潜艇的龟背对噪声影响大吗?

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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


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


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。


卫青点兵


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


第一影响航速,第二噪音大。两个问题解决不了,第一是艇壳抗压性,第二是导弹小型化


云端217


并不大,水流于潜艇摩擦是高频音传播距离很短而且和海洋生物区别不大,螺旋桨和传动轴是低频音距离远,而且很明显是潜艇,无轴泵喷就是解决两个高频音的减弱一个消除一个,内部可以宽敞些因为减震浮筏不需要这么多了


烬147957959


有龟背,只能说看起来落后,潜水巡航时,有助力,速度慢,没有跟上时代,但是不能小看它的战力,皮气暴得很呢!


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