Понятие о физических полях корабля

Физическим полем корабля (ФПК) называют область воздушной или водной среды, в пределах которой происходят изменения характеристик состояния среды, вызванные кораблем.

Физические поля корабля широко используют в неконтактных системах морского оружия. В настоящее время выявлено более 30 физических полей корабля, однако степень их использования неодинакова. Наиболее широкое применение нашли следующие физические поля: акустическое, магнитное, электромагнитное, электрическое, гидродинамическое, тепловое. Эти поля используются для поиска и обнаружения кораблей, наведения на них боевых средств (мин, торпед, ракет), а также в системах их неконтактных взрывателей.

Акустическим полем корабля называется область пространства, в пределах которой обнаруживаются изменения природного акустического поля, обусловленные излучением корабля или отражением звуковой энергии его корпусом.

Движущийся корабль является источником самых разнообразных по значению и характеру акустических колебаний, совокупное действие которых создает в окружающей водной среде достаточно интенсивный подводный шум в диапазоне от инфра- до ультразвуковых частот - первичного акустическое поле корабля. Характер его излучения и распространения определяются водоизмещением, обводами (обтекаемостью формы) корпуса и скоростью хода корабля, типом главных и вспомогательных механизмов. Основным источником подводного шума являются гребные винты

Поток веды при обтекании корпуса определяет гидродинамическую составляющую акустического поля. Главные и вспомогательные механизмы корабля определяют вибрационную составляющую, гребные винти -кавитационную (кавитация на гребном винте - это образование на его быстро вращающихся лопастях в водной среде разряженных газовых полостей, последующее сжатие которых резко увеличивает шумность).

Корпус корабля способен отражать акустические волны, излученные посторонним источником. Отражаясь от корпуса, они становятся вторичным акустическим полем корабля и,могут быть зарегистрированы приемным устройством. Использование вторичного акустического поля позволяет не только определить направление на корабль, но и дистанцию до него путем замера времени прохождения сигнала (скорость звука в воде составляет 1500 м/с).

Главными направлениями уменьшения акустического поля корабля являются: снижение шума гребных винтов (подбором форм лопастей, частоты вращения винта, увеличением числа лопастей), снижение шумности механизмов и корпуса (звукоизолирующая амортизация, акустические покрытия, звукопоглощающие фундаменты).

Магнитным полем корабля называется область пространства, в пределах которой обнаруживаются изменения магнитного поля Земли, обусловленные присутствием корабля (Рис. 1.1).

Магнитное поле корабля образуется как результирующее от наложения нескольких полей: постоянного (статического) и индуктивного (динамического) намагничивания.

Постоянное намагничивание приобретается кораблем под действием земного магнитного поля, главным образом в период постройки, и зависит:

- от расположения корабля относительно направления и величины линий напряженности магнитного поля Земли в месте постройки;

- магнитных свойств материалов, из которых строится корабль (остаточная намагниченность);

- соотношения главных размерений корабля, распределения и форм железных масс на корабле;

- технологий постройки корабля (количества клепаных и сварных соединений).

Для кораблей, построенных целиком из ферромагнитных материалов, периодически осуществляется контроль уровня их магнитного поля и при превышении допустимого уровня проводится размагничивание корабля. Существует безобмоточное и обмоточное размагничивание. Первое реализуется с помощью специальных судов или на станциях безобмоточного размагничивания, второе предусматривает наличие на самом корабле стационарных обметок (кабелей) и специальных генераторов постоянного Тока, которые вместе с аппаратурой управления и контроля составляют размагничивающее устройство корабля.

Электромагнитным полем корабля называется поле переменных по времени электрических токов, создаваемых кораблем в окружающем пространство. Основными источниками электромагнитного поля корабля являются: переменные гальванические токи в цепи "гребной винт - корпус", вибрация ферромагнитных масс корпусе в магнитном поле Земли, работа корабельного электрооборудования. Электромагнитное поле имеет четко выраженный максимум в районе гребных винтов, а на расстоянии в несколько десятков метров от корпуса практически затухает.

Электромагнитная защита корабля возможна за счет.выбора не­металлического материала для гребных винтов: применения для них не электропроводных покрытий, применения на валопроводе контактно-щёточных устройств, шунтирующих переменное сопротивление масляного зазора в подшипниках; поддержания сопротивления изоляции вала от корпуса в пределах установленных норм. На кораблях с немагнитными и маломагнитными корпусами основное внимание уделяется вопросам снижения электромагнитного поля элементов электрооборудования.

Электрическое поле корабля обусловлено электрохимическими процессами, протекающими в подводной части корпуса (рис.1.2). Обычно корпус выполняется из стали, а винты и донная арматура из бронзы или латуни, обтекатели гидроакустических станций - из нержавеющей стали, протекторы коррозии - из цинка. В результате в подводной части корабля образуются гальванические пары и морской воде, как в электролите, возникают стационарные электрические токи. Эти токи между элементами корпуса с разными электрическими потенциалами образуют электрическое поле корабля.

Уменьшение уровня электрического поля корабля достигается изоляцией корпуса от морской воды с помощью окраски или использования защитных покрытий: разрывом металлического контакта между отдельными частями корабельных конструкций при помощи электроизоляционных фланцев и Прокладок; заменой отдельных деталей корабельных систем из разнородных материалов на пластмассовые изделия, облицовкой корабельных валов электроизоляционными покрытиями.

Рис.1.3. Проходная характеристика гидродинамического поля корабля

Возникновение гидродинамического поле связано с движением корабля. При этом происходит изменение гидростатического давления воды под корпусом корабля (рис. 1.3). В районе оконечностей образуются зоны повышенного давления, а в средней части по длине корпуса - область пониженного давления.

До настоящего времени эффективных средств гидродинамической защиты корабля не создано. Некоторое снижение гидродинамического поля может быть достигнуто выбором оптимального водоизмещения корабля и формы его корпуса. Тактическим приемом защиты корабля является выбор безопасной скорости хода. Безопасной является такая скорость, при которой либо величина понижения давления под кораблём не превысит установленного порога срабатывания взрывателя мины, либо время воздействия на взрыватель области пониженного давления окажется меньше, чем установлено во взрывателе.

Тепловое поле корабля возникает при излучении кораблем инфракрасных лучей. Наиболее мощными источниками излучения являются дымовые трубы и газовые факелы от корабельной энергетической установки; корпус и надстройки в районе машинного отделения; факелы огня при артиллерийской стрельбе и запуске ракет. Тепловое поле позволяет обнаружить корабль на достаточно большом расстоянии с помощью инфракрасной аппаратуры.

Снижение интенсивности теплового излучения достигается специальными конструктивными мероприятиями. К ним относится: охлаждение дымовых труб и газового факела за счет увеличения скорости истечения газов: создание кожухов вокруг дымовых труб, в которых.происходит смешение холодного окружающего воздуха с отработанными газами: предварительное охлаждение отработанных газов. На некоторых кораблях осуществляется выхлоп отработанных газов в воду.