Prairie-Masker является излучаемой системой шумоподавления установлен на некоторые западные военные корабли, в том числе Спруанса , Оливер Х. Перри , Арли Берк эсминцев класса, и Ticonderoga класса крейсеров ВМС США. Система также была установлена в 1960-х годах на ограниченном количестве модифицированных после Второй мировой войны подводных лодок Guppy III , а затем и дизельных подводных лодках. [1]
Системы Masker и Prairie предназначены для предотвращения классификации или идентификации акустической сигнатуры военного корабля другим судном, т. Е. Вражеской подводной лодкой. Вместо того, чтобы слышать машины, корабль звучит как дождь на пассивном гидролокаторе . Часть системы Masker устанавливается на корпус судна, обычно рядом с его машинными помещениями. Часть системы Prairie предназначена для отключения гребных винтов судна. Первоначально засекреченные как совершенно секретные, эти системы теперь используются несколькими странами как часть их систем противолодочной войны .
Задний план
Глушитель судов - важная часть снижения нежелательного шума, который может серьезно ограничить возможности активного и пассивного подводного боя военного корабля и уменьшить дальность или вероятность обнаружения недружественным судном. Военно-морские силы США поддерживают программу глушения кораблей для решения этих проблем. Цели программы глушения кораблей - снижение собственного шума гидролокатора в диапазоне частот пассивного гидролокатора и уменьшение излучаемого кораблем шума для уменьшения обнаружения подводными лодками противника. Собственный шум - это шум, создаваемый кораблем, который влияет на его собственный гидролокатор и датчики. Излучаемый шум - это шум, создаваемый кораблем, который влияет на датчики других кораблей, особенно подводных лодок. Системы противодействия Masker-Prairie являются ключевыми элементами в этой программе для уменьшения излучаемого шума и собственного шума, которые не уменьшаются за счет управления звуками в их источнике или их передачей на корпус. [2]
Использование пузырьков воздуха и их влияние на распространение акустических волн начали систематически изучаться во время Второй мировой войны в рамках общих усилий по пониманию звука в подводной войне. В Соединенных Штатах эти исследования направлялись Национальным комитетом оборонных исследований (NDRC) и проводились различными лабораториями ВМС США. Достижения, достигнутые в этом исследовании, были опубликованы в «Физике звука в море» в 1946 году. Результаты этого исследования, наиболее важные для данного обсуждения, можно найти в части IV этого тома « Акустические свойства следов» . [3] : 345
Использование пузырьковых завес нашло широкое применение для снижения шума или разрушающего воздействия ударных волн в различных отраслях промышленности, от подводных взрывных работ до забивки свай и формовки металлов взрывом . [3] : 347
Принцип действия
Часть системы Masker основана на создании несоответствия скорости звука ( акустического импеданса ) между пузырьковой завесой и морской водой. Акустические волны, сталкиваясь с материалом с совершенно другой скоростью звука, не проникают, а отражаются обратно. Скорость звука в среде зависит от квадратного корня из жесткости материала, деленного на его плотность. В пузырьковом облаке плотность в основном не изменилась - плотность воды - но жесткость такая же, как у воздуха. В результате скорость звука в облаке пузырьков в воде почти в десять раз ниже, чем в самой воде, и в три раза меньше, чем в воздухе. Таким образом, звуки внутри корпуса корабля (или подводной лодки), которые в противном случае вышли бы в воду и распространялись на большое расстояние, отражаются обратно в корпус и в конечном итоге рассеиваются. Можно ощутить проявление этих физических концепций, наполнив один стакан водой, второй стакан газированной водой и постучав ложкой по бокам каждого. Сосуд, наполненный водой, зазвонит. Сосуд с пузырьками в нем будет «глухо».
Шумоподавление винта Prairie работает по другому принципу. Основная проблема шума винта - кавитация . Давление за движущимся лезвием может стать настолько низким, что будет меньше, чем давление водяного пара на этой глубине. Это приводит к образованию пузырьков водяного пара. Когда пузырек выходит из зоны низкого давления, он сразу же схлопывается обратно в воду и при этом издает громкий шум. Если, однако, задняя кромка винта выделяет небольшое количество воздуха, значит, внутри кавитационных пузырьков есть немного воздуха. Коллапс водяного пара не закрывает полностью пузырек, и поэтому создается небольшой дополнительный шум.
Маскер
Маскирования часть системы предназначена для молчания судна шума двигателя от обнаружения угрозы сосудов и уменьшить уровень собственного шума , чтобы увеличить собственную эффективность эхолота на судне. Маскирующая часть обычно состоит из двух лент, установленных на внешней стороне корпуса рядом с машинным отделением судна, затем сжатый воздух нагнетается в ленты и выходит через обработанные перфорационные отверстия, создавая барьер из пузырьков воздуха в море вокруг корпуса, таким образом задерживая шум механизмов внутри корпуса, где он рассеивается.
Прерия
С другой стороны, Prairie ( аббревиатура: пропеллерный воздух и выбросы ) устанавливается либо рядом с гребными винтами, либо на них, и сжатый воздух нагнетается через небольшие отверстия по краям гребного винта. Как и следовало ожидать, сохранение ряда небольших отверстий под поверхностью корабля или подводной лодки подальше от обрастания может представлять проблему. На подводных лодках это было предотвращено путем пропускания струйки пресной воды через систему, когда судно находилось в порту. Большинство существ, загрязняющих корпус океанского корабля, не могут выжить в пресной воде.
Подобная система под названием Agouti была установлена на фрегатах Королевского флота и на таких судах, как INS Nilgiri . [4] [5]
Подводные лодки
При использовании подводной лодки большой объем воздуха, необходимый для работы системы, должен поступать с поверхности, поэтому Prairie-Masker можно использовать только тогда, когда дизельная подводная лодка занимается подводным плаванием . Это не является серьезным ограничением, поскольку основным источником шума, требующим снижения шума, являются дизельные двигатели, которые используются только при подводном плавании. При использовании противолодочным военным кораблем он настолько эффективно скрывает его акустическую сигнатуру, что часто просят не использовать систему при учениях с подводными лодками. [ необходимая цитата ] Это связано с возможностью столкновения с подводной лодкой, которая может подойти к поверхности или вблизи поверхности в непосредственной близости от военного корабля, не услышав этого.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Фридман, Норман (1994). Подводные лодки США с 1945 года: иллюстрированная история конструкции . Аннаполис: Издательство военно-морского института. С. 41, 43. ISBN 1-55750-260-9.
- ↑ Информационный бюллетень, Программа глушения корабля, Номер информационного листа: 9.7, Школа боевых действий надводных офицеров ВМС США, стр.1
- ^ a b Распространение акустических волн в воздушно-пузырьковых завесах в воде - Часть I: История и теория, С. Н. Доменико; Геофизика, Том 47, № 3 (март 1982): с.345-353
- ^ Хиранандани, GM (9 октября 2017 г.). Переход к триумфу: история индийского флота, 1965-1975 . Издательство Lancer. ISBN 9781897829721. Проверено 9 октября 2017 г. - через Google Книги.
- ^ Отвес, см; Кендрик, AM "Снижение шума судов на поверхности" (PDF) . Военно-морское оборудование Джейн . 26 (3).