潜艇的龟背对噪声影响大吗?

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。

潜艇的龟背对噪声影响大吗?

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!

潜艇的龟背对噪声影响大吗?

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。

潜艇的龟背对噪声影响大吗?

我是萨沙,我来回答。

龟背对造成影响当然是大的。

为什么俄罗斯955型北风之神级核潜艇有龟背,但2019年955A型改进型战略核潜艇就没有了龟背呢?

俄罗斯为了消除这个龟背,不知道花费了多少心血。

之所以北风之神有龟背,原因也不复杂,因为俄罗斯当时不能建造出容纳洲际导弹的核潜艇耐压艇体。

因为俄罗斯大型洲际导弹的尺寸太大,长达10多米。

而北方之神当时没有加工出那么大直径的耐压艇体技术。万般无奈下,只能超出耐压艇体的部分设计出整流罩,以保护发射筒,这就是龟背。

说来说去,这就是技术不够才会有的结果。

效果也是立竿见影的,995A型核潜艇的水下航行噪音,只有108分贝以下。

如果这个数字属实,它就低于美国俄亥俄级战略导弹核潜艇。

而被降低6分贝噪音,声呐探测距离将缩短一半,潜艇生存力就会增强很多。

目前全世界的战略核潜艇,都在设法消除龟背。

美国俄亥俄级战略核潜艇,艇体直径越12.8米,“三叉戟II”潜射导弹长度约10.5米,所以基本看不出龟背。

美国战略核潜艇“哥伦比亚级”耐压壳体直径达到了13米以上,就干脆没有龟背了。

自然,完全消除龟背并不容易,至少在我国094系列基础上可能是无法做到的。

潜艇的龟背对噪声影响大吗?

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。

潜艇的龟背对噪声影响大吗?

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。

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