消磁技术对舰船磁场特征的影响
世界海军知识（23）消磁站呼唤无磁材料
世界海军知识（23）消磁站呼唤无磁材料舰艇消磁，就是将舰艇的磁场消到一定的量值以下，消磁实际上是将电能转化为磁能的过程，电能所产生的强磁场能够打乱被消磁舰艇铁磁物质内部的磁畴结构，使其各向异性互相抵消，对外反映出来的磁场值就小了。
建造消磁站码头与舰艇驻泊码头有很大区别，主要是必须低磁化。
通电消磁时产生的磁场是非常强的，这个强磁场消减了舰艇的磁场，但同时也对码头进行了磁化，如果码头不是个无磁或者低磁码头，那么码头周围的磁场值就会发生变化，也就是说在消磁过程中码头的磁场和被消磁舰船的磁场同时发生变化，传感器所接收到的磁场信号就是码头磁场变化量和舰艇磁场的叠加，容易产生误差，不能真实反映被消磁舰艇的磁场特征，也无法判断是否达到消磁标准。
我们知道，许多建筑材料（比如水泥、沙、石、钢材等）由于含有一定数量的铁磁物质，它们或多或少对外表现出一定的磁场值，并且在强磁作用下发生变化。
美国诺福克航母消磁站，原码头使用的是木材，没有磁性，但是防腐问题特别突出，后来改建的时候采用了带有钢筋的混凝土，虽然采用了低磁钢，但所用石料没有注意控制磁性，致使后来使用时发现无法准确测量被消磁舰艇的磁场，分析其原因是因为通电消磁过程导致码头磁场发生变化，最后只能采用局部开炸的方法进行处理，造成重大损失。
我们一再强调的无磁或者低磁一个很重要的特征就是在任意强磁场的作用下其磁场特性都不会发生变化，而码头如果用普通材料建造，即使磁场被暂时消掉了，一旦受强磁磁化其磁场特征仍然会发生变化。
解决码头磁场变化最好的方法是所有的建筑材料都使用低磁甚至无磁材料。
经过多方面的科学研究和实践经验证明，只要码头在强磁作用后磁场变化量控制在一个很小的范围之内，将不影响消磁过程的正常进行。
因此，磁性控制是消磁站建造最重要的一个环节。
作者：洪泽宏编辑：郭领领。
舰船磁场与消磁
舰船磁场与消磁
傅金祝
【期刊名称】《舰船知识》
【年(卷),期】2012(000)003
【摘要】1930年代开始研制的磁性引信,在二战初期被德国率先应用于沉底水雷,制成磁性水雷,给敌国舰艇造成极大的威胁,仅1939年11月就使英国损失27艘12.1万吨舰船,因此英海军急切地想了解德国磁性水雷的结构,以便采取有效的对抗措施.真是天助英国,德国空军对泰晤士河河口布雷时,一枚磁性水雷误投在河口的沼泽地浅滩上,被英海军缴获,并由欧富力海军少校安全回收.英海军部立即组织多名科学家和海军技术人员对其性能进行分析,发现它是一枚引信失效的磁性水雷,并以该水雷为样本开始探索对抗磁性水雷的方法.其中,查理·F·古德义夫中校在研究对抗这种磁性水雷的方法时,首次提出了消磁这一术语,并领导研制了消磁系统,以保护舰艇免受磁性水雷和鱼雷的打击.
【总页数】5页(P71-75)
【作者】傅金祝
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.二维码技术在舰船消磁装备信息管理中的应用
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储能型舰船消磁主电源系统研究综述
网络首发地址：https:///kcms/detail/42.1755.TJ.20230508.1728.002.html期刊网址：引用格式：吴旭升, 何笠. 储能型舰船消磁主电源系统研究综述[J]. 中国舰船研究, 2023, 18(5): 216–223.WU X S, HE L. A review of research on energy storage ship degaussing main power supply system[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2023, 18(5): 216–223.储能型舰船消磁主电源系统研究综述扫码阅读全文吴旭升，何笠*海军工程大学 电气工程学院，湖北 武汉 430033摘 要: 舰船的固定磁场主要通过消磁主电源输出的脉冲电流实现退磁，其消磁效果将直接影响舰船的磁隐身水平。
通过梳理不同类型储能型消磁主电源系统的组成结构，综述其工作原理和优缺点，展望了大型舰船储能型消磁主电源系统的技术发展趋势，提出了锂电池储能式和高速电机储能式消磁主电源系统的拓扑结构，总结了多消磁主电源的解耦补偿和消磁电流同步控制技术等关键技术问题，可为大型舰船储能型消磁主电源系统的设计提供参考。
关键词：舰船消磁；消磁主电源；锂电池储能；高速储能电机中图分类号: U665.18文献标志码: ADOI ：10.19693/j.issn.1673-3185.03007A review of research on energy storage ship degaussingmain power supply systemWU Xusheng , HE Li*College of Electrical Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, ChinaAbstract : The fixed magnetic field of a ship is mainly degaussed by the pulse current output from the degauss-ing main power supply, and its degaussing effect will directly affect the magnetic stealth level of the ship. By sorting out the composition and structure of different types of energy storage degaussing main power supply systems, their working principles, advantages and disadvantages were reviewed, and the technical develop-ment trend of large ship energy storage degaussing main power supply systems was prospected. Topology structures for lithium battery energy storage degaussing main power supply system and high-speed motor en-ergy storage degaussing main power supply system were proposed, and key technical issues were summarized such as the decoupling compensation and degaussing current synchronization control technology of multiple degaussing main power supplies. The research results can provide reference for the design of energy storage degaussing main power supply systems for large ships.Key words : ship degaussing ；degaussing main power supply ；lithium battery energy storage ；high -speed motor for energy storage0 引 言因地球磁场和应力的作用，舰船在航行过程中将逐渐被磁化而产生固定磁场，该磁场将长期保持且不易消退。
潜艇应力导致的磁场变化及其对空中磁探的影响
潜艇应力导致的磁场变化及其对空中磁探的影响陈瀚斯;赵文春;刘胜道;周国华;高俊吉【摘要】潜艇壳体受水压作用导致潜艇磁场的变化属于铁磁质磁致伸缩的逆效应,而不同的潜航深度对潜艇磁场造成的影响也会不同.本文在归纳分析了铁磁学中磁力耦合理论知识的基础上,用气体膨胀力代替海水外压力设计了潜艇模型在不同航向上的升降压试验,并基于面磁荷模拟法,建立了潜艇模型对抗空中磁探潜的数学模型,对潜艇模型在各压力状态下的磁场进行空间延拓,定量分析了磁场随压强的变化规律.研究结果表明:不同磁化状态下相同应力对潜艇模型磁场的影响显著不同;在模拟对抗空中磁探潜时,考虑潜深改变导致的潜艇模型磁场变化有重要意义.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2017(037)012【总页数】5页(P51-55)【关键词】潜艇磁隐身;空中磁探潜;磁致伸缩【作者】陈瀚斯;赵文春;刘胜道;周国华;高俊吉【作者单位】海军工程大学电气工程学院,武汉430033;海军工程大学电气工程学院,武汉430033;海军工程大学电气工程学院,武汉430033;海军工程大学电气工程学院,武汉430033;海军工程大学电气工程学院,武汉430033【正文语种】中文【中图分类】U666.134潜艇在现代海战中有着突出的战略地位，隐蔽性决定了其生命力、战斗力和威慑力。
为对抗来自水中磁性武器和空中磁探测的威胁，必须提高潜艇的磁隐身能力。
目前国内外主要采用磁性处理[1]、舰载消磁系统[2]等技术来降低潜艇磁性。
水中磁性兵器和高空磁探技术的迅速发展，对潜艇磁隐身技术提出了更高的要求，世界各海上强国均在对潜艇磁场进行更贴近实战的研究。
潜艇在不同深度航行时所受压力会发生显著变化，由铁磁学中磁致伸缩理论可知潜艇磁场也将发生改变。
为掌握潜艇水下航行时空间磁场分布规律，亟待研究压力对潜艇磁场的作用机理及变化规律。
一般来说，磁致伸缩是指物体在磁化过程中其长度或体积发生形变的现象[1]，长度的变化称为线性磁致伸缩，简称磁致伸缩。
舰船电磁特征信号及其控制
１７２郑群锁：舰船电磁特征信号及其控制总第１５３期周围包裹大型导电线圈）的方法减小其永久磁场，这可以降低磁场但是不能完全消除。
（２）导电线圈可以安装在舰船内部，以消除磁场扰动，这种方法称为消磁。
３消除电磁特征信号的方法现在有多种技术可用于消除或减少舰船的电磁特征信号，以避免被探测到或触发鱼雷。
３．１轴接地长期以来人们认识到水下存在静电场和交流电场，很多国家还在标准规范中规定造船时安装被动接地系统。
该系统一般包括一个电刷和滑动环装置，他们将轴直接连接到船体上，减小接地电阻，从而在轴转动时可以使电阻保持基本恒定。
然而这种被动接地系统并不能消除所有的特征信号变化，电刷和滑动环装置随时问严重恶化而失效，特别是在维护不良时。
一种更为有效地控制流经舰船上轴的电流的系统是主动轴接地（处Ｇ）装置引３，这种装置利用电子仪器补偿轴～船体间电阻的变化，因而消除轴电流的变化（见图１）。
通过测定流经轴的电流的变化，ＡＳＧ中的电子仪器利用一个大电流电源，第二个滑动环装置引出与其成正比的电流。
所以该ＡＳＧ系统作为轴承和密封装置的电流旁路，消除了流经轴的电流的波动，由此引起的电磁特征信号的静电部分和静磁部分便消失了。
图１主动轴接地（ＡＳＧ）装置３．２外加电流阴极保护系统的滤波【４Ｊ外加电流阴极保护系统通过在船体上安装辅助阳极，并利用大电流电源设备对船体和螺旋桨施加电位，从而起到腐蚀保护的作用。
但电源经常滤波不良，使基频和谐频引入阴极保护电流，这种变化作为舰船特征信号的一部分，可被鱼雷或干扰探测器监测到。
这些频率可以利用连接到电源输出端的被动滤波器，从特征信号中加以消除。
３．３外加电流阴极保护系统的设计［５】所有的舰船都需要阴极保护系统防止船体及附属设备的腐蚀，因此，需要电流不停地通过轴保护舰船，这样不可能完全消除舰船电磁特征信号中的静磁部分。
不过已经发展了降低舰船静磁特征信号的方法。
阴极保护系统的设计是很重要的，良好的阴极保护系统的设计可以使其运行稳定，变化小，从而大大减轻特征信号的强度。
费城实验
当磁场到达一定高度时，军舰上出现了绿色的光烟雾，进而船员在烟煤雾中时隐时显，事后船员走在街上也常出现隐显现象，最后不知所踪，大概消散在大自然中了。
肉体和细胞在强磁场作用下的效应
物理学中，双手磨擦可吸附小纸片和小塑膜，这是人体磨擦生电效应。人体还具有发光现象，如手光、身光等，光的强弱与一个人身体是否健康有关，但这是有限度的。
细胞是生物的结构和功能的基本单位，每个细胞既是生命的独立单位又在机体内相互协调，构成统一的整体。
根据细胞学说，细胞具有感光效应和电泳现象。
细胞在直流电场中发生泳动，根据其泳动的方向和速率的不同，得知细胞表面电荷的性质和密度的不同，同时也反映了细胞表面的组成和分子结构的差异。
费城实验中，人体细胞在高磁场作用下，产生了更多的电子，增强了电效应，以致人体被完全电化。这是生物磁电效应。
能按照自己的意志时隐时现
部分生还的士兵说，“当时的世界完全变了，我还能看见一些地外生物甚至可以跟他们交谈。在军舰消失之前出现了一层绿色浓雾，浓雾在电磁发生器产生强烈聚焦的电磁场时罩住了船体。”
费城实验的结果在科学上具有着深远的意义，它不仅证实了自然界中的确有另外的空间存在，同时也表明了将人类及装备暂时投入另一空间的可行性。据说它证明了爱因斯坦统一场理论，显示“电磁时空弯曲”的存在，可以用来解释包括不明飞行物、百慕大魔鬼三角在内的种种神秘现象。
这种由生物电子组成的全息虚态意识体，古今中外并非少见，与实态外星人有所不同，现代人称之为“宇宙人”，在中国古代称为“神人”，这在庄子《逍遥游》中就已提到。在现代UFO案例中，许多都属于这种现象，如日本爱能媛县类人形光团照片，以及宗教和传说等。
细胞具有光合作用，以阳光为能源，由无机物合成有机物，并可分为光能无机营养型和光能有机营养型两类。
军舰消磁原因和原理
地球是一个巨大的磁体，钢铁建造的战舰长期在地磁场的磁化、外力冲击等情况下，周围空间和内部就会产生磁场。被磁化的舰艇很容易受到磁性水雷、鱼雷等武器攻击，或是成为磁性探测设备的目标。
所以所有。
因地球有两极磁场,舰艇长期被地球磁场磁化,本身形成一个微弱的磁场,磁性水雷利用微弱的磁场感应,从而引爆。
舰船消磁原理
舰船消磁原理舰船消磁是指对舰船进行一系列的处理，以减弱或消除舰船本身的磁性，从而降低其在海洋磁场中的磁化影响。
舰船消磁原理是基于舰船磁化现象的物理特性和磁场的作用原理，通过一系列的措施和处理手段，使舰船的磁化趋向于零，以达到减小或消除磁化效应的目的。
舰船的磁化现象是指当舰船在地球的磁场中航行时，由于舰船本身材料的磁性特性，会受到磁场的作用而产生磁化效应。
这种磁化效应会引起舰船周围磁场的扰动，进而对磁敏感设备（如磁罗盘、磁敏感导引系统等）造成干扰，影响导航和作战效果。
因此，消磁工作对于舰船的正常运行和战斗力发挥具有重要意义。
舰船消磁的原理主要有两个方面：一是阻断磁场的传导路径，二是改变舰船材料的磁化特性。
阻断磁场的传导路径是消磁的重要手段之一。
通过在舰船的周围或船体内部设置消磁装置，可以在一定程度上遮蔽外界磁场的影响，减少磁场的传导和扩散。
常用的消磁装置有消磁带、消磁线圈和消磁棒等。
消磁带是一种由特殊材料制成的带状物，安装在舰船的船体表面，通过吸收和散射磁场的能量，达到减弱磁化效应的目的。
消磁线圈则是利用电磁感应原理，通过电流的变化产生磁场，进而改变舰船周围的磁场分布，降低舰船的磁化效应。
消磁棒则是一种利用特殊材料的磁化特性，通过在舰船表面来回运动，改变舰船周围磁场的分布，从而达到减小磁化效应的作用。
改变舰船材料的磁化特性也是消磁的重要手段之一。
舰船的磁化现象主要是由于舰船材料中的铁磁性物质所致，因此，通过改变舰船材料的物理和化学性质，可以减小或消除磁化效应。
一种常用的方法是通过对舰船材料进行退火处理，使其内部的磁性物质重新排列，从而减小磁化效应。
此外，还可以通过改变舰船材料的成分和结构，减少或替代其中的铁磁性物质，达到降低磁化效应的目的。
例如，采用非铁磁性材料或合金，如舰船用的非磁性不锈钢、钛合金等，可以有效减小舰船的磁化效应。
在舰船消磁工作中，还需要根据舰船的具体情况和要求，进行消磁装置的布置和调试。
对潜艇舰艇进行消磁的原理和方法
对潜艇舰艇进行消磁的原理和方法
潜艇和舰艇在海洋中运动时，会受到地球磁场的影响，导致其自身也
具有磁性。
这种磁性会干扰船舶上的电子设备，甚至会被敌方的磁探
测器所探测到，从而暴露位置。
因此，为了保障船舶的安全和隐蔽性，在进行海上作战或执行任务前需要对潜艇舰艇进行消磁处理。
消磁的原理是通过在船体表面产生与地球磁场相反方向的弱磁场，使
得船体自身具有的磁性被抵消或降低到一定程度，从而达到减小或消
除干扰效应的目的。
下面是对潜艇舰艇进行消磁处理的方法：
1. 首先需要确定需要进行消磁处理的区域。
这些区域通常包括主机室、推进器、电子设备室等。
2. 在确定区域内设置消磁线圈。
这些线圈可以是大型线圈或小型线圈，并且通常需要根据不同区域设置不同大小和数量的线圈。
3. 将电流引入线圈中。
这里需要注意的是，电流的大小和方向需要根
据消磁区域内船体的磁性情况进行调整。
一般来说，线圈中的电流应
该与地球磁场相反方向，并且电流的大小需要逐渐增加。
4. 在线圈中引入电流时，需要对线圈进行保护，以避免过大的电流损
坏线圈。
5. 在完成消磁处理后，需要对消磁效果进行测试。
这通常可以通过使
用磁力计等仪器来测试船体表面的磁场强度和方向。
6. 如果测试结果不理想，则需要对消磁处理进行调整或重新进行处理。
总之，在对潜艇舰艇进行消磁处理时，需要根据具体情况选择合适的
消磁线圈、调整电流大小和方向，并且在完成处理后进行测试以确保
消磁效果达到预期目标。
(431)退磁作业指导
(431)退磁作业指导引言概述：(431)退磁作业指导是指在船舶维修和维护过程中进行的一项重要操作，旨在消除磁场对船舶的干扰和影响。
本文将详细介绍(431)退磁作业指导的内容，包括退磁原理、退磁设备和退磁操作步骤。
一、退磁原理：1.1 磁场对船舶的影响：磁场会对船舶上的罗经和罗经指南针产生干扰，导致导航误差和航行不稳定。
1.2 退磁原理：通过在船舶上产生与磁场方向相反的磁场，使两个磁场相互抵消，从而消除磁场对船舶的影响。
1.3 退磁效果评估：通过检测船舶上的磁场强度，评估退磁效果是否达到要求。
二、退磁设备：2.1 退磁线圈：退磁线圈是退磁作业中最关键的设备，其数量和布置位置需要根据船舶的尺寸和结构来确定。
2.2 退磁电源：退磁电源提供电能给退磁线圈，通常采用直流电源，并需要具备稳定输出电流和电压的特性。
2.3 退磁控制系统：退磁控制系统用于监控和控制退磁作业的过程，包括对退磁电源和退磁线圈的控制。
三、退磁操作步骤：3.1 准备工作：包括检查退磁设备的工作状态和安全性能，确定退磁线圈的布置位置和数量，准备退磁电源和控制系统。
3.2 退磁作业：按照预定的退磁线圈布置方案，将退磁线圈固定在船体上，并连接好退磁电源和控制系统。
3.3 退磁效果评估：在退磁作业完成后，使用磁场强度仪等设备对船舶上的磁场进行检测，评估退磁效果是否符合要求。
四、注意事项：4.1 安全措施：在进行退磁作业时，必须遵守相关的安全规定，确保人员和设备的安全。
4.2 退磁周期：船舶的退磁周期应根据实际情况来确定，通常为一年一次或两年一次。
4.3 退磁记录：对每次退磁作业都应进行详细记录，包括退磁设备的使用情况、退磁效果评估结果等，以便于后续的维护和管理。
总结：(431)退磁作业指导是船舶维修和维护中必不可少的一项操作。
通过了解退磁原理、退磁设备和退磁操作步骤，船舶维修人员可以正确进行退磁作业，消除磁场对船舶的干扰和影响，确保航行安全和导航准确。
姿态变化对舰船感应磁性的影响
姿态变化对舰船感应磁性的影响舰船航行中的姿态变化会对其感应磁性产生较大的影响。
感应磁性是指舰船受到地球磁场及其它电磁场的影响而产生的磁性。
舰船的感应磁性是一项很重要的技术指标，直接关系到其自身的隐身性以及敌我识别能力。
本文将从舰船姿态变化对其感应磁性的影响角度入手，分析其影响因素及应对措施。
首先，舰船的姿态变化主要有以下几种情形：纵倾、横摇、航行转向以及高低俯仰。
这些变化会影响到舰船的磁场分布，从而影响到舰船的感应磁性。
具体来说，当舰船发生倾斜时，舰艏、舰艉两端产生的磁场大小及方向都会发生变化。
而当舰船转向时，其前后部分也会产生不同的磁场分布。
因此，舰船姿态变化会直接导致其感应磁性的变化。
其次，舰船姿态变化对其感应磁性的影响很大程度上取决于风浪及海流的大小以及方向。
当风浪较大时，舰船的姿态变化也会相应增大，从而进一步影响到其感应磁性。
此外，海流的方向与速度也会导致舰船姿态的变化，进而影响到其磁场分布。
因此，舰船在海上航行时需要不断监控、分析风浪及海流的变化情况，及时采取调整姿态的措施，以保证其良好的隐身性能。
针对上述问题，舰船设计与建造者可以采用以下措施来弥补或者减小姿态变化对感应磁性的影响：第一，采用低磁性材料建造舰船，减少舰船本身的磁性影响。
这种措施在舰船设计和建造中十分常见，如：采用纤维材料，特别是碳纤维材料等。
第二，采用磁屏蔽技术。
该技术主要是利用磁屏蔽材料在舰船外部包裹一层屏蔽材料，形成的磁场将舰船原有磁性保持在舰船外围，从而减少对周围环境的影响。
这样可以较大程度地减小姿态变化对舰船感应磁性的影响。
第三，采用数字控制技术。
数字控制技术可以控制舰船的稳定性，从而保持其姿态的稳定性。
这种技术已经被广泛应用于现代船舶中，在保证运动稳定的同时，能够提高舰船的隐形能力。
综上所述，舰船姿态变化对感应磁性具有明显的影响。
面对这一问题，设计、建造者需通过科学措施有效地减小其影响。
在这个过程中，建议将数字控制技术、低磁性材料以及磁屏蔽技术相结合，以克服姿态变化对舰船隐身性能的影响。
消磁技术对舰船磁场特征的影响
护 舰 船 海 上 通 行 安 全 。随 着 现 代 磁 引信 的发 展 ，
磁 性 水 雷威 胁 逐 步 增 大 ，消 磁 技 术 面 临 更 大 的挑 战 。本 文 结 合舰 船 消 磁 技 术 作 用 效 果 和 现 代 磁 引 信 工 作 原 理 分 析 了消 磁 技 术 与 磁 性 水 雷 的对 抗 能 力 ， 探 讨 了消 磁 技 术 对 舰 船 磁 场 特 征 的影 响效 果
理 探讨 了消 磁技 术对 舰船 磁场特 征 的影 响效果 和途 径 。 关键词 ：消 磁技 术 磁 引信 磁场 特征 磁性 对抗 文章编 号 ：１ ０ ０ ３ — ４ ８ ６ ２（ ２ ０ １ ７ ）０ ３ ． ０ ０ ４ ８ — ０ ３
中图 分类 号 ：Ｔ Ｍ２ ６
文献 标识 码 ：Ａ
船 电技 术 ｛ 综述
、 １ ． ３ ７ Ｎ ｏ ． ３ ２ ０ １ ７ ． Ｏ ３
消磁 技术 对舰 船磁 场 特征 的影 响
田 东，刘胜 道 ， 高俊 吉
（ 海 军工程 大 学 电气 工程 学院 ，武 汉 ４ ３ ０ ０ ３ ３ ） 摘 要 ：介 绍 了舰船 消 磁技 术 的典 型作 用 ，分 析 了水 雷磁 引信 技术 的 发展 概况 ，针 对水 雷磁 引信 的工作 原
而 感 应 磁 场 补 偿 技 术 则 是 通 过 舰 载 消 磁 绕 组 产 生
０ 引言
钢 铁 材 质 的 舰 船 在 地磁 场 作 用 下 被 磁 化 产 生
与 舰船 磁 场 大 小相 等 且方 向相 反 的磁 场 来 抵 消舰 船 磁 场 。但 是 ， 由于舰 船 磁场 成 因 复 杂 ，航 行 中
直通式消磁法对舰船燃油安全性的分析研究
直通式消磁法对舰船燃油安全性的分析研究朱运裕;唐申生【摘要】介绍了消磁方法的发展及直通式消磁方法,直通式消磁方法所涉及到的安全性问题,对舰船燃油安全性进行了分析和研究。
试验结果证明运用直通式消磁方法是安全、可靠的。
%This paper introduces the development of degaussing methods,presents a straight-through degaussing method and its security.It analyzes the ship＇s fuel security.Experimental results show that the straight-through degaussing method is reliability.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2011(031)007【总页数】3页(P82-84)【关键词】消磁;直通式消磁方法;燃油;安全性【作者】朱运裕;唐申生【作者单位】海军驻武汉七一二研究所军事代表室;海军驻武汉七一二研究所军事代表室【正文语种】中文【中图分类】U665.181 引言两次世界大战及战后从未间断过的局部战争中，均出现过水雷战。
由于水雷的威胁，导致大量的战斗舰艇和商船被击沉[1]。
战争使人们不得不研究各种反水雷的兵器以及如何减小水雷的威胁。
减小水雷威胁的途径之一，是提高舰艇的防护能力，进入二十一世纪舰艇的防护能力已经提升为舰艇的隐身性能。
尽管如此，在传统的舰艇磁防护领域中，科技工作者仍在研究新的磁防护和减少舰艇磁性的方法，从而进一步提高舰艇的磁防护性能。
2 消磁方法的发展消磁是减少舰艇磁/电特征信号的一门科学[2]。
主要技术途径有三个方面：（1）从材料方面入手舰艇设计时，艇用壳体选用非磁性材料或低磁性材料，艇内的大型设备用低磁性材料建造，如采用低磁材料生产发电机组，设备装船时进行消磁处理，从而使舰艇少受或不受地球磁场的影响。
舰船装备消磁适应性技术研究设想
舰船装备消磁适应性技术研究设想作者：肖鲁姜威张逢哲逯超来源：《科学导报·学术》2019年第19期摘; 要：舰船消磁适应性技术是提升舰船装备实战化的重要研究内容，本文对物质磁性、舰船消磁进行了简要概述，在分析当前研究进展的基础之上，为获取舰船消磁环境适应性的指标分配、试验验证、综合评估等设计方法，从舰船装备研制源头优化总体设计，提出了舰船装备消磁适应性技术的相关研究设想。
关键词：消磁适应性;舰船装备Abstract：Environmental adaptive technology of the ship equipment in ship degaussing system is an important research content to improve its actual combat capability. Based on the current research progress，this paper introduces the magnetic properties of substances firstly，analyzes the ship degaussing technology briefly，and puts forward a series of research contents of degaussing environment adaptability including index allocation，experimental verification and comprehensive assessment to optimize the general design of ship system from the initial source.Key words：Degaussing adaptability; Ship equipment前言艦船磁场是一个重要的军用目标特性，已成为舰船重要的暴露源、识别源以及超长波通信的干扰源。
舰船消磁原理
舰船消磁原理舰船消磁原理是指通过一系列的物理和化学方法，减小舰船本身的磁性，以降低其对磁场的敏感度。
舰船在海上航行时，会受到地球磁场和外部磁场的影响，如果舰船本身具有较强的磁性，就会对导航设备和敏感设备产生干扰，从而影响舰船的正常运行。
因此，对舰船进行消磁处理就显得尤为重要。
舰船消磁的原理主要有两个方面：磁化和磁消除。
首先是磁化。
磁化是指在舰船表面产生一定的磁场，以改变舰船本身的磁性。
磁化可以通过施加恒定磁场或交变磁场来实现。
施加恒定磁场时，可以使用磁铁或电磁铁等磁源，将其靠近舰船表面，使舰船表面受到磁化。
施加交变磁场时，可以利用交变电流通过线圈产生的磁场，同样使舰船表面受到磁化。
磁化的过程需要根据舰船的具体情况来确定施加磁场的时间和强度，以达到预期效果。
接下来是磁消除。
磁消除是指通过一系列特殊的处理方法，将舰船表面的磁性逐渐减小，甚至消除。
磁消除的方法有多种，常见的有磁场消除和化学消除。
磁场消除是利用特殊的磁场来消除舰船表面的磁性。
具体操作时，将磁场消除设备放置在舰船附近，通过调整磁场消除设备的参数，使其产生的磁场与舰船表面的磁场相互作用，从而减小舰船的磁性。
化学消除是通过涂覆特殊的化学物质，在舰船表面形成一层非磁性物质，从而减小舰船的磁性。
化学消除的物质可以是磁性材料的抑制剂，也可以是非磁性材料的保护剂。
无论是磁场消除还是化学消除，都需要根据舰船的具体情况来选择适当的方法和材料。
舰船消磁的过程需要严格控制各种参数，以确保消磁效果的稳定和可靠。
在消磁过程中，需要对舰船进行全面的检测和测量，以确定舰船的磁性情况和消磁效果。
检测和测量的方法包括磁强计、磁通计、磁敏感器等。
通过这些仪器设备，可以对舰船的磁性进行定量分析和评估，从而为后续的消磁处理提供准确的数据支持。
舰船消磁的效果与消磁处理的质量和方法密切相关。
在消磁处理中，需要严格按照消磁技术规范和要求进行操作，以确保消磁的效果和稳定性。
消磁处理的质量和方法将直接影响舰船的磁性和航行安全。
斜航向上舰船感应磁性磁场分离方法讨论
第４０卷第６期大 学 物 理Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．６２０２１年６月ＣＯＬＬＥＧＥ ＰＨＹＳＩＣＳＪｕｎｅ２０２１ 收稿日期：２０２０－０８－０２；修回日期：２０２０－１０－２６ 基金项目：国家自然科学基金（５１２７７１７６）资助；海军工程大学教学发展基金（ＪＸＦＺＪＪ２０１９Ａ０２５）资助 作者简介：郭成豹（１９７５—），男，山东泰安人，海军工程大学电气工程学院副教授，博士，主要从事电磁场教学和电工理论新技术研究工作．櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍殻殻殻殻物理·自然·技术·社会 斜航向上舰船感应磁性磁场分离方法讨论郭成豹，胡 松，王文井，殷琦琦（海军工程大学电气工程学院，湖北武汉 ４３００３３）摘要：斜航向上舰船感应磁性磁场分离是舰船磁场分析中的一个难点．针对舰船龙骨下方典型测量点上的磁场特征特殊形态展开分析，可方便明晰地解决这一问题．根据相差１８０°的两个航向上的磁场测量数据，可分离出舰船纵向和横向感应磁性磁场的总和．在舰船龙骨下典型测量点上，舰船纵向和横向感应磁性磁场总和的纵向和垂向分量来源于纵向感应磁性，横向分量来源于横向感应磁性．最终，实现了斜航向上舰船纵向和横向感应磁性磁场的分离．关键词：舰船磁性分离；舰船磁场分离；斜航向中图分类号：Ｕ６６５．１８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００ ０７１２（２０２１）０６ ００４８ ０５【ＤＯＩ】１０．１６８５４／ｊ．ｃｎｋｉ．１０００ ０７１２．２００３４１现代舰船一般由钢铁建造，在地磁场作用下成为一个大磁体，在其周围空间产生了舰船磁场［１ ３］．舰船磁场可被水中磁性兵器探测到并用于对舰船进行定位和攻击［４ ６］．为了舰船的航行安全，需要对舰船磁性磁场分布进行测量和分析，采取主动和被动的消磁措施加以消除［７，８］．舰船磁性磁场主要包括两个组成部分，即固定磁性磁场和感应磁性磁场．舰船固定磁性磁场短时间内一般不随舰船航向、姿态变化而变化，采用恒定电流的电磁线圈就可以进行补偿消除；而舰船感应磁性磁场则随着舰船航向、姿态变化而变化，需要采用相应变化电流的电磁线圈加以补偿消除．因此，需要采用一定的技术手段分离舰船固定磁性磁场和感应磁性磁场．考虑到时间和方便性，通常在主航向（磁北、磁南、磁西、磁东）上进行舰船磁性磁场的检查测量，然后根据磁北和磁南航向上的磁场测量数据可分离舰船纵向感应磁性磁场，而根据磁西和磁东航向上的磁场测量数据可分离舰船横行感应磁性磁场．然而，有些情况下受到场地限制，舰船磁场测量只能在斜航向上进行（例如磁北偏东４５°角航向）．对于斜航向上舰船感应磁性磁场的分离问题，鲜有文献进行详细描述［９，１０］．然而，斜航向上舰船感应磁性磁场的分离是必不可少的教学内容，更是一个重点和难点［８－１０］．在教学实施过程中发现，相对于主航向上的舰船感应磁性磁场分离，斜航向上的舰船磁性磁场分离教学工作则存在不少困难．教师教学和学生学习过程中面对貌似复杂的逻辑关系，往往会产生强烈的畏难情绪，影响了教学效果的提高．本文提出，针对舰船龙骨下典型测量点的特殊情形展开分析，首先分离出斜航向上舰船纵向和横向感应磁性磁场的总和，然后按照磁场三分量的来源实现舰船纵向和横向感应磁性磁场的分离．按照这种特殊情形展开分析，过程将会条理清晰，逻辑性强，有利于深入理解．１ 舰船磁性状态定义为了便于描述舰船磁性和磁场，规定如下的舰船坐标系：以船体的几何中心为坐标原点；ｘ轴平行于舰船艏艉线，以指向船首为正，称为纵向；ｙ轴平行于甲板面且垂直于艏艉线，以指向右舷为正，称为横向；ｚ轴垂直于甲板面，以向下为正，称为垂向方向，如图１所示．在舰船坐标系中，可将地磁场进行分解．其中，地磁场作用在舰船上的垂向分量Ｚｄ就是地磁场垂向分量Ｚ；地磁场水平分量Ｈ可以分解为沿舰船艏艉线方向的纵向分量Ｘｄ和沿舰船左舷到右舷方向的横向分量Ｙｄ．如图１所示，设舰船的磁航向角为φ（向东为正），即舰船艏艉线方向（舰船航向）与磁北方向之间的夹角，那么可以知道地磁场在舰船坐标第６期郭成豹，等：斜航向上舰船感应磁性磁场分离方法讨论４９ 系中的分解关系为Ｚｄ＝ＺＸｄ＝ＨｃｏｓφＹｄ＝－Ｈｓｉｎφp 这里所说的磁航向角φ与真航向角φｚ以及磁偏角Ｄ之间的关系为：φ＝φｚ－Ｄ． 显然，在同一地点，舰船航向不同，Ｘｄ、Ｙｄ也就不同，而Ｚｄ不变．根据舰船不同方向的磁化状态，可将舰船总磁性分解为３部分，如图２所示．舰船纵向磁性———地磁场纵向分量Ｘｄ作用于舰船而形成的磁性，以Ｍｘ表示．这时船首和船尾分别被磁化成两个磁极．图１ 地磁场在舰船坐标系中的分解图２ 舰船的磁化方向舰船横向磁性———地磁场横向分量Ｙｄ作用于舰船而形成的磁性，以Ｍｙ表示．这时舰船左右两舷分别被磁化成两个磁极．舰船垂向磁性———地磁场垂向分量Ｚｄ作用于舰船而形成的磁性，以Ｍｚ表示．这时舰船的龙骨和甲板分别被磁化成两极．舰船在北半球时的垂向磁化状态，龙骨为Ｎ极，甲板为Ｓ极．上述３种磁性都各自包括固定磁性和感应磁性２部分，分别以下脚标ｐ和ｉ表示．由此可得，舰船磁性可以看成是由纵向固定磁性Ｍｐｘ、纵向感应磁性Ｍｉｘ、横向固定磁性Ｍｐｙ、横向感应磁性Ｍｉｙ、垂向固定磁性Ｍｐｚ和垂向感应磁性Ｍｉｚ，共计６种磁性所构成：ＭΣ＝Ｍｘ＋Ｍｙ＋Ｍｚ＝ Ｍｉｘ＋Ｍｐｘ＋Ｍｉｙ＋Ｍｐｙ＋Ｍｉｚ＋Ｍｐｚ其中，只有纵向感应磁性和横向感应磁性所产生的磁场能够通过检测舰船不同航向上的磁场，然后计算分离得到．２ 斜航向上舰船磁性状态分析对于建设在磁东北－磁西南方向航道上的舰船磁场检测设施，舰船只能以磁东北航向和磁西南航向航行通过磁传感器阵列上方，如图３所示．设舰船首先以磁航向角φ沿着磁东北方向航行通过磁传感器阵列，然后以沿着轨迹反向沿着磁西南方向航行通过磁传感器阵列，两个航向相差１８０°．图３ 舰船在磁东北－磁西南航向上进行磁场测量在磁东北航向时，舰船上所作用的地磁场分量（如图３左下所示）和磁性状态可表述为下两式Ｘｄ＝＋Ｈｃｏｓφ→ＭＮＥｘ＝＋Ｍｉｘｃｏｓφ＋ＭｐｘＹｄ＝－Ｈｓｉｎφ→ＭＮＥｙ＝－Ｍｉｙｓｉｎφ＋ＭｐｙＺｄ＝＋Ｚ→ＭＮＥｚ＝＋Ｍｉｚ＋ＭｐｚＭＮＥ＝ＭＮＥｘ＋ＭＮＥｙ＋ＭＮＥｚ＝ ＋Ｍｉｘｃｏｓφ＋Ｍｐｘ－Ｍｉｙｓｉｎφ＋Ｍｐｙ＋Ｍｉｚ＋Ｍｐｚ（１）在磁西南航向时，舰船上所作用的地磁场分量（如图３右上所示）和磁性状态可表述为下两式：５０ 大 学 物 理 第４０卷ＸＤ＝－Ｈｃｏｓφ→ＭＷＳｘ＝－Ｍｉｘｃｏｓφ＋ＭｐｘＹＤ＝＋Ｈｓｉｎφ→ＭＷＳｙ＝＋Ｍｉｙｓｉｎφ＋ＭｐｙＺＤ＝＋Ｚ→ＭＷＳｚ＝＋Ｍｉｚ＋Ｍｐｚ ＭＷＳ＝ＭＷＳｘ＋ＭＷＳｙ＋ＭＷＳｚ＝ －Ｍｉｘｃｏｓφ＋Ｍｐｘ＋Ｍｉｙｓｉｎφ＋Ｍｐｙ＋Ｍｉｚ＋Ｍｐｚ（２）磁东北与磁西南航向的磁性状态进行对比，由式（１）和（２）相减，可得舰船纵向和横向感应磁性：Ｍｉｘｃｏｓφ－Ｍｉｙｓｉｎφ＝（ＭＮＥ－ＭＷＳ）／２３ 舰船纵向感应磁性磁场特征分析Ｍｉｘ所产生的磁力线从船首离开船体，然后从船尾回到船体．由于舰船具有良好的左右对称性，造成了舰船的纵向感应磁性磁场分布具有很大程度上的左右对称性，包括纵向分量Ｘｉｘ、横向分量Ｙｉｘ和垂向分量Ｚｉｘ皆为左右对称，如图４所示．图４ 舰船纵向感应磁性磁场特征分布在舰船中剖面龙骨下方某深度的典型测量点上，Ｍｉｘ所产生的磁场分布仅有纵向分量Ｘｉｘ和垂向分量Ｚｉｘ，如图４、图５所示．Ｘｉｘ分量的纵向特性在舰船中剖面龙骨下方取得最大绝对值，向首尾逐渐减小至负值；Ｙｉｘ为零；Ｚｉｘ分量的纵向特性则以舰船中剖面形成反对称，最大值出现在首尾附近，在舰船中点附近为零．图５ Ｍｉｘ在舰船龙骨下典型测量点产生的３分量磁场４ 舰船横向感应磁性磁场特征分析同理，舰船具有良好的左右对称性，横向磁性磁场分布具有很大程度上的左右（反）对称性，包括纵向分量Ｘｉｙ左右反对称；横向分量Ｙｉｙ左右对称；而垂向分量Ｚｉｙ左右反对称．在舰船龙骨下的典型磁场测量点上，舰船横向感应磁性Ｍｉｙ所产生的磁场分布仅有纵向分量Ｙｉｙ，如图６、图７所示．Ｙｉｙ分量的纵向特性在舰船中剖面龙骨下方取得最大绝对值，向首尾逐渐减小至零；Ｘｉｙ、Ｚｉｙ为零．图６ 舰船横向磁性磁场特征分布５ 斜航向上舰船纵向和横向感应磁性磁场分离根据磁东北与磁西南航向的舰船磁场测量值，可第６期郭成豹，等：斜航向上舰船感应磁性磁场分离方法讨论５１ 图７ Ｍｉｙ在舰船龙骨下所产生的三分量磁场以得到舰船的纵向和横向感应磁性总和Ｍｉｘｃｏｓφ－Ｍｉｙｓｉｎφ在舰船龙骨下典型测量点上所产生的磁场特征分布，如图８所示．所得到磁场纵向分量Ｘ［Ｍｉｘｃｏｓφ－Ｍｉｙｓｉｎφ］和垂向分量Ｚ［Ｍｉｘｃｏｓφ－Ｍｉｙｓｉｎφ］是由Ｍｉｘｃｏｓφ产生；横向分量Ｙ［Ｍｉｘｃｏｓφ－Ｍｉｙｓｉｎφ］是由－Ｍｉｙｓｉｎφ产生．图８ Ｍｉｘｃｏｓφ－Ｍｉｙｓｉｎφ舰船龙骨下产生的３分量磁场所需要得到的舰船纵向感应磁性Ｍｉｘ在龙骨下测量点上的磁场３分量为Ｘｉｘ＝Ｘ［Ｍｉｘｃｏｓφ－Ｍｉｙｓｉｎφ］／ｃｏｓφＹｉｘ＝０Ｚｉｘ＝Ｚ［Ｍｉｘｃｏｓφ－Ｍｉｙｓｉｎφ］／ｃｏｓφp 同理，舰船横向感应磁性Ｍｉｙ在龙骨下测量点上的磁场三分量为Ｘｉｙ＝０Ｙｉｙ＝Ｙ［Ｍｉｘｃｏｓφ－Ｍｉｙｓｉｎφ］／（－ｓｉｎφ）Ｚｉｙ＝０p 至此，实现了斜航向上左右对称舰船纵向和横行感应磁性磁场的分离．６ 结语为了解决斜航向上舰船感应磁性磁场分离的教学难点，提出了针对舰船龙骨下典型测量点上磁场特征特殊情形展开分析的方法．利用两个相差１８０°的斜航向上磁场测量数据，分离出舰船纵向和横向感应磁性磁场的总和．对于左右对称的舰船，在舰船龙骨下典型测量点上，舰船纵向和横向感应磁性的总和所产生磁场的纵向和垂向分量来源于纵向感应磁性，磁场的横向分量来源于横向感应磁性．利用上述特性，最终实现了斜航向上舰船纵向和横向感应磁性磁场的分离．针对这种特殊情形展开分析，过程条理清晰，逻辑性强，有利于理解和掌握．参考文献：［１］ 马伟明，张晓峰，焦侬，等．中国电气工程大典（第１２卷，船舶电气工程）［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００９．［２］ ＨｏｌｍｅｓＪＪ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇａｓｈｉｐ’ｓｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｇｎａｔｕｒｅｓ［Ｍ］．Ｍａｒｙｌａｎｄ：Ｍｏｒｇａｎ＆ＣｌａｙｐｏｏｌＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，２００７．［３］ 郭成豹，刘大明．薄钢壳物体磁特征建模研究［Ｊ］．兵工学报，２０１２，３３（８）：９１２ ９１５．［４］ 郭成豹，殷琦琦．舰船磁场磁单极子阵列法建模技术［Ｊ］．物理学报，２０１９，６８（１１）：１１４１０１．［５］ 林春生，龚沈光．舰船物理场［Ｍ］．北京：兵器工业出版社，２００７．［６］ 张建生，张成基，鲁晓璐，等．船舶尾流磁异常模拟系统设计与实现［Ｊ］．大学物理，２０１８，３７（７）：４０ ４６．［７］ ＨｏｌｍｅｓＪＪ．Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｓｈｉｐ’ｓｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓｉｇｎａｔｕｒｅｓ［Ｍ］．Ｍａｒｙｌａｎｄ：Ｍｏｒｇａｎ＆ＣｌａｙｐｏｏｌＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，２００７．［８］ 朱英富，张国良．舰船隐身技术［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，２０１２．［９］ ＨａｌｌＪ，ＣｌａéｓｓｏｎＨ．Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｇｎａｔｕｒｅｉｎｔｏｉｎｄｕｃｅｄａｎｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，２０２０，３８（２）：６０００１０６．［１０］ ＭｅｒｒｉｆｉｅｌｄＦＧ．Ｓｈｉｐｍａｇｎｅｔｉｓｍａｎｄｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｍｐａｓｓ［Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：ＰｅｒｇａｍｏｎＰｒｅｓｓ，１９６３．ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓｈｉｐｉｎｄｕｃｅｄｍａｇｎｅｔｉｓｍａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓｉｎｏｂｌｉｑｕｅｃｏｕｒｓｅｓＧＵＯＣｈｅｎｇ ｂａｏ，ＨＵＳｏｎｇ，ＷＡＮＧＷｅｎ ｊｉｎｇ，ＹＩＮＱｉ ｑｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）５２ 大 学 物 理 第４０卷Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓｈｉｐｉｎｄｕｃｅｄｍａｇｎｅｔｉｓｍａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓｉｎｏｂｌｉｑｕｅｃｏｕｒｓｅｓｉｓａｄｉｆｆｉｃｕｌｔｐｏｉｎｔｉｎｓｈｉｐｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｇｎａｔｕｒｅａｔｔｈｅｔｙｐｉ ｃａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｓｕｎｄｅｒｔｈｅｋｅｅｌｏｆｓｈｉｐｃａｎｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍｅａｓｉｌｙａｎｄｃｌｅａｒｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｉｎｔｗｏｈｅａｄｉｎｇｓｏｆ１８０°ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ｔｈｅｓｕｍｏｆｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｍａｇｎｅｔｉｓｍｏｆｔｈｅｓｈｉｐｃａｎｂｅｓｅｐａｒａｔｅｄ．Ａｔｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｓｕｎｄｅｒｔｈｅｋｅｅｌｏｆａｓｈｉｐ，ｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓｏｆｔｈｅｓｕｍｏｆｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｍａｇｎｅｔｉｓｍｏｆｔｈｅｓｈｉｐｃｏｍｅｆｒｏｍｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｉｎｄｕｃｅｄｍａｇｎｅｔｉｓｍ，ａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓｃｏｍｅｓｆｒｏｍｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｉｎｄｕｃｅｄｍａｇｎｅｔｉｓｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓｈｉｐｉｎｄｕｃｅｄｍａｇｎｅｔｉｓｍａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓｉｎｏｂｌｉｑｕｅｃｏｕｒｓｅｓｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓｈｉｐｍａｇｎｅｔｉｓｍ；ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓｈｉｐｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓ；ｏｂｌｉｑｕｅｃｏｕｒｓｅ（上接４４页）４ 结论本文使用ＰＡＳＣＯ实验平台的转动传感器自动采集功能，探究了物理摆在大摆角情况下的非线性动力过程，考虑摩擦阻力和空气阻力引起的摆的能量耗散，研究了不同初始摆角和不同配重的物理摆的摆角和机械能随时间的衰减过程，并利用ｍａｔｌａｂ进行了数值模拟，对比实验和模拟结果，给出了本物理摆系统转轴的摩擦系数为０．０２５，当取摆杆的圆柱表面面积的一半近似为式（６）中的迎风面积时，测试环境的空气阻力系数的参考值为０．６８．本课题采用的方法和结论将为研究轴承或铰链等动力学建模问题提供参考．参考文献：［１］ ＱｕｉｒｏｇａＧ，Ｏｓｐｉｎａ－ＨｅｎａｏＰ．Ｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｄａｍｐｅｄｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ：Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｅｎｄｕｌｕｍ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，２０１７，３８（６）：２１ ２５．［２］ ＳｉｍｂａｃｈＪ，ＰｒｉｅｓｔＪ．Ａｎｏｔｈｅｒｌｏｏｋａｔａｄａｍｐｅｄｐｈｙｓｉｃａｌｐｅｎｄｕｌｕｍ［Ｊ］．ＡｍｅｒｉｃａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，２００５，７３（１１）：１０７９ １０８０［３］ ＳｚｙｓｚｋｏｗｓｋｉＷ，ＳｔｉｌｌｉｎｇＤ．Ｏｎｄａｍｐｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｆｒｉｃｔｉｏｎｌｅｓｓｐｈｙｓｉｃａｌｐｅｎｄｕｌｕｍｗｉｔｈａｍｏｖｉｎｇｍａｓｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｎ ＬｉｎｅａｒＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２００５，４０（５）：６６９ ６８１．［４］ 王金霆．用摄动法解物理摆的振动周期［Ｊ］．安徽工学院学报，１９８７（１）：８２ ８９．［５］ 张劲夫．考虑轴承摩擦的复摆运动［Ｊ］．力学研究，２０１８，７（１）：１４ １８．［６］ 刘扬正，钱仰德．测定不同形状物体空气阻力系数的实验［Ｊ］．大学物理，２０１７，３６（３）：６ １９．ＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｐｅｎｄｕｌｕｍｓｙｓｔｅｍｆｏｒｌａｒｇｅｓｗｉｎｇａｎｇｕｌａｒｍｏｔｉｏｎＫＡＮＧＸｉｕ ｙｉｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＢｅｉｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｐｈｙｓｉｃａｌｐｅｎｄｕｌｕｍｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｂｉｇｓｗｉｎｇａｎｇｌｅｓｉｓｅｘｐｌｏｒｅｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ．Ｂｙｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅａｉｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｔｈｅｄｅ ｃａｙｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｐｅｎｄｕｌｕｍａｎｇｌｅａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｎｅｒｇｙｗｉｔｈｔｉｍｅｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｉｔｉａｌａｎｇｌｅｓａｎｄｍａｓｓｅｓ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎａｘｉｓｏｆｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｅｎｄｕｌｕｍａｎｄｔｈｅａｉｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｒｅｇｉｖｅｎａｓ０．０２５ａｎｄ０．６８，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｐｒｏ ｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｐｅｎｄｕｌｕｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｓｕｃｈａｓｂｅａｒｉｎｇａｎｄｈｉｎｇｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈｙｓｉｃａｌｐｅｎｄｕｌｕｍ；ＰＡＳＣＯｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎ；ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆａｉｒｒｅｓｉｓｔ ａｎｃｅ。
对某型舰消磁设备动态特性分析及改进设计磁
对某型舰消磁设备动态特性分析及改进设计磁I. 引言A. 研究背景B. 研究意义C. 论文结构II. 某型舰消磁设备动态特性分析A. 消磁设备动态特性B. 消磁设备不足之处分析C. 消磁设备存在问题的原因分析III. 消磁设备改进设计方案A. 设计目标和原则B. 新型消磁设备的设计C. 设备的参数设计和选型IV. 新型消磁设备的性能测试A. 测试方法和条件B. 测试结果和分析C. 结论和讨论V. 研究结论和展望A. 研究成果和创新点B. 研究不足和未来展望VI. 参考文献注：以上为outline的结构，实际撰写时需要细化，并写出相应的内容。
I. 引言A. 研究背景消磁技术是一种通过干扰磁场，使物体失去磁性的技术。
在船舶领域中，消磁技术的主要应用是用于减小舰船的磁性特征，从而达到防止磁探测和减少对磁探测的敏感度的目的。
当前，消磁技术在海军的作战中起着至关重要的作用。
消磁设备的稳定性和效率对于保障海上作战的顺利进行起着非常重要的作用。
然而，传统的消磁设备存在很多问题，如一些设备在时间和环境等方面缺乏全面考虑，设备稳定性、抗干扰性和消磁效果方面等存在的局限性。
因此，对于消磁设备进行改进，提升其稳定性、抗干扰性和消磁性能具有重要的实际意义。
B. 研究意义本文旨在分析某型舰消磁设备中目前存在的问题，并提出一种新型消磁设备改进设计方案，对其动态特性进行比较分析，并通过性能测试对新的消磁设备进行验证。
通过本研究的深入实验和分析，有助于改进和优化消磁设备，提高其稳定性和消磁效果。
这有助于提升我国海军在一些敏感区域的隐身性，增强其作战能力和国家安全。
C. 论文结构本文主要包括五个章节：第一章，引言，介绍了本文的研究背景、研究意义和论文结构。
第二章，某型舰消磁设备动态特性分析，主要从消磁设备的动态特性、存在的不足之处以及问题的原因等方面进行分析。
第三章，消磁设备改进设计方案，包括设计目标与原则、新型消磁设备的设计以及设备参数的设计和选型。
船载铁磁物体对全船磁场影响的数值预测方法
船载铁磁物体对全船磁场影响的数值预测方法随着现代科技不断发展，现代船舶的装备和技术水平也在不断提高，从而使得船舶的控制和操作更加精确和可靠。
而在现代船舶设计和制造中，磁场是不可避免的因素。
例如，船舶上采用的诸如指南针、罗盘等测量工具都依靠于船舶全船磁场的基本环境。
因此，研究船载铁磁物体对全船磁场的影响，对于船舶设计和制造来说是非常重要的。
船载铁磁物体对全船磁场的影响主要来自于物体本身的磁性特性。
当船舶搭载铁磁物体时，它们对全船的磁场环境会产生一定的干扰。
这种干扰主要来自于船载铁磁物体自身的磁感应强度和磁化强度。
因此，预测船载铁磁物体对全船磁场的影响就需要对这些因素进行分析和计算。
一般来说，预测船载铁磁物体对全船磁场的影响需要进行以下步骤：第一步，建立数值计算模型。
在建立数值计算模型时，需要考虑船载铁磁物体的几何形状、材料特性、磁性参数等因素。
同时，还需确定计算区域和计算网格。
第二步，确定磁场参数。
在确定磁场参数时，需要考虑船舶所处的地理位置、航向、速度等因素，并结合地球磁场模型进行综合计算。
此外，还需要考虑船舱内可能存在的其他磁性物体对磁场的影响。
第三步，运用数值计算模型进行仿真计算。
运用数值计算模型对船载铁磁物体产生的磁场进行仿真计算。
在计算过程中，需要考虑物体与船舶结构间的相互影响。
此外，还需考虑地球磁场的变化和船舶在不同状态下的磁场环境变化对磁场的影响。
第四步，分析计算结果。
通过分析计算结果，得出船载铁磁物体对全船磁场的影响。
根据分析结果，可以采取一定的措施来降低船载铁磁物体对全船磁场的影响。
总之，预测船载铁磁物体对全船磁场的影响需要运用数值计算方法来进行，这样可以得出相对准确的计算结果，为船舶的设计和操作提供重要的参考依据。
在运用计算模型前，需要明确计算的范畴和磁场参数，这样才能得出稳定可靠的计算结果。
同时，在实际操作中还需要根据计算结果采取相应的措施，进一步降低船载铁磁物体对全船磁场的影响，在保证船舶安全的同时，提高操作的精确性和可靠性。
大型舰船分区消磁理论研究
文章编号:1009-3486(2003)01-0080-04大型舰船分区消磁理论研究①唐申生1,周耀忠1,庄清华2(1.海军工程大学电气工程系,湖北武汉430033;2.青岛基地装备部,山东青岛266071)摘 要:针对以往舰船消磁系统采用单一消磁电流回路所带来的诸多弊端,对某型舰首次提出分区消磁的思想.在理论分析计算的基础上,进行了模型试验研究.所得有关数据和结论对于舰船消磁系统设计、建造及调整等都有重要的参考价值.关键词:分区消磁;区段划分;安匝计算中图分类号:T M154.2 文献标识码:AThe section degaussing theory of capital ships T ANG Shen 2sheng 1,ZH OU Y ao 2zhong 1,ZH UANG Qing 2hua 2(1.Dept.of Electrical Eng.,Naval Univ.of Engineering ,Wuhan 430033,China ;2.Equipment Department of Qingdao Naval Base ,Qingdao 266071,China )Abstract :In order to overcome s ome shortcomings caused by the single degaussing current loop used in the existing ship degaussing system ,the section degaussing theory is first presented.The m odel test study is made on the basis of theoretical analysis calculation.The data and conclusions have im portant reference values for the ship degaussing system design ,building ,calibration ,etc.K ey w ords :section degaussing ;section partition ;am pere 2turn calculation1 问题的提出现在建造的大型舰船与以往相比,不仅吨位大、总体尺度大,而且所含铁磁物质的体积、重量都有较大幅度的增加,致使其磁场量值增大,分布情况更加复杂,给消磁系统的设计、施工及调整增加了难度.在此情况下,如果继续沿用以往中、小型舰船消磁系统的设计方法,势必产生一系列的问题:①消磁系统的重量增加,导致整舰排水量增加,将会影响航速指标的提高;②由于消磁绕组线路长,在消磁系统电源电压一定的情况下,为使绕组电流达到额定值,必须增加电缆截面,即电缆变粗.这样以来,不仅给电缆敷设和绕组调整带来很多困难,同时由于选用粗电缆使隔墙开孔尺寸加大,对舰体结构性能造成不利影响;③过长的线路会使绝缘电阻降低,而一旦出现接地往往难以查找;④不适应目前船体分段建造的流行趋势.解决上述问题和矛盾的有效途径就是采用分区消磁技术方案.2 分区消磁的技术优势2.1 减轻消磁系统的重量采用分区消磁,由于线路短、电阻小,可选用较细的电缆.这不仅可提高电缆截面的利用率、节省经 第15卷 第1期 2003年2月 海军工程大学学报 JOURNA L OF NAVA L UNI VERSITY OF E NGI NEERI NG V ol.15 N o.1 Feb.2003 ①收稿日期:2002205214;修订日期:2002206210作者简介:唐申生(19602),男,工程师.费,更重要的是可以减轻消磁系统的重量.以三分区方案为例,可减轻重量三分之一左右.这对于减小排水量和提高航速意义重大.2.2 提高消磁系统的可靠性和可维修性由于分区消磁是每个分区各有一台专用电源供电,构成独立回路,因此当任一分区发生故障时,不会影响其它分区.改变过去所有分量的消磁绕组都是从舰首到舰尾的单一串联回路,缩短了区段长度,便于系统的维修,有利于提高系统的绝缘性能.2.3 有利于系统进行安匝调整由于各分区独立供电,故可以采取以调整绕组电流为主、以调整区段匝数为辅的方式对消磁系统进行安匝调整,改变以往只能采用反接绕组的方式进行跳跃式调整的做法,实现方便、快速、精细、高效调整的目标.2.4 适应舰体分段建造的要求当今世界,对大型舰船多采用分段建造的生产模式,这对于缩短建造周期、降低费用、提高质量都具有重要意义,而分区消磁的特点正好适合于舰体分段建造的工艺要求.3 分区消磁的理论依据3.1 载流导线的磁场根据静磁场理论,图1所示的载流导线在距离为r 的p 点处所产生的磁感应强度和磁场强度由毕图1 电流元磁场奥-沙伐定律确定[1],分别为:d B =μ0I d l ×r 4πr3(1)d H =I d l ×r4πr 3(2)式中:μ0为真空中的磁导率,在国际单位制中,μ0=4π×10-7H Πm ,B 的单位为T ,H 的单位为A Πm.由(2)式,一段载流直导线在周围空间所产生的磁场强度由下述定积公式给出:H (x 0,y 0,z 0)=I 4π∫B A d l ×r r3=I 4π∫x 2x1(y 0-y )k -(z 0-z )j [(x 0-x )2+(y 0-y )2+(z 0-z )2]3Π2d x +I 4π∫y2y 1(z 0-z )i -(x 0-x )k [(x 0-x )2+(y 0-y )2+(z 0-z )2]3Π2d y +I 4π∫z 2z 1(x 0-x )j -(y 0-y )i [(x 0-x )2+(y 0-y )2+(z 0-z )2]3Π2d z (3)式中:r =[(x 0-x )2+(y 0-y )2+(z 0-z )2]1Π2为空间点(x 0,y 0,z 0)到(x ,y ,z )之间的距离.当载流直导线与某个坐标面或坐标轴平行时,上述积分公式可得到一些简化.例如,当载流直导线与xOy 面平行时,(3)式简化为:H (x 0,y 0,z 0)=I 4π∫x 2x 1(y 0-y )k r 3d x -I 4π∫y 2y 1(x 0-x )k r 3d y -I 4π(z 0-z )[∫x 2x 1j d x r 3-∫y 2y 1i d y r 3](4)·18· 第1期 唐申生等:大型舰船分区消磁理论研究 当载流直导线与x 轴平行时,(3)式简化为:H (x 0,y 0,z 0)=I 4π[(y 0-y )k -(z 0-z )j ]∫x 2x 1d x r 3(5) 总之,只要知道载流直导线的端点坐标,就可以比较方便地计算出空间任一点的磁场.图2 多边形载流线圈3.2 多边形载流线圈的磁场如图2所示,一个由若干直线段组成的多边形载流线圈回路,在空间任一点(x 0,y 0,z 0)所产生的磁场可视为每一段载流直导线在该点产生的磁场的叠加[2].因此,只要应用(3)～(5)式中任一式,算出各段直导线的磁场,然后再进行叠加,就可以得到多边形载流线圈的磁场.3.3 舰船消磁系统绕组的磁场 舰船内无论抵消哪种磁场分量的消磁绕组均由若干安匝区段构成.任何一个安匝区段都可等效成一个空间多边形,各个空间多边形磁场的组合就构成了绕组的磁场.分区消磁的关键是要计算出各独立区段的磁场并将它们进行合理的组合,以便在所有测量点上都能较好地抵消舰船磁场.4 消磁系统各区段安匝数的计算4.1 对消磁系统磁场的要求地磁场对舰船的磁化可分解成3个方向的磁化:即纵向磁化、横向磁化和垂向磁化.无论哪种磁化产生的磁场,除与地磁水平分量(H d )和垂向分量(Z d )有关外,还和舰船的航向角φ、纵倾角α、横摇角β及测量点的坐标有关.在地磁纬度和上述φ、α、β确定时,不同测量点上的磁场仅由测量点的坐标决定.消磁绕组的磁场在任何时刻均应与舰船磁场的分布相同.4.2 消磁绕组的位置选择及区段划分原则(1)ZH 、HP 、HZ 绕组宜对称布置于两舷紧靠甲板下方之处,这一位置不易受损,可靠性好,安全性也好.(2)各绕组电缆应尽量敷设在一起,这样可少占空间,也便于施工.(3)为使绕组的磁场在纵向与舰船磁场形状吻合,各绕组应从首至尾分成若干区段,舰船磁场变化剧烈的地方,区段分得细一些,磁场变化缓慢的地方,区段可划分得疏一些.图3 磁场补偿状态(4)关于绕组磁场与舰船磁场在横向形状吻合的问题,在目前的消磁系统设计中,是用左右舷下和龙骨下的磁场来考核绕组磁场与舰船磁场在横向吻合的程度.设舰船磁场的形状系数为A s ,绕组磁场的形状系数为A w ,一般A w 和A s 是不等的,故在调整绕组的磁场时必须兼顾龙骨下和两舷下的补偿结果,使之在龙骨下呈欠补偿状态,而两舷下呈过补偿状态(见图3).设在龙骨下舰船磁场为Z L 、绕组产生的磁场为Z w ,在龙骨下和舷下Z L 和Z w 所产生的磁场应满足:Z L -Z w =Z w ·A w -Z L ·A s 由上式得到 Z w =(1+A s )Z L (1+A w )(6)误差值 ER A =Z L -(1+A s )Z L 1+A w =(A w -A s )Z L 1+A w (7)·28·海 军 工 程 大 学 学 报 第15卷 如果ER A 之值小于容许值,则不必考虑敷设下层绕组问题,否则就必须敷设下层绕组.通过调整上下层绕组之间的安匝比来达到龙骨下和舷下均能充分抵消之目的.4.3 绕组各区段安匝数的计算4.3.1 数学方法将测量点按照左舷下首部至尾部、龙骨下首部至尾部、右舷下首部至尾部的顺序编号,设共有m 个测量点,船内有n 个独立的消磁区段.第i 个区段单位安匝在第j 个测量点上产生的磁场以a j ,i 表示.第j 个测量点上的舰船磁场为HZ j ,第i 个区段的安匝数为AW i .在理想情况下,在每个测量点上各绕组区段的磁场之和应恰好等于舰船磁场.据此可列出方程组: 在这个方程组中a j ,i (j =1,2,…,m ;i =1,2,…,n )是由测量点坐标、绕组区段形状和坐标所决定的常数,AW i (i =1,2,…,n )是未知的待求量,HZ j (j =1,2,…,m )是设计舰磁场.一般情况下测量点数m 总大于绕组区段数n ,故上述方程组是一个线性矛盾方程组.通过解矛盾方程组可以求得各区段安匝数的近似解.4.3.2 单位安匝磁场的计算方法任何一个安匝区段都可近似成一个空间多边形,多边形的每条边都是一段通电直导线.空间导线的磁场用(3)式计算.该区段在某测量点上的单位安匝磁场即为各段直导线磁场之和.设计时只要测量出各测量点的坐标及各多边形顶点的坐标,即可算出各区段在各测量点的单位安匝磁场,有了各区段的单位安匝磁场及舰船磁场就可求出各区段的安匝数.5 结束语如果将单一大绕组分成若干分区,每个分区内的绕组区段串联在一起,由一个独立电源供电组成分区消磁系统.不同的分区系统用不同的电源,这些电源由同一信号控制并同步变化.因此,分区消磁系统各磁场的变化与单一大区段消磁系统是完全相同的.参考文献:[1] 黄礼镇.电磁场原理[M].北京:高等教育出版社,1980.[2] 盛剑霓.电磁场数值分析[M].北京:科学出版社,1984.·38· 第1期 唐申生等:大型舰船分区消磁理论研究 。
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船电技术|综述 V ol.37 No.3 2017.0348消磁技术对舰船磁场特征的影响田东，刘胜道，高俊吉(海军工程大学电气工程学院，武汉 430033)摘要：介绍了舰船消磁技术的典型作用，分析了水雷磁引信技术的发展概况，针对水雷磁引信的工作原理探讨了消磁技术对舰船磁场特征的影响效果和途径。
关键词: 消磁技术磁引信磁场特征磁性对抗中图分类号：TM26 文献标识码：A 文章编号：1003-4862（2017）03-0048-03Influence of Degaussing Technology on Ship’s Magnetic FeaturesTian Dong, Liu Shengdao, Gao Junji（College of Electrical Engineering, Naval Univ.of Engineering, Wuhan 430033, China）Abstract: The typical value of ship’s degaussing technology is introduced and the development of mine magnetic fuse technology is analyzed. According to the work principle of magnetic mine, the impact effects and methods of degaussing technology on ship’s magnetic features are discussed.Keywords: degaussing technology; magnetic fuse; magnetic feature; magnetic countermeasure0 引言钢铁材质的舰船在地磁场作用下被磁化产生固定磁场和感应磁场等舰船磁场，该磁场量级可观且难以消除，是磁性水雷识别、定位和攻击舰船的稳定信号源[1]。
为了与磁性水雷对抗，舰船消磁技术应运而生，其采用现代电磁方法和控制技术将舰船磁场消除或补偿到一定范围内[2]，保护舰船海上通行安全。
随着现代磁引信的发展，磁性水雷威胁逐步增大，消磁技术面临更大的挑战。
本文结合舰船消磁技术作用效果和现代磁引信工作原理分析了消磁技术与磁性水雷的对抗能力，探讨了消磁技术对舰船磁场特征的影响效果和途径。
1 消磁技术的典型作用舰船消磁技术主要包括固定磁性处理技术和感应磁性补偿技术，其中固定磁性处理主要是利用大功率脉冲电流使舰船呈现出磁中性状态，收稿日期：2016-11-15作者简介：田东（1984-），男，博士研究生。
研究方向：电磁环境与防护技术。
而感应磁场补偿技术则是通过舰载消磁绕组产生与舰船磁场大小相等且方向相反的磁场来抵消舰船磁场。
但是，由于舰船磁场成因复杂，航行中测量比较困难，且消磁系统性能受多种因素制约，目前消磁技术还很难将舰船磁场完全消除，只能将其消减到一定的范围内。
消磁后舰船磁场量级显著降低，舰船目标被磁引信探测和发现的距离大幅减小，有效降低了舰船航行中的触雷风险。
同时，为了探测消磁后较小的舰船磁信号，磁引信需要设置更高的灵敏度，在海洋背景噪声和人为干扰磁场存在的情况下，舰船磁信号信噪比减小，甚至淹没在噪声中，磁引信进行信号处理、识别和定位的难度增大，水雷打击的准确性和有效性也随之降低。
2 消磁技术面临的挑战随着科学技术的发展，水雷磁引信的能力不断增强，舰船受到的威胁也越来越大。
从现代磁性水雷的工作原理来看，磁引信能力增强主要体现在两个方面：一是水雷磁传感器分辨率大幅提高，可检测更低量级的磁信号。
目前水雷磁引信适用的磁传感器最高分辨率已达nT级，而结构更加复杂、体积较大的光泵磁强计、质子旋进式DOI:10.13632/j.meee.2017.03.014V ol.37 No.3 2017.03 船电技术|综述 49磁强计和超导磁强计分辨率更是高达pT 级 [1,3]。
由于航行中舰船磁场变化复杂，消磁系统受绕组数量、布设位置和电流等因素影响，要保证舰船在整个适合水雷布设的深度内不被高灵敏度磁引信探测变得更加困难；二是水雷磁引信的信号处理和目标识别定位技术取得了一定的进步。
由于自然干扰，人为干扰的存在，且磁场幅值、变化率受目标大小、距离和速度等因素影响，探测到磁信号即爆炸的傻瓜模式水雷逐渐被淘汰，水雷磁引信朝着能够识别目标性质和位置信息的智能化方向发展，其采用各种抗干扰、抗扫、目标识别和定位技术来确保爆炸的有效性，其中包括舰船磁场直观波形特征[1]（如变化率和脉冲特性）、三分量特性（如夹角余弦定位[1]，矢量横向动作区域控制[5]，矩特征估算速度[1]等）以及基于舰船磁场与椭球体磁场相似的模型化检测方法[1,6]等，这些技术给舰船消磁技术提出了磁场特征控制的新要求。
图1 现代水雷磁引信工作原理[1,4]3 消磁技术对舰船磁场特征的影响水雷打击舰船的效果主要取决于识别和定位舰船目标的准确性，其与舰船磁场的特点和磁引信选取利用磁场特征的方法有关。
因此，消磁技术与磁性水雷的对抗能力可以用消磁技术对舰船磁场特征的影响效果和途径来衡量。
1）消磁技术对舰船磁场特征的消减。
现代磁性水雷的工作方式多样，消磁后舰船磁场也比较复杂，消磁工程师开展了大量卓有成效的研究工作，最直接的办法就是消除水雷磁引信工作的信号源，磁场幅值消减就是最常见的做法[7]，但磁引信还可以利用磁场变化率和梯度进行工作，为此，文献[8]和[9]利用进化算法分别提出了同时减小幅值和梯度的消磁系统控制方法以应对可能的多种磁引信水雷的威胁。
又由于舰船磁性对抗能力不仅与舰船磁信号量级有关还受水雷工作机制影响，达到消磁标准时舰船磁场分布可能不同，其与水雷对抗的能力也可能不同，故文献[10]提出了一种利用消磁后舰船磁场少数统计特征量预测舰船磁性对抗能力的方法，也由此可控制消磁系统使舰船磁场特征最大限度地接近最优的标准。
此外，考虑到各类舰船有着自身独特的物理结构和磁特性，文献[11]提出了以水雷检测概率为目标提取舰船磁场特征来识别舰船的方法，这些特征既可能用于磁性水雷，也可指导消磁作业进行有针对性地消减。
2）消磁技术对舰船磁场特征的破坏。
消磁后舰船磁场在消磁标准深度上分布极不均匀，出现多个极值，而水雷关注的磁场特征则更多地集中在舰船消磁标准深度以外的区域。
从物理上看，在自然磁化状态下，虽然舰船铁磁设备众多，但整体上舰船与椭球体具有相似性，尤其是离开船体较远时，磁场局部的不均匀性退化，使得舰船磁场与椭球体磁场非常相似，在距离1.5倍船宽距离以上椭球体拟合精度达到85%以上[1]，也因此呈现出诸多与椭球体磁场相关的特性。
但是舰船磁场模型的适用性不仅仅受距离影响，还与舰船的磁性状态有关[12]。
经过固定磁性处理和内消磁系统补偿后，舰船磁畴的变化和线圈电流磁场的存在使得舰船磁场在消磁标准深度上类似于多个小椭球体或磁偶极子磁场的不规则组合，与单个椭球体或磁偶极子磁场的差别变大，舰船磁场单个椭球体和磁偶极子模型的精度和适用距离受到影响，在一定深度上影响基于此类模型识别和定位目标的准确性，而且某些磁场特征在更远的距离上才可能会显现。
3）消磁技术对舰船磁场特征的干扰。
扫雷具的存在迫使水雷增加了一定的抗扫技术，消磁技术与磁性水雷的对抗还应该考虑和借鉴扫雷具的作用。
其中，普通电极式扫雷具磁场与舰船磁场差别较大易被磁引信以特定的物理量鉴别[1]，因此各国海军相继研发了目标设定式扫雷具，通过专门设计的可控磁体模拟目标舰船的磁场特征，要求模拟出的磁场具有三分量结构且比例恰当，也不能是脉冲磁场[13-15]，否则可能会被水雷抗扫机制识别而进入保护模式，譬如单轴磁体磁场易与三轴磁体磁场区别而被磁性水雷识破[16-18]。
这可看作一种启示，除去舰船自身磁场，消磁系统本身就可视作一套可控的三轴磁体组合，在减小船电技术|综述 V ol.37 No.3 2017.0350磁场量级的同时可尝试控制消磁系统使舰船最终显现出不符合三分量结构和比例的磁场，这可能迎合水雷磁引信的抗扫机制，也可能改变由于舰船长宽比造成的舰船纵向磁化大于横向和垂向[4]而呈现出来的某些磁场特性。
此外，文献[19]提出了一种利用线电极式扫雷具伴随被保护舰船的智能水雷的主动干扰方法，随着分布式消磁系统和超导消磁技术的发展[20]，消磁系统绕组电流磁场的控制将更加灵活，借鉴该主动干扰方法并利用消磁系统产生脉冲磁场理论上也具有可行性。
当然，由于舰船本身磁场复杂且量级较大，消磁系统毕竟不是为模拟目标而专门设计的可控磁体，且这类做法通常会牺牲信号量级的消减能力，能否实现并达到效果需要研究和论证。
4 结束语从国内外公开的研究情况来看，磁引信技术的发展给消磁技术带来了更大的挑战，但是消磁技术在现代磁性对抗中的价值不仅仅在于舰船磁信号强度的消减，还在于其改变舰船磁特性进而影响磁引信识别、定位目标准确性的能力上。
为了进一步提高舰船磁性对抗能力，有必要将消磁技术与磁引信技术在整个布雷深度内联系起来，深入研究舰船磁场特征在消磁前后的变化，探索控制舰船磁场特征的新途径。
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