直径的导弹发射筒的一层整流罩。如果想要消除”龟背“怎么办?简单,方法有两种,一是提高耐压壳制造技术,建造一个直径大于导弹发射筒的耐压壳,把导弹发射筒装进去;二则是提高潜射弹道导弹的技术,制造体积更小、长度更短,但是不影响射程的导弹,也就是提高火箭发动机技术或者燃料技术。


哨兵ZH


潜艇的龟背到底是什么?其实这就是导弹的发射筒长度超过潜艇耐压壳直径后露出来的一部分,但是如果让发射筒就这么光秃秃的伸出来,不仅会让潜艇进水,也根本无法完成发射。所以大部分国家采取的措施就是将这些发射筒使用同耐压壳一样的合金金属进行密封处理,并且做成坡度较缓的弓背型上层建筑,由于这一上层建筑与潜艇本身十分不协调,活生生像乌龟壳,于是大家就将它称之为潜艇龟背。


▲德尔塔1型核潜艇剖面图

潜艇龟背破坏了整个耐压壳的一体性,也让本身水滴状的潜艇显得十分突兀,在航行时龟背会增加潜艇的整体阻力,形成多余的流体噪音。由于龟背上往往还会设计多排流水孔,水流在经过这些地方后还会产生漩涡流,这又会导致涡流噪音的出现。所以说,在其他设计不变的情况下,潜艇的龟背越高,它整体的噪音就越高。在25节高速下航行的潜艇,龟背甚至会增加20分贝以上的噪音,这对于分毫必争的潜艇特别是战略核潜艇来说,影响不可谓不大!

▲英国前卫级核潜艇龟背

目前全世界在减少龟背上做的最好的就是法国的凯旋级战略核潜艇,它采用了直径达12.5米的超大耐压壳,搭配长度约12米的M51导弹,完全没有任何龟背产生,艇身光洁一致,兼具美观度和实战能力。
▲凯旋级战略核潜艇

而美国的俄亥俄级潜艇虽然耐压壳直径已经达到了12.8米,但是三叉戟2潜射导弹的长度也有13.4米,因此俄亥俄级也建造了几十厘米高的龟背,只是看上去不太明显而已。苏联大直径耐压壳技术和小型化固体潜射导弹的技术都与西方相差甚远,因此其核潜艇基本上都拥有高耸的耐压壳,德尔塔级核潜艇耐压壳直径只有9.7米,但是搭配的P29液体潜射导弹长度却达到了惊人的14.1米,因此德尔塔级核潜艇的耐压壳也成为了世界之最。▲德尔塔级高耸入云的龟背

我国的094型核潜艇的耐压壳直径在9到10米之间,但是巨浪2导弹由于射程的增加,其长度也从巨浪1的10.7米增加到了13米以上。因此在耐压壳直径并没有增加多少的情况下,094的龟背自然也就变得更加明显,而这也成为了国内众多军迷吐槽的地方。


但是实际上龟背的影响也得分实际情况分析,有时候并没有我们想象中那么大,核潜艇在水下巡航时,主要噪音源来自于发动机运转和螺旋桨推进,为了降低发动机运转功率和螺旋桨转速,潜艇多数采用的是在10节以下的速度航行。而在低速航行过程中,龟背所造成的流噪和涡噪也会大幅减少,对潜艇整体影响并不是很大,如果采用减震浮阀和高性能隔音瓦,完全可以抵消这部分噪音。094潜艇建造之时,考虑的是如何快速形成战斗力,因此采用了小步快跑的建造策略,以最快的速度列装了巨浪2以取得有效的水下战略核威慑能力。这一切都是因为形势所迫,如果只因为一个小小的龟背就过分苛责,实在是没有必要。

▲潜艇橡胶隔音瓦

随着我国工业水平的快速发展,目前我们已经能够制造世界最大卷板机和高屈服强度的合金钢材料,技术水平甚至超越了美欧俄,所以未来制造直径在13米以上的潜艇耐压壳已经完全不成问题。在下一代096型核潜艇很有可能会取消或者大幅度缩小龟背,094上的槽点也会随着它的出现而逐步消失,让我们拭目以待吧!


军武吐槽君


最理想的潜艇外形,是一个拉长的光滑的水滴形,没有任何凸出物,最好连指挥塔围壳和尾舵都没有。目前,美、俄、英、法等国新装备的战略核潜艇都取消了龟背设计。

苏/俄当初为了消除龟背,丧心病狂、简单粗暴的设计建造了水下排水量高达4.8万吨的“台风”级战略核潜艇。“台风”级潜艇采用两个并列耐压壳的特殊设计,在耐压壳之间布置了20枚最新研发的R-39固体燃料弹道导弹(长度达16米、直径超过2.5米),在付出造价高昂等代价后终于取消了龟背设计。

“龟背”这种设计主要有几个缺点:第一,增大潜艇的航行阻力,以“龟背”高度的冠军 ——俄海军德尔塔 IV战略核潜艇为例,它为了搭载长度接近15米的P-29PM液体弹道导弹,设计拥有高度达到4米的“龟背”,宛如背负了一座小山坡,航行阻力的增加自然是非常大的。资料显示,一般体积的“龟背”设计就足以导致潜艇损失5%~10%的速度。

其次,潜艇采用“龟背”结构设计后航行噪音会骤然增大,特别是高大的“龟背”结构和原本流畅的潜艇艇体结合处会形成巨大的凹穴,在潜艇航行时会产生异常强烈的絮流和水动力噪音。

要知道,如今很多核潜艇都会对传统的指挥塔围壳进行改进,采用填角和圆角的改进结构,降低指挥塔围壳附近水流湍流、旋涡的形成概率,改善指挥塔围壳附近流场的均匀性和平稳性,降低潜艇的水动力噪音。

不难看出,体积比“龟背”结构更小的指挥塔围壳都需要进行特殊设计,避免产生更大的噪音,而宛如小山包的“龟背”结构对于潜艇静音设计来说堪称泥石流。“龟背”结构上往往还会设置大量方形流水孔,潜艇航行时高速水流经过这些方形流水孔时会造成无数湍流、旋涡,大幅度增加了噪声。资料显示,带有“龟背”结构设计的核潜艇在高速航行时,航行噪音比不带“龟背”的核潜艇大上15%,明显影响了潜艇的隐蔽能力。

如果说潜艇“龟背”结构降低航速还能勉强接受的话,那么潜艇“龟背”结构大幅度增加噪音,就会直接降低了战略核潜艇的隐蔽生存能力,也就降低一个国家的海基反击能力。所以,五常国家的新型战略核潜艇都正在极力避免拥有“龟背”结构设计,其中目前中国展示的094系列战略核潜艇都是拥有龟背设计的,未来096战略核潜艇有望向美俄看齐,基本取消龟背设计。


科罗廖夫


核潜艇的龟背当然对噪音的影响很大了,毕竟潜艇是在水里航行,任何提高阻力造成的噪音都会对整体隐身水平产生影响,而且龟背越高影响越大,即便是采用了过度性措施,也依然会有很大的影响。


但是龟背也分在什么潜艇上,比如对于战略导弹核潜艇而言,龟背就不是那么重要的影响了,毕竟这种潜艇基本都是在敌人国土的数千乃至上万公里之外发动攻击,因此他的龟背即便是造成了噪音,只要他所处的位置是在本方海空军的保护范围内,他就不会有太大的危险,何况即便是前出远洋,一旦进入阵位他也会很快发射完导弹离开,不需要等待伏击。


但是如果是攻击性核潜艇,那么一个装有巡航导弹的龟背就会产生很不好的影响了,这种局面下,攻击核潜艇很有可能被敌人的反潜兵力盯上,进而遭到围攻。但是给攻击核潜艇装备巡航导弹又是非常必要的做法,因此除非能够制造出可以在鱼雷管内发射的巡航导弹或者是集成在小型发射装置中的巡航导弹,否则也只能这么做了。


龟背是所有的核潜艇都不想有的,龟背存在的地方最好是在敌人的核潜艇上,可是导弹的个头以及潜艇艇体直径的限制,总是让潜艇的龟背或多或少的存在着,即便是美国的俄亥俄级核潜艇也无法避免,只是他的龟背更小而已,因此我们也大可不必对龟背如此敏感,我们更应该关注他通过龟背获得了怎样的战斗力,毕竟设计师比我们聪明的多,他们会想清楚添加的战斗力有没有必要付出龟背的代价。


海事先锋


潜艇是目前世界几大海军强国的主要武器之一,可以潜入几百米深的水下,利用海水的掩护隐蔽接敌,并出其不意的给敌人致命一击。因为电磁波在水中传播能力非常差,所以现代雷达不能用于探测水下目标。不过,科学家找到了另一种能在水中传播的波,那就是声波,于是就研制出了能够利用声波探测目标的声呐。声呐和雷达不同,声呐是一种捕捉目标声音特性的探测设备。于是作为声呐主要探测目标的潜艇便将抑制噪音作为重中之重。



首先来了解一下,潜艇的噪音都来源于哪里。潜艇的噪音主要来自三个部分,分别是机械运转震动,螺旋桨旋转和流体噪音。

机械运转震动噪音

一般来说,潜艇在水下航行时都采用电动机驱动,常规潜艇使用电池供电,而核潜艇则使用核反应堆直接发电。但就算是这样,依然会有较大震动,产生大量噪音。比如核反应堆工作,功率越大时,工作泵运转越快,于是噪音也就越大,通常可以达到100分贝以上。除此之外,潜艇内部还有众多运动件,它们在工作时会产生各种各样的噪音。目前抑制机械震动噪音国际主流的办法是采用减震浮筏,中和震动,再在潜艇外表贴消音瓦,阻止噪音传播。



螺旋桨轴系噪音

无论采用哪种方式供能,最终都要推动螺旋桨旋转。而螺旋桨轴在转动时,就会产生一定的震动,这个震动直接会传递到艇外,被敌人的声呐侦测到。当年前苏联潜艇噪音巨大,就是因为螺旋桨轴加工精度不足,高速旋转时和轴承打架,然后剧烈震动。解决轴系噪音主流的做法有两种,一是提升螺旋桨的加工精度,减少旋转时的震动。二是使用无轴泵喷推进系统,直接取消传动轴和螺旋桨。



潜艇外形流体噪音

潜艇在水下航行时是会和水接触的,要想往前,就要把前面的水排开。而在将水排开时,潜艇外壳就会和水接触,当潜艇外形越流线,对水的阻力就越小,同时噪音也就越低。目前世界主流潜艇都采用水滴型设计,为的就是减少航行阻力,降低噪音。


世界大部分的弹道导弹核潜艇也采用的水滴形设计,但是有的弹道导弹核潜艇耐压艇壳直径不足,为了装下尺寸巨大的弹道导弹,就将弹道导弹伸出耐压艇壳形成了一个很突兀的隆起,也就是我们所说的龟背。▲这是我国094型战略核潜艇,艇身巨大的龟背清晰可见。这个巨大龟背对潜艇噪音的影响究竟有多大呢?
表面上龟背仅仅是破坏了潜艇外形,导致流体噪音升高。实际上龟背还会带来航行阻力,导致潜艇动力系统需要更高的输出功率,机械噪音提升,同时螺旋桨的旋转速度也需要加大,螺旋桨噪音也随之增大。用一句话形容龟背对潜艇噪音的影响就是,牵一发而动全身。背部一个隆起,让整个潜艇的噪音提升了好几个层次。而在几十年前,我国核潜艇也因为加工精度不够,还背着巨大龟背,噪音巨大而被美军嘲笑为水下拖拉机。不过目前,我国大直径卷板机已经突破,相信未来的核潜艇将会取消龟背,变得安静起来。


赤焰哒哒哒


目前来说,龟背大多存在于战略核潜艇上,主要是为了安装潜射弹道导弹发射装置。造成龟背的主要原因:一则是艇体大直径耐压壳制造技术不过关、另一则是兼顾射程需求的潜射弹道导弹小型化还没做到优秀。这个问题总得有一个技术发展的过程,美俄英法的战略核潜艇,也是逐渐从大龟背到小龟背一路走过来的。至于题目所问的问题,那肯定是有影响了,具体影响有多大,得分情况来说,总之龟背的存在严重破坏了潜艇流体力学特征。

潜艇噪声的分类

要搞清楚龟背对潜艇噪声的影响,我们首先需要明白噪声来源:话说潜艇最大的“敌人”就是自身的辐射噪声,来源可以分为机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声,其中机械噪声包括艇上主机、辅机、各种泵类、电机、压缩机以及管路系统,在运行过程中因碰撞、冲击、摩擦等造成的震动,通过各种途径传递到艇体,并以声波形式向外扩散;螺旋桨噪声则主要包括空泡噪声(运转中空泡破碎)和非空泡噪声(水流对桨叶的拍击和激流引起的桨叶共振);水动力噪声是指艇体周围高速水流引起艇体外侧流压不规则变化产生涡流,引起水动力噪声。

通过上述分析,我们可以看出“龟背”对潜艇噪声的影响,应该是属于水动力噪声的一种。

龟背对潜艇噪声的影响

本来现代核潜艇一般采用水滴形或者鲸形艇身设计,优化了艇体的流线造型,降低高速水流在艇身附近形成涡流的条件,但是“龟背”的出现完全打破了这种努力,虽然核潜艇的龟背在前后衔接处都着力设计的过渡段,避免因外形突然抬高和降低而形成显著的涡流区,但是这种设计的效果比较小。

通过上图(潜艇纵剖面水压分布图),我们可以看出在潜艇在没有龟背的时候,艇艏、指挥台围壳和尾舵部分于水中运动时存在高压区,可以判断出这三个部分是水动力噪声的最大贡献者。艇艏因为要首先直面迎击的水流不可避免的大幅贡献水动力噪声,所以各国对潜艇艇艏的修形也是炉火纯青,研究较多。围壳则是由于高耸于艇身,对水流的阻挡作用更加明显,湍流效果更为显著,对水动力噪声的贡献远大于尾舵。

要理解龟背对潜艇水动力噪声的影响,你可以简化的把龟背理解为在“围壳之后,又加长加大了一段巨型围壳”。围壳和龟背这样提上高耸建筑的存在,不仅其正面将产生高压涡流区,由于其遮挡作用,后方流速明显小于艇身其他位置,这将造成潜艇围壳和龟背后方水流速度分布杂乱和不均匀的速度尾迹,极其容易暴露目标。所以在潜艇没有龟背的时候,水动力噪声来源主要是潜艇水中高速航行时的艏波、围壳波和尾流,但是加上巨大龟背以后,则要多出一个更加“嘈杂”的龟背流波噪声来源。

原本来说,水动力噪声对潜艇的影响是要小于机械噪声和螺旋桨噪声的影响,但是近年来随着潜艇降噪技术的进步“消声瓦、浮筏减震装置等针对机械噪声;桨叶修形或者泵喷装置针对螺旋桨噪声”等诸多理念的应用,其他两大噪声源都得到较好的抑制,这下一来同为噪声源的水动力噪声就一下子突出起来,龟背的存在更是恶化了这种噪声来源。


分享到:


相關文章: