艦載聲納系統(tǒng)噪聲干擾過高的原因及解決措施探討

林鋒

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艦載聲納系統(tǒng)噪聲干擾過高的原因及解決措施探討

林鋒

（海軍702廠，上海 200434）

噪聲會對艦船的航行產(chǎn)生重大影響，但艦船的主機(jī)、輔機(jī)、螺旋槳、聲納導(dǎo)流罩等裝置都會產(chǎn)生一定量的噪聲，進(jìn)而對聲納系統(tǒng)造成影響，所以，對于噪聲過高的產(chǎn)生原因以及對其的預(yù)防是聲納系統(tǒng)的一個重點，同時，也是一個難點。因此，著重分析了艦載聲納系統(tǒng)噪聲干擾的來源，并提出了解決措施。

艦載聲納系統(tǒng)；噪聲干擾；潛艇；水底物體

潛艇和艦載聲納之間的矛盾性在研究過程中不斷演化，激勵著潛艇的進(jìn)步，也促進(jìn)了艦載聲納的不斷革新。從海灣戰(zhàn)爭中我們就可以知道，艦艇，尤其是潛艇是戰(zhàn)爭中極其重要的工具。當(dāng)潛艇在水下活動時，隨著水的深度的不斷增加，聲納對于信息獲取的重要性就越來越不可替代，但同時聲納也是潛艇的克星，因為它不僅可以用來獲取信息，也可以讓敵軍感知到艦艇的存在。潛艇的研發(fā)技術(shù)在不斷發(fā)展和進(jìn)步，這也要求聲納技術(shù)不斷革新。聲納系統(tǒng)不能再是潛艇上一個獨立的單元，必須將其系統(tǒng)化、一體化才能夠使聲納系統(tǒng)更全面、更完美地發(fā)揮其作用。

1 聲納降低噪聲的重要性分析

聲納的工作原理就是利用聲波來探測水底物體的存在。它可以為潛艇指明航向，也可以用于測繪、遙感等工作，所以，聲納是潛艇不可或缺的一部分。在軍用場合，只要聲納的感知距離足夠，就可以在很遠(yuǎn)的距離內(nèi)探測到敵情，從而使我們有足夠的時間以及準(zhǔn)備來消滅敵人；在民用方面，聲納可以避免艦船觸礁，提高航行的安全性。以上可見，聲納的重要性是不言而喻的。因此，很多國內(nèi)外的學(xué)者在聲納探測性能以及隱蔽性能的提高上都花了很大的功夫。近年來，隨著國際聲納技術(shù)的不斷發(fā)展，目前的聲納趨于大功率，低頻的發(fā)展方向，作用距離、發(fā)射頻率、接收靈敏度都有了很大的提高。海洋的環(huán)境是復(fù)雜多變的，海下的聲音來源有很多，聲納系統(tǒng)接收到的信息一般是由很多噪聲合成的，因此，聲納系統(tǒng)一個很重要的作用就是區(qū)分不同來源的噪聲，找出要觀察的目標(biāo)傳出的聲音。但是，由于其他不相關(guān)的噪聲的存在，使得聲納的識別過程變得極為困難。

毫無疑問，如果環(huán)境噪聲過大，聲納的識別難度就會急劇上升。所以，聲納系統(tǒng)性能的發(fā)揮不僅與本身硬件有著很大的關(guān)系，也與其工作環(huán)境有很大的關(guān)系。這樣就要求我們分析環(huán)境中噪聲的來源，并采用一定的手段來消除不相干的噪聲。

2 艦載聲納系統(tǒng)噪聲干擾運用分析方法

艦載聲納系統(tǒng)在運行過程中，艦船的主機(jī)、輔機(jī)、螺旋槳，聲納導(dǎo)流罩的渦流分界層壓力波動都會產(chǎn)生一定量的噪聲，要想分析噪聲過大的原因，我們必須搞清楚它的來源。艦載聲納系統(tǒng)噪聲干擾來源的分析方法主要有以下幾種。

2.1 利用艦載聲納系統(tǒng)本身進(jìn)行分析

在聲納系統(tǒng)正常工作時，我們可以采用這種分析方法，這是因為機(jī)器產(chǎn)生的噪聲是與其設(shè)備上的技術(shù)指標(biāo)相符合的。選定航行狀態(tài)之后，我們可以對噪聲干擾的電壓進(jìn)行測量，通過公式將其換算成聲壓，并對測得的結(jié)果進(jìn)行分析。在聲納系統(tǒng)的工作扇面，我們要對艦船此時狀態(tài)下的電平各弦角的分布進(jìn)行分析，并當(dāng)其相同之時，繪制電平弦角與航行速度之間的關(guān)系曲線。在不同的狀態(tài)下觀察艦船上的機(jī)械裝置、航行系統(tǒng)在不同的弦角之下電平數(shù)值的變化，同時，對電平數(shù)值變化與航行速度的關(guān)系繪制曲線圖。在單個螺旋槳工作的條件下繪制相同的關(guān)系曲線圖。在聲納換能器上要觀察干擾電平在不同航行狀態(tài)下的分布，并實時監(jiān)聽噪聲干擾源的噪聲特點，當(dāng)出現(xiàn)噪聲干擾電平弦角相同的情況時，要記錄艦船航行速度的變化，同時，記錄與之相對應(yīng)的電平數(shù)值的變化。在得到這些曲線圖之后，我們要觀察噪聲的其他特征或輔助特征，對這些特點綜合分析，比較各種關(guān)系曲線圖，最終將噪聲的干擾源確定下來。

2.2 利用譜線法進(jìn)行分析

譜線法可以用于單個噪聲源或多個噪聲源。在消失時對聲納系統(tǒng)導(dǎo)流罩內(nèi)的測試點進(jìn)行水聲干擾測量，同時，繪制干擾譜線，對其變化特征、譜線特征進(jìn)行全面、詳細(xì)的分析以及評估，從而確定干擾源。采用譜線法來輔助我們分析噪聲干擾源時，需要配備專業(yè)的測量設(shè)備，比如接收換能器、雙通道放大器、頻譜分析儀等，將這些設(shè)備安裝在艦船上才能夠進(jìn)行有效、詳細(xì)的分析。接受換能器的安裝可以選擇距離較遠(yuǎn)的點，其他裝置的安裝則以距離最適為原則。在測量完水聲干擾之后，要通過頻譜分析儀上的寬頻帶與窄頻帶對干擾譜線進(jìn)行分析處理，再將處理之后的結(jié)果換成電平后繪制電平譜線，噪聲源的確定就來源于對電平的分析。

2.3 利用調(diào)制特性法進(jìn)行分析

螺旋槳噪聲是否處于正常狀態(tài)是可以通過在正常噪聲背景下由調(diào)制特性法來判斷的。這種方法對噪聲來源的分析需要借助聲納系統(tǒng)，也需要專業(yè)的測量設(shè)備。聲納系統(tǒng)在接收到噪聲信號之后會自動在電話輸出端輸出信號，電平會自動接收聲納系統(tǒng)傳輸?shù)男盘枺⒃诩垘蠈ζ洳▌拥囊?guī)律、波動信號以及波形進(jìn)行記錄。將這個記錄結(jié)果與螺旋槳旋轉(zhuǎn)的頻率進(jìn)行比對，當(dāng)兩者的重合度達(dá)到一定高度之后，就可以確定螺旋槳確實存在噪聲干擾現(xiàn)象。之后就可以使用專業(yè)的設(shè)備對噪聲干擾的強(qiáng)度進(jìn)行分析，進(jìn)一步確定螺旋槳的噪聲干擾對艦船的具體影響。

3 預(yù)防艦載聲納系統(tǒng)噪聲干擾過大的方法

艦船在運行過程中各個組分產(chǎn)生的噪聲以及系統(tǒng)運行產(chǎn)生的噪聲是干擾聲納系統(tǒng)的主要因素，艦船的主機(jī)、輔機(jī)、螺旋槳、艦載系統(tǒng)裝置都會產(chǎn)生一定的噪聲。同時，導(dǎo)流罩中渦流分界層的壓力波動以及附近船體上產(chǎn)生的噪聲都是干擾聲納系統(tǒng)的噪聲來源。聲納系統(tǒng)在過大的噪聲環(huán)境下是無法正常工作的，這會直接影響到艦船的安全以及艦船本身的可持續(xù)使用性能。在這種情況下，我們就必須對可能的噪聲源采取一定的預(yù)防措施來防止噪聲源的干擾過于強(qiáng)烈。一般情況下，普通艦船要進(jìn)行定時保養(yǎng)，同時進(jìn)行塢修來預(yù)防噪聲源干擾。對于潛艇，導(dǎo)流罩內(nèi)的各種用電裝備的電纜以及設(shè)備的管路都要定期進(jìn)行檢查修復(fù)，上層建筑與指揮室之間的各種管道系統(tǒng)、墻壁建筑以及其中所包含的設(shè)備都要進(jìn)行定期檢測，對于各個設(shè)備的固定性也要進(jìn)行檢查。要保證圍壁門以及各個舵口門的完整性以及可使用性。排水孔板蓋的牢固性是必須確保的。除此之外，整個船體各個組份之間的固定性、牢固性都要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，對于聲納系統(tǒng)的各個設(shè)備以及系統(tǒng)的運作也要進(jìn)行定期的詳細(xì)檢查。對于水上艦船，聲納系統(tǒng)導(dǎo)流罩是否可以良好工作是十分重要的，因此，一定要對導(dǎo)流罩的連接性、密閉性進(jìn)行檢查。一定不能忽視螺旋槳的存在，因為它是主要的噪聲來源，一定要預(yù)防螺旋槳產(chǎn)生過大的噪聲。降噪裝置以及隔聲裝置也要進(jìn)行檢查，保證這些裝置性能良好。

4 結(jié)論

通過本文的一系列分析我們可以看到，艦船的很大一部分噪聲來源于本身的裝置。噪聲來源高出一定量后就會對聲納系統(tǒng)造成較大的影響，所以，我們一定不能忽視日常的檢查保養(yǎng)工作，只有把保養(yǎng)工作做好，并采取其他有效的預(yù)防措施，才能確保聲納系統(tǒng)的正常工作。

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.02.060

〔編輯：張思楠〕