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发信人: ersy (冬训结束，恢复中...), 信区: Green
标题: 现代核潜艇的安静化
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed Feb 27 13:42:04 2002) , 转信

　　在当前以水声为主要探测手段的情况下，影响核潜艇隐蔽性的最主要因素是核潜艇本
身的噪声水平。核潜艇的噪声一般分为辐射噪声和自噪声。前者是噪声源的外场效应，是
敌方被动声纳探测核潜艇方位和水中兵器跟踪起爆的信号源；后者是噪声源的一种内部效
应，是本艇水声器材的主要干扰源，对本艇声纳的正常工作和探测距离有很大的影响，并
影响艇内工作环境，不利艇员的身心健康。因此，多年来世界各海军大国都不遗余力地进
行核潜艇噪声的综合治理工作，力求在核潜艇的安静化方面取得突破性的进展。

　　目前在这方面处于领先地位的美国，已经把弹道导弹核潜艇的噪声源级从１９６０年
“乔治·华盛顿”级（ＧｅｏｒｇｅＷａｓｈｉｎｇｔｏｎ）的１５６分贝降到“俄亥俄
”级（Ｏｈｉｏ）的９５分贝；把攻击型核潜艇的噪声源级从６０年代初的“鲣鱼”级（
Ｓｋｉｐｊａｃｋ）的１６０分贝降到１９８５年“洛杉矶”级（ＬｏｓＡｎｇｅｌｅｓ
）的１１８分贝，在２０年内把核潜艇的噪声降低了约４０分贝。而新建的“海狼”级（
ＳｅａＷｏｌｆ）攻击核潜艇的噪声源级又进一步下降了１５分贝，达到９０～１００分
贝。这一量级已经低于海洋背景噪声，敌方的声纳将极难探测到潜艇。

　　前苏联６０年代Ｈ、Ｅ和Ｎ级核潜艇的噪声为１６０分贝左右；１９７５年，ＶⅠ
、ＶⅡ级核潜艇的噪声降到１５０分贝。此后，前苏联从ＶⅢ级核潜艇开始，抓紧了
核潜艇的噪声治理工作，率先在非耐压壳体外面敷设了消声瓦，使该艇的噪声降到１４０
分贝以下。进入８０年代以后，前苏联潜艇降噪技术有了突破性的进展，不仅掌握了美、
英等国的“减振筏座”技术，而且由于购买了西方的数控铣床，制造了低噪音螺旋桨，大
幅度降低了核潜艇噪声。到１９８５年左右，其Ｓ、Ｍ级攻击核潜艇的噪声已降到了１２
５～１３０分贝。而新建的“阿库拉”（Ａｋｕｌａ）级降到１１５～１２０分贝，大大
缩短了与美国的差距。

　　国外对核潜艇噪声的治理主要从噪声源的控制、噪声传播途径的控制两个方面着手，
注重对整个推进装置进行安静化改进。核潜艇的噪声源主要有三种：机械噪声、螺旋桨噪
声和水动力噪声。针对以上噪声源，目前各国从核潜艇的艇体外型、结构、动力设备选型
、减震消声手段等各个环节着手实施了一系列的减震降噪措施。

改进动力装置，控制机械噪声

　　机械噪声是艇内各种运动机械工作时产生的噪声，它们通过基座、马脚等与艇体连接
的部分将振动与噪声通过艇体传到水中辐射出去。核潜艇的机械噪声主要由以下几方面组
成：压水堆主冷却剂泵（简称主泵）的噪声、汽轮机齿轮减速装置的噪声以及其它辅机与
管路系统的噪声。

采用自然循环反应堆代替主泵，降低一回路噪声

　　主泵的作用是强制一回路的载热剂循环起来，将堆内核燃料所产生的热量及时带出，
通过热交换，变成冷却水再循环至堆内。主泵在运行时和冷却剂在回路中高速流动时，会
产生很大的噪声和振动并消耗１０％的总功率。自然循环降噪的原因在于反应堆裂变产生
的热量不依靠主泵强制循环导出，而是靠蒸汽发生器与反应堆之间的热中心位差、降低主
冷却剂系统阻力及热工安全准则允许的自然对流来完成的。这样不仅消除了主泵的噪声源
，提高了反应堆的安全性，而且还能节约反应堆的功率。

　　从７０年代开始，随着一体化压水堆装备核潜艇，核动力的自然循环能力有了很大的
提高。如法国的“红宝石”级（Ｒｕｂｉｓ）攻击型核潜艇的ＰＷＲＩＣＡＳ４８反应堆
，在主泵停止运行时，依靠自然循环仍能发出额定功率的３０％，使核潜艇可以８节的速
度安静地航行。

　　１９６４年，美国即在“一角鲸”级（Ｎａｒｗｈａｌ）攻击核潜艇上安装Ｓ５Ｇ自
然循环反应堆进行试验。“俄亥俄”级核潜艇上采用的Ｓ８Ｇ反应堆，在主泵停止运行后
，反应堆仍能发出额定功率的３０％。新建的“海狼”级核潜艇采用了Ｓ６Ｗ型自然循环
反应堆，无须使用主泵即可获得２０节的战术机动航速（低噪声最大航速）。

　　实践证明自然循环反应堆在中低速航行时，噪声比其它核潜艇明显降低。

改进减速齿轮装置或采用电力推进装置，降低减速齿轮装置噪声

　　以往核潜艇上几乎全部采用蒸汽轮机减速齿轮推进方式，蒸汽轮机的工作转速为６０
００～７０００转　分，而螺旋桨的最佳转速为２００～３００转　分。蒸汽轮机要带动
螺旋桨工作，必须在二者之间加一个大型的减速齿轮箱来进行变速。该齿轮箱工作时将产
生强噪声，是核潜艇的主要噪声源。主要是齿轮制造精度和装配质量不高造成的。为了降
低该装置的噪声，采取的措施有：

　　（１）改进齿轮的设计。如采用斜齿齿轮或人字形齿轮，在相似的工作条件下，斜齿
齿轮的噪声比直齿低约５分贝，而人字形齿轮比直齿低８～１０分贝。此外采取提高加工
精度和装配质量，选择性能优良的齿轮材料和润滑剂，合理设计齿间的余隙值，或将齿轮
装置密闭在隔声箱内等措施也会有效地降低齿轮传动时的噪声。

　　（２）全电力推进装置。利用汽轮发电机组驱动主推进电机来带动螺旋桨，取消主汽
轮机和齿轮减速装置，减少噪声源。美国曾于６０和７０年代分别建造了一艘电力推进的
攻击型核潜艇，使用证明降噪明显。但由于采用电力推进装置加大了动力装置的体积和重
量，导致航速下降太大，而没有发展下去。近年来美国已研制成功用于推进电机的高强度
轻质混合材料，在“海狼”级核潜艇上已采用了电力推进装置。法国７０年代开始采用电
力推进技术，其“红宝石”级核潜艇采用了２台汽轮发电机组，１台主推进电动机，轴功
率６４００马力，最大航速可达２５节，具有良好的安静性。

积极采用减振隔声技术

　　通过机械绝缘和减振的方法，来减小振动机械向艇体传送能量。美国在６０年代就开
始研究推进系统的整体减振降噪技术，即减振筏座。它把整个推进系统的设备都安装在高
效能减振基座上。重要的主机、辅机等机械采用了整体双层减振筏座，对振动较大的设备
采用缓冲振动的覆盖层和空气夹层等。对管路系统采用尽可能多的弹性连接管与艇体相连
；对流体作用强烈的管路采用降低流速、局部管路采用阻尼软管和加消音器的方法，来减
少流体冲击振动和隔绝振动传到艇体上。通过采取以上措施，美国核潜艇推进系统的噪声
级因此下降了１５～２０分贝，英国建造的“勇士”级（Ｖａｌｉａｎｔ）和“特拉法尔
加”级（Ｔｒａｆａｌｇａｒ）核潜艇均采用了这一技术，降噪效果十分明显。原苏联在
７０年代后期掌握了这项技术，使核潜艇噪声降低了２０分贝左右。

改进螺旋桨设计或采用喷水推进装置，降低螺旋桨噪声

　　螺旋桨噪声产生的原因十分复杂，根据其产生的原因不同，一般分为：空泡噪声、叶
频噪声、谐鸣噪声、激振噪声等。为了降低螺旋桨的噪声，各国研究者们进行了大量的工
作，先后研制出双反转螺旋桨、七叶大侧斜螺旋桨、高阻尼材料螺旋桨等。这些螺旋桨在
不同程度上改善了桨叶处的水流和压力状态，减少了螺旋桨的振动和噪声，获得了广泛地
应用。另外把螺旋桨的桨叶边缘修成特别形状来减少谐鸣噪声，也是行之有效的方法。从
６０年代开始国外又发展了一种喷水推进装置。该装置包括一个作为转子在导管内低速转
动的多叶片大螺旋桨，导管前方有一圈固定的导向叶片作为定子来平顺伴流，并可减少推
力轴承上的负荷。这种推进器既能改变螺旋桨叶片的压力分布，消除可能的叶频噪声，导
管还可以屏蔽螺旋桨噪声辐射。１９８３年英国在“特拉法尔加”级核潜艇上首先采用了
这种推进装置，降噪效果相当明显，低于常规潜艇电力推进时的噪声级。美新建的“海狼
”级也采用了这种推进装置。

改进潜艇外形设计，降低水动力噪声

　　现代核潜艇的外表面设计得十分光滑很少有突出体暴露。艇体与指挥台围壳的开孔数
量降到最少，大的开孔均设计了活动盖板，可自动开启和关闭，有效地解决了上层建筑流
水孔及其噪音问题。美国的“海狼”级核潜艇关闭活动盖板后的艇体从外观上几乎看不到
开孔；指挥台围壳和艇体的交接处采用了弧形圆滑过渡，减少了围壳与艇体间流体的干扰
，降低了阻力和水动力噪声。

敷设消声瓦，控制噪声的传播

　　现代核潜艇的外部都敷设了一层厚厚的阻尼吸声橡胶（又称消声瓦），既能吸收敌方
主动声纳的探测回波，又可隔绝本艇噪声向水中传播。其结构为两层，外层为实心固体，
内层设置了各种尺寸的尖劈和其它形状的孔洞，能针对敌方声纳系统工作的频率，降低敌
方声纳系统和自导鱼雷发现潜艇的能力。前苏联的Ｓ、Ｍ和“阿库拉”级攻击核潜艇敷设
消声瓦后使本艇噪声降低１５分贝以上，降低敌声纳作用距离５０～７０％。现俄罗斯核
潜艇上也敷设了消声瓦。英国的“快速”级（Ｓｗｉｆｔｓｕｒｅ）和“特拉法尔加”级
核潜艇上均敷设了消声瓦。美国“洛杉矶”级从第２０艘“圣胡安”号（ＳａｎＪｕａｎ
）开始，加装了类似的泡沫橡胶消声瓦。

积极采用隔声消声技术，降低内部噪声

　　在核潜艇的壳体内部和舱壁上大量地敷设吸声材料，并在噪声的设备上加装隔声罩、
消音器和设立隔声室，可大幅度降低内部噪声。英国“特拉法尔加”级以及美国“洛杉矶
”级和“海狼”级还在空调系统和空气噪声较大的舱室采用了新型有源主动消声技术。该
技术的主要原理是根据本艇空气噪声的频谱特性，发出与原空气噪声振幅相同但相位相反
的音响，来抵消原来的空气噪声，对核潜艇通风管道的低频噪声和舱室空气噪声降噪效果
明显。

　　除采取以上安静化手段外，为了减少艇体结构震颤所形成的噪声，在核潜艇设计时，
所有的构件都需在实验室经过反复的结构和激振实验，以免产生局部振动和总振动。

　　可以预料，随着减振降噪技术的不断发展，未来核潜艇必然会进一步地趋向安静化，
也促使探测核潜艇的手段向非声化发展。

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※ 来源:．哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.228.124]

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