国外消声瓦的研究与应用进展_0

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 国外消声瓦的研究与应用进展国外消声瓦的研究与应用进展现代战场上的主要矛盾已经从打击和抗打击逐步向发现和抗发现转化。

消声瓦技术是提高潜艇隐身性能,提高其战斗力和生存能力的最有效措施之一。

高性能的消声瓦不仅具有优良的吸声性能,而且具备优良的隔声性能和抑振性能,也就是说,使用消声瓦不仅能吸收敌方声纳的探测声波,也能最大限度地隔离本艇的辐射声波。

高性能的消声瓦还可用于声纳舱的非窗口舱壁,作为吸声障板,消除回波干扰和艇的辐射噪声干扰,提高声纳的探测性能。

因此对于新型消声瓦的研究,开发拥有自主知识产权、性能优越的消声瓦是提高我军潜艇战斗力和生存能力的关键。

1消声瓦技术的研究和应用情况 1.1美国消声瓦技术的研究和应用情况潜艇的声学特征控制技术是一门综合应用技术。

声隐身涂层具有阻尼作用、隔声作用、消声作用,声隐身涂层材料有隔声材料、消声材料、聚氨酯声隐身涂层。

消声瓦利用空腔将声转化为热能而被消耗,是一种较为成熟的防声纳探测涂料;但同时其施工方法、厚度、重量等缺陷,大大限制了它的应用范围,其发展趋势是采用施工简单、涂膜较薄的吸声涂料来解决。

如英、美采用 30 mm~40 mm 聚氨酯发泡材料加多孔材料制作吸1 / 11声涂料,吸声率可达 70% ~90%。

美国潜艇的噪声水平一直比较低, 30 多年来,噪声下降了 40 dB 左右。

如洛杉矶级核潜艇的噪声已降到 128 dB,俄亥俄级核潜艇和海狼级攻击核潜艇的噪声则降到了 120 dB 以下。

美、英、法、日等国在潜艇消声瓦技术上也处于世界前列。

美国在新建的洛杉矶级攻击型核潜艇、 SSN-21 海浪级攻击型核潜艇以及俄亥俄级弹道导弹核潜艇上全部安装了消声瓦,所用材料为丁基橡胶类。

1988 年美国在洛杉矶级攻击型核潜艇圣胡安号首次敷设了消声瓦。

这种消声瓦是由聚氨脂和玻璃纤维组成的双层铝板固定式吸声结构,单层消声瓦能降低自噪声 25 dB,双层消声瓦可降低 40 dB 左右。

其消声瓦敷设借鉴了航天飞机隔热瓦的敷设工艺。

美国还在积极开展自控系统边界层控制方面的研究,类似于前苏联的蒙皮技术,据说采用的还是聚氨脂材料,以降低本艇水动力噪声和减小水下航行阻力。

该项技术不久将在实艇进行应用,并会领先于俄罗斯。

从结构而言,美国海军使用的玻璃纤维制双层薄板消声瓦,被认为是消声瓦未来发展的一种趋势。

试验结果表明,采用网络状橡胶和薄铜板单层吸声结构,可以把---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------通过它的 3 000 Hz 的声强级降低 25 dB,用同样材料的双层吸声结构可以降低 40 dB 声强级,其优良的隔声性能受到各国海军的注目。

美国在 20 世纪 80 年代研制的消声瓦系统细分为:去耦瓦、透射损失瓦、无回声瓦和阻尼瓦四种类型,目前西方各国海军多装备这样四种消声瓦[1]。

1. 1. 1去耦瓦主要用于机械舱室和其他低频噪声源周围。

它是一种含方形空气腔的砖形结构,典型的外形尺寸为 12120. 375(304. 8 mm304. 8 mm9. 525 mm),单元空腔尺寸为 0. 50. 50. 25(12. 5 mm12. 5 mm6. 35 mm)。

1. 1. 2透射损失瓦主要用于潜艇外壳的非水密部位,如导流罩内的基阵周围。

要求透射尽可能小,吸声、反射均可。

1. 1. 3无回声瓦也称吸声瓦,主要用于艇体两侧、指挥室围壳、舵等区域。

要求无声波反射,全吸收最好,防止主动声纳的探测。

1. 1. 4阻尼瓦主要用于机械舱室周围的内面和外面,是一种边缘为尖劈形的砖状结构,典型的外型尺寸为11. 37511. 3750. 75(0.63) [301. 6 mm301. 6 mm19 mm(16 mm)]。

1.2俄罗斯消声瓦技术的研究和应用情况俄罗斯的潜艇安静性技术发展也较快,从 20 世纪 60 年代 H、 E 和 N 级核潜艇噪声160 dB 降低到 1975 年Ⅵ、Ⅶ级核潜艇的 150 dB; 1985 年 S、 M3 / 11级攻击核潜艇降为 125 dB~130 dB;新建的阿库拉级噪声降到 115 dB~120 dB。

前苏联从 1958 年开始在 G 级 SSN 型潜艇上敷设消声瓦,该消声瓦是由低频吸收层、高频吸收层和防污层组成的多层结构。

1967 年起,前苏联除在 SSG、 SSB、 SS、 SSBN 型潜艇上使用 50 mm~100 mm 厚的橡胶型消声瓦外,还在艇的艏部和声纳区采用了粗糙的、具有某种结构的固体涂料。

据资料报道,前苏联在台风级、 M 级、奥斯卡等潜艇上安装了由橡胶型消声瓦和固体涂料组成的组合防护层后,使北约国家的潜艇声纳探测距离缩短 75%、美国MK46 鱼雷主动声纳的探测距离缩短50%。

我国从前苏联引进的 636、 K877 艇用橡胶型消声瓦材质分析,为阻尼性能很低的丁苯橡胶,外形尺寸为 1 000 mm500 mm,厚度 50 mm。

预计到 20 世纪末,俄罗斯消声瓦的频率将扩宽到 100 kHz,发射声的衰减达 15 dB~20 dB。

目前所有现役潜艇均敷设有消声瓦。

其消声瓦的基材主要是丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶和橡胶陶瓷。

如现役的主战攻击型核潜艇阿库拉Akula 级,其舯部与艉部壳体均敷设了 50 mm~150 mm 厚的消声瓦,艏部壳体使用的则是一种蒙皮。

台风级这种世界最大的战略型核潜艇整艇均敷设了 100 mm~200 mm 的厚型消声瓦,未发现采用蒙皮。

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 前苏联潜艇均采用双壳体,其消声瓦设计人员充分利用潜艇的这一结构,在潜艇的内外壳体上均敷设了消声瓦。

外壳体敷设的消声瓦主要是减小反射信号,内壳体的消声瓦主要是降低本艇自噪声。

[page] 内壳体的消声瓦主要敷设在噪声较大的舱室外壁,有针对性地敷设解耦瓦、阻尼瓦或消声器。

为了达到塞拉级潜艇的最佳隐蔽目的,苏联海军在艇型设计上采用了拉长水滴形,艇体表面被设计得非常光滑流畅,表面突出物几乎完全被取消,指挥台围壳与艇体交接处采取弧形圆滑过渡,艇体表面流水孔被减至最少。

除上述举措外,该级艇的一项极为有用的隐蔽措施就是在艇体表面敷设一层厚薄相间的消声瓦。

这层消声瓦的厚度在 80 mm~150 mm 之间,长宽比为90~85,由合成橡胶制成。

据称,俄罗斯潜艇敷设这种消声瓦后,已使对方的探测能力下降了50% ~70%,本艇的自噪声下降 20 dB。

除塞拉之外,俄罗斯海军还对 20 世纪 70 年代建造的V-Ⅲ级核动力攻击型潜艇、 80 年代建造的阿库拉级核潜艇等贴敷了消声瓦[2]。

1.3英国消声瓦技术的研究和应用情况英国的敏捷级核潜艇、阿拉法特级核潜艇、北极星核潜艇也包覆了消声瓦,所用材料为聚氨5 / 11酯橡胶。

据资料报道,英国阿拉法特级核潜艇上采用的是缠绕的消声涂料;而 90 年代英、法等西欧国家研制了复合型多功能消声瓦及聚氨酯喷涂技术。

由于技术先进,喷涂的消声瓦不易脱落且厚度任意控制,并具有良好的吸声、抑振和隔声作用,以喷涂施工形式替代了原先需要在工厂硫化成型,然后用粘贴法施工的橡胶型消声瓦。

目前英国海军已放弃先预制消声瓦再通过粘合剂在实艇敷设的工艺,而直接采用实艇现场浇注成型技术。

其消声瓦的基材是聚氨脂材料。

目前还尚不清楚他们是如何解决聚氨脂材料耐水性、贝类等海洋生物吞噬、防污等问题的。

但有消息说英国海军已将该项技术投入工程应用。

1.4法国消声瓦技术的研究和应用情况法国的 Agosta-80、CA 级常规潜艇的噪声水平达到了 120 dB 左右。

瑞典的 T96 型潜艇要求以 7 kn 速度航行的噪声低于三级海洋环境噪声[3]。

法国对消声瓦和消声涂层的研究也很重视,法国研制的消声涂层是由许多并列布置的流体消声器构成的,该消声器是由有若干间隙的刚性材料棒嵌接的微型管和填充的不可压缩的流体组成。

微型管由基本上与水有相同声阻抗的声阻抗板支承,而刚性材料棒则由刚性材料板支承;整个消声涂层是不可压缩的,故不受外压影---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 响。

这种消声涂层能够吸收涂层接触介质中没有反射的发射声波。

特别是在水面舰艇船体和潜艇船体上敷贴这样的涂层,就可以减少被声纳探测的危险。

该类型涂层基本上是由微型管并列布置组合而成,不依赖于与水这样的环境介质差不多相同声阻抗的薄膜密封边界层。

法国早期所研消声瓦的材料为聚硫橡胶, 90 年代还开展了聚氨酯涂料型具有复合功能的消声瓦研制。

1.5日本消声瓦技术的研究和应用情况日本也正加紧消声瓦的研究。

据悉,其已研制出 A、 B、 N、 P 四种类型的消声瓦,并做了缩比模型试验,所用材料为氯丁橡胶。

日本春潮级、夕潮级也都安装了橡胶材料制作的消声瓦。

1.6德国消声瓦技术的研究和应用情况德国亦是最早研制消声瓦和吸声材料的国家。

二次大战期间,德国海军工程师就试验了 4 mm厚的橡胶涂料,前苏联就曾于 1954 年从德国获取过 Alberich 吸收声纳波涂料样品。

[page] 2消声瓦主要功用及关键技术各国海军之所以越来越青睐在潜艇上安装消声瓦,就在于消声瓦有着非比寻常的降噪和消声本领。

目前经初步证实,消声瓦的功用至少有 3 个: 首先,其能够吸收7 / 11对方主动雷达发出的声纳波,即利用消声瓦材料的阻尼作用和瓦内空腔或填充物的作用,使对方发射出的声波波形发生变化,将声能转换为热能消耗掉,从而使折射回去的声波能量大为降低,达到急剧减少主动声纳探测的目的。

据报道,俄罗斯满载排水量 26 500 t 的台风级潜艇由于敷设了150 mm 厚的消声瓦,因而使美国 MK-48 和 MK-46型鱼雷的主动声纳探测距离减少到原来的 1/3,由此可见它的战术效能非同一般; 其次,能够隔离潜艇内部噪声向艇外辐射。