艦船裝備消磁適應(yīng)性技術(shù)研究設(shè)想

肖魯　姜威　張逢哲　逯超

摘? 要：艦船消磁適應(yīng)性技術(shù)是提升艦船裝備實戰(zhàn)化的重要研究內(nèi)容，本文對物質(zhì)磁性、艦船消磁進(jìn)行了簡要概述，在分析當(dāng)前研究進(jìn)展的基礎(chǔ)之上，為獲取艦船消磁環(huán)境適應(yīng)性的指標(biāo)分配、試驗驗證、綜合評估等設(shè)計方法，從艦船裝備研制源頭優(yōu)化總體設(shè)計，提出了艦船裝備消磁適應(yīng)性技術(shù)的相關(guān)研究設(shè)想。

關(guān)鍵詞：消磁適應(yīng)性;艦船裝備

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

艦船磁場是一個重要的軍用目標(biāo)特性，已成為艦船重要的暴露源、識別源以及超長波通信的干擾源。為了避免受到磁性水中兵器的攻擊，保護(hù)艦船自身的安全，艦船需要不定期的消磁工作。當(dāng)前，為確保艦（船）載裝備的安全，艦船消磁時需卸載敏感裝備，消磁完成后再進(jìn)行回裝，整個過程消耗大量人力物力，增加了使用部隊的保障難度。隨著裝備實戰(zhàn)化要求的不斷提高，裝備對消磁磁場環(huán)境適應(yīng)性的問題開始受到各研制單位的重點關(guān)注。本文分析了艦船消磁磁場的特點，調(diào)研了艦載裝備消磁磁場適應(yīng)性的國內(nèi)外研究情況，提出了開展此項工作的技術(shù)路線。

1物質(zhì)磁性

任何物質(zhì)都具有磁性，僅是磁性強(qiáng)弱不同。客觀物質(zhì)世界的大多數(shù)物質(zhì)的磁性很弱，為弱磁性。強(qiáng)磁物質(zhì)雖不如弱磁物質(zhì)多，但強(qiáng)磁物質(zhì)的特性多種多樣，應(yīng)用也非常廣泛。強(qiáng)磁物質(zhì)的多種磁特性都跟外加磁場的強(qiáng)度、頻率以及環(huán)境條件（如溫度等）有關(guān)。物質(zhì)磁性大體可以分為強(qiáng)磁性（鐵磁性、亞鐵磁性）、弱磁性（順磁性、反鐵磁性）、抗磁性，見圖1所示。

地球是一個大的永久磁鐵，地球磁力線離開北磁極進(jìn)入南磁極，南磁極靠近地理北極，北磁極靠近地理南極。在赤道附近，磁場水平分量最大，斯里蘭卡島附近約41μT（410毫高斯）;在南極附近，磁場垂直分量最大，南極大陸約77μT（770毫高斯）。艦船消磁時，裝備所經(jīng)受艦船外部的磁場感應(yīng)強(qiáng)度會高達(dá)2mT，因此相對地球磁場，外部艦船消磁的環(huán)境是強(qiáng)磁場環(huán)境。

2 艦船消磁概述

2.1消磁原理

艦船消磁是采用各種設(shè)備和裝置，以一定的方法來減小艦船磁場的技術(shù)措施，通常將被消磁艦船置于特殊無磁建筑材料建造的專用消磁站中，并用相應(yīng)電流線圈產(chǎn)生磁場，將被消磁艦船所處位置的地球磁場補(bǔ)償?shù)簦缓笤趯Ｓ镁€圈中通以強(qiáng)大的電流，在船體上產(chǎn)生交變脈沖磁場，并逐步消磁為零，最終將艦船固定（永久）磁場消除。艦船消磁作業(yè)如圖1所示。

艦船消磁系統(tǒng)進(jìn)行綜合消磁時通過消磁線圈的電流為正負(fù)相間、單向偏置、間歇、逐級衰減的矩形波。其中，單向偏置、間歇、逐級衰減、脈沖持續(xù)時間均為可調(diào)。圖2左、右分

別為消磁線圈電流波形和艦船經(jīng)受消磁過程的磁滯曲線。脈沖上升時間和下降時間均在1s以內(nèi)，消磁線圈通電電流可達(dá)數(shù)千安培。經(jīng)調(diào)研，美俄的消磁試驗系統(tǒng)靜態(tài)磁場最大場強(qiáng)為24000A/m，交流磁場最大場強(qiáng)為4000A/m，被測目標(biāo)最大尺度為5m×5m×10m。我國GJB1446.41中規(guī)定了艦船磁性處理時和艦船消磁繞組工作時的磁場強(qiáng)度，高達(dá)1600A/m。

由于艦船固定磁場的處理不能一勞永逸，所以各國都對自己的艦船制定了相應(yīng)的消磁周期，如俄羅斯的規(guī)定是艦船必須每6個月消一次磁，英國對不同類型的艦船規(guī)定了不同的消磁周期，其水面艦艇的消磁周期是6個月，潛艇的消磁周期是3個月，美國是視情消磁。我國也有相關(guān)的艦船消磁條例。艦船消磁常用關(guān)系式如表1所示。

2.2消磁時艦（船）載裝備處置方法

各國在消磁之前及過程中均對相關(guān)裝備進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。

美國海軍的艦船技術(shù)手冊對消磁之前及過程中裝備進(jìn)行了如下規(guī)定：

a）在消磁之前及過程當(dāng)中，必須遵守關(guān)于導(dǎo)彈、導(dǎo)彈的導(dǎo)向和控制分段、火箭發(fā)動機(jī)和導(dǎo)彈推進(jìn)器、炸彈電引信以及艦船設(shè)備的特別預(yù)防措施。

b）艦船上的設(shè)備有些部件可能受到消磁的影響，但要考慮如下指導(dǎo)原則：計算機(jī)的各種磁性存儲部件則應(yīng)在磁性處理之前通過卸載或存放在受屏蔽的箱柜中而加以保護(hù)。依賴于磁化而工作的所有磁性元件都可能受到消磁場的影響。

c）消磁中魚雷的保護(hù)程序：在消磁過程中發(fā)射管內(nèi)不能有魚雷;封閉魚雷艙的所有艙口;消磁線圈與存放架上魚雷的距離應(yīng)滿足要求。

d）消磁中戰(zhàn)斧導(dǎo)彈要求在磁性處理過程中將導(dǎo)彈卸載。

e）消磁過程中，具體的潛艇設(shè)備保護(hù)程序有：紅外觀察窗或紅外探測器應(yīng)在之前卸下。

f）所有的火控設(shè)備都應(yīng)按照適用的技術(shù)手冊斷開電源。

g）艦船慣導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)以正常方式關(guān)斷。

h）消磁前從艦上卸下銫原子鐘。

i）在艇載消磁中安裝防止磁羅盤受到退磁線圈磁場干擾的羅盤補(bǔ)償設(shè)備。

我國艦船消磁時，常有如下相關(guān)規(guī)定或措施：

a）艦船裝載的彈藥，先退彈藥-再艦艇消磁-后裝填彈藥。

b）艦船上指控系統(tǒng)等電氣設(shè)備在消磁時處于斷電狀態(tài)。

c）將磁羅經(jīng)從艦船上先卸載，等消磁后再上艇安裝。

3 研究路線

根據(jù)目前掌握的材料，各國在消磁之前及過程中均采取了一些規(guī)避措施，對裝備消磁環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)研究缺乏系統(tǒng)性和全面性，薄弱內(nèi)容主要包括：分析裝備中的物質(zhì)磁性、內(nèi)外部磁場、磁效應(yīng)、磁防護(hù)等相互關(guān)聯(lián)性;裝備內(nèi)磁性材料、功能部組件在外部磁場作用情況下的失效影響和損傷機(jī)理;艦船服役周期內(nèi)，在經(jīng)受多次消磁后，裝備的影響分析及試驗評估。

為從裝備研制源頭優(yōu)化總體設(shè)計，最大化地實現(xiàn)作戰(zhàn)使用性能的提升，本文提出以下消磁適應(yīng)性技術(shù)研究路線：依托“產(chǎn)品研制與預(yù)先研究”緊密結(jié)合，進(jìn)行“環(huán)境邊界確定—影響機(jī)理分析—試驗考核評估”分步實施研究，重點針對影響機(jī)理開展“安全—性能—功能”分層篩選分析，完成“單機(jī)—分系統(tǒng)—全系統(tǒng)”分級試驗考核，最終建立消磁適應(yīng)性技術(shù)研究體系，如圖4所示。根據(jù)研究路線，應(yīng)著重考慮開展以下研究工作。

開展磁場環(huán)境試驗條件研究。研制高精度磁場測量裝置，使其具備磁場測量、采集、記錄、休眠喚醒等功能，通過多次磁場環(huán)境測量，進(jìn)行裝備實際經(jīng)受磁場環(huán)境的綜合分析，獲取磁場環(huán)境邊界條件。根據(jù)裝備經(jīng)受的強(qiáng)磁場環(huán)境特點，分析與各電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)中磁場敏感度項目的差異性和相關(guān)性，以確定裝備的強(qiáng)磁場環(huán)境試驗條件。

開展強(qiáng)磁場失效機(jī)理研究。首先開展系裝備磁場敏感特性研究，從結(jié)構(gòu)形式、材料特性、火工品、單機(jī)設(shè)備、部組件等多個部段、設(shè)備、元器件按照“安全—性能—功能”三個層級，從物理參數(shù)變化、性能指標(biāo)降級、功能失效等多維度分析甄別出敏感特性較為突出的系統(tǒng)。其次研究消磁磁場中各類復(fù)雜伴生效應(yīng)對裝備的影響，分析磁電耦合效應(yīng)，研究小空間高密度磁電毀傷機(jī)理，預(yù)測分析長時間多次重復(fù)消磁帶來累積效應(yīng)的影響。

開展裝備消磁環(huán)境強(qiáng)磁場防護(hù)指標(biāo)體系研究。從“總體—分系統(tǒng)—單機(jī)”自頂向下的三級強(qiáng)磁場防護(hù)指標(biāo)參數(shù)分配，結(jié)合消磁過程中箭體艙內(nèi)和發(fā)射筒內(nèi)實測環(huán)境特征、箭上設(shè)備磁場安全裕度綜合分析，實現(xiàn)磁場防護(hù)的逐級量化分解和指標(biāo)閉環(huán)，建立一套完整的適應(yīng)艦船裝備的系統(tǒng)電磁防護(hù)性能量化試驗評估體系，實現(xiàn)強(qiáng)磁環(huán)境適應(yīng)性的指標(biāo)分配、試驗驗證、綜合評估的設(shè)計閉環(huán)。

4 結(jié)論

為了提升裝備實戰(zhàn)化，需要開展艦船裝備消磁適應(yīng)性技術(shù)研究。本文系統(tǒng)介紹了物質(zhì)磁性、艦船消磁和研究現(xiàn)狀，為獲取強(qiáng)磁環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計方法，從裝備研制源頭優(yōu)化總體設(shè)計，為建立技術(shù)研究體系，提出了艦船裝備消磁適應(yīng)性技術(shù)研究的技術(shù)路線及相關(guān)內(nèi)容。

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