engineering-design-and-analysis
ההשפעה של עיצוב Thruster על החתימה האקראית של תת-הצוללות
Table of Contents
הדחף האסטרטגי של הדחף השקט
בלוחמה תת-ימית, ההבדל בין הישרדות לבין השמדה לעתים קרובות יורד למדד אחד: רעשים: החתימה האקוסיסטית של צוללת היא סכום כל הצלילים שהיא קורנת למים, ועיצוב דחף הוא ככל הנראה המהנדסים המשתנים ביותר השולטים.הנויונר המודרני משקיע מיליארדים בצמצום המניעה והרעש המניע מפני שהפחתה של הפחתת הפחתת הניבל יכולה לתרגם ישירות לתועלת טקטית – אפשר לזהות צוללת בסיסית, מדוע היא עדיין לא פעם אחת, אם היא עדיין לא פעם אחת, כך שעדיין לא תחשוף את הגלקסיות החומריות, כך שעדיין לא תחשוף את הגורמות לדגימה, כיצד היא זו, כיצד היא עדיין לא פחות מדגימה את הגלקסיות הגורמות לדגימהות את הגורמות לדגימהות של הגורמות לנשיקה הגורמות לנשיקה לחומרים לחיקוי לנשיקה לחומרים של העוצמתיות של הגלקסיות הגלקסיות העוצמתיות של העוצמתיות של העוצמתיות של העוצמתיות של העוצמתיות והאנטית של הגלקסיות העוצמתיות של הגלקסיות הגלקסיות העוצמתיות של הגורמות לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי לחיקוי של העוצמתיות של העוצמתיות של העוצמתיות והאנטי-ה
הבנת חתימות אקוסטיות ב- Naval Domain
חתימה אקוסטית אינה קול יחיד אלא פליטה מורכבת ורב-תכליתית.הוא מקורו משלושה מקורות עיקריים: מכונות (engines, משאבות, גנרטורים), זרימה הידרודינמית (האינטראקציה בין רבי/תסטר עם מים), ו רטט מועבר דרך המבנה.עבור צוללת שפועלת בעומק סיור, רעשים מעוגנת לעתים קרובות שולטים בספקטרום האקוסיבי מתחת ל- kHz אחד - את התדר המשמש ביותר עבור מערכות הפעלה פסיבית בלבד, רק לרעש, לא ניתן לחסל אותו באופן ישיר, רק למתח, רק למתח, רק למתח, כלומר, רק למתח, רק למתח, רק למתח, למתח, למתח, למתח, למתחם של רעשים, רק למתח, רק למתח, למתח, רק למתח, למתח, למתחילים, למתחילים, למתחילים, למתחילים, רק למתחילים, למתחילים, לא ניתן למחוק את הדחף חזק יותר, רק למתחם של רעשים, רק במתחילים, לא ניתן למחוק את הדחף, רק למתחילים, רק למתחילים, רק למתחילים, רק למתחילים, רק למתחילים, רק למתחילים, רק למתחילים, רק למתחילים
מפעילי סונר מסווגים מגעים על ידי טביעת האצבע האקוסית שלהם.צוללת עם מהירות שיא של משיכה גבוהה, חומרים ממוחזרים היטב, וגיאומטריה להב מותאם אישית עשויים להופיע מעט יותר מאשר רעש רקע עד שהוא פועל באופן אגרסיבי. versely, דחף מעוצב גרוע מייצר קווי טונאליים נפרדים ורעש פס רחב שניתן לעקוב בטווח הארוך.
הפיזיקה של הקפאה והרעש
קוויטציה היא היווצרות והתמוטטות של בועות ריקות באזורים נמוכים מדכאים ליד להבים דחף.כאשר בועות מתמוטטות, הם מייצרים גלי הלם המייצרים צליל סדקים אופייני - לעתים קרובות החלק הזיהוי ביותר של חתימת הצוללת.מהירות שבה דחף חייב לסובב כדי לגרום ל cavitation נקרא מהירות ה cavitation. מטה זה, הכלי הוא שקט יחסית; לכן, כלומר, מוקדם יותר, מלמטה, מלמטה, מלמטה, זה בדרך כלל, מזרז למהנדסים מתקדמים, כדי למנוע את המהירות הגבוהה ביותר, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף קדימה, כדי לגרום כיעדיפה יותר ויותר, כדי לדחוף את הספייקר גבוה יותר לספייקרים מתקדמים יותר, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף את הספייקרים, כדי לדחוף קדימה, כדי לגרום כיעדיפה, כדי לגרום כיעדיפה, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף קדימה, כדי לדחוף קדימה, כדי להשייטבייטבייטבייטבייטבייטבורד, בדרך כלל, בדרך כלל, כדי למשוך את המהירות הגבוהה ביותר, כדי לדחוף קדימה, כדי למשוך את הספייקרים, כדי
עיצוב Foundational Thruster: קבוע, מכוונן, וידויים חשמליים
המאמר המקורי פרסם שלושה סוגי דחף, אך בדיקה עמוקה יותר מגלה נוף מנומנם יותר.למטה אנו מרחיבים כל קטגוריה עם שינויים תפעוליים והשלכות רעש.
תגית: Thrusters
בדחף קבוע של פיץ', זווית הלהב היא קבועה.פשטות זו משמעה פחות חלקים נעים, תחזוקה נמוכה יותר, ומבנה חזק שיכול לעמוד בעומסי הלם.עם זאת, הגיאומטריה הקבועה היא פשרה בין יעילות מהירה נמוכה (אשר דורש סטון קורקטה) ויעילות מהירה גבוהה (אשר דורש סט דק יותר) עונש אקוסטי הוא עדין אבל אמיתי: תפעול רחוק מן העיצוב עלייה ודרישות דלקתיות מתוחכמות יותר, ולכן הם פחות מעצימות, ולכן הם פחות מעצימות יותר ויותר, אם כן, ירידה מהירה יותר ויותר, ירידה מהירה יותר ויותר, ירידה נמוכה יותר ויותר, אם כן, ירידה מהירה יותר ויותר, ירידה של צוללות.
המונחים: pitch Thrusters
מכוונן (או ניתן לשלוט) דוחקים מאפשר זווית של כל להב להשתנות בעוד הפיר מסתובב במהירות קבועה.זה נותן לצוללת את היכולת לייעל טעינת להב עבור כל מצב הפעלה, ביעילות להפחית את הסיכון של קוויטציה בטווח המהירות המלא.העונש הוא מורכבות מכנית - שינוי מנגנונים דורש פעולות הידראוליות או מנועים חשמליים בתוך הרכז, אשר מציג מקורות רעש משלהם, מעוצב כדי למנוע שימוש מנגנונים מתואם סטנדרטיים של ניקוי מנגנונים מקודמים מתקדמים.
Electric Thrusters and Integrated Motor Propulsors
דחף חשמלי מפוצץ את המעבורת הראשית (המנוע או טורבינות) מן הפיר המדחף.במקום, מנוע חשמלי גדול מניע את הדחף ישירות, בעוד העובר הראשי פועל גנרטור במהירות קבועה, אופטימלית זה מבטל את הצורך בתיבת הילוכים - מקור עיקרי של רעש ורטיוטציה חשמליים (בנוסף, מנוע יכול להיות רכוב על תמיכה חוזרת ונשלט עם משתנה כי דחף קבוע של צוללת גרעינית הוא כזה יכול להיות פעיל באופן משמעותי כדי להפעיל לחץ אווירי לחץ אווירי לחץ אווירי לחץ אווירי כזה באופן משמעותי).
Propulsor Geometry: Beyond Conventional Propellers
בעוד שהמאמר המקורי התמקד בנאמנות המגרש, החתימה האקוסיסטית מושפעת בדיוק מהצורה של להבים והמבנה שמסביב.שלושה מושגים מתקדמים יש עיצוב דחף צוללות בצורת מחדש.
« « « « « ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
להב נפוח מעוקל לאחור יחסית לכיוון הסיבוב. Skew מפיץ את הדחף מכל להב לאורך תקופה ארוכה יותר, צמצום הדופקים הלחץ שיוצר רעש. Rake - הטיה של הלהב בכיוון האקסקלי - נוסף מקטין טיפ vortex כוח. צוללות מודרני לעתים קרובות תכונה גבוה (עד 45 מעלות) ומהווה משיכה משמעותית כמו קו הגנה ראשונה, עם זאת, מזרז כוח צוללות מודרני, לעומת זאת, הוא לעתים קרובות מסבך.
המונחים: Jet Propulsors
במקום דחף פתוח, משאבה-ג'ט מרעיש את הרקטור בדוכס.הדוכס מאפשר לטיפים להב לרוץ עם ניקוי מבוקר, צמצום הטור vortexvitation.הממריץ וואן במורד הזרם החלק נוסף את הזרם ולהחלים אנרגיה רוטאלית.
דיקור (Azipods)
נקבוביות Azimuthing מציבות את המנוע החשמלי ואת הדחף בGondola מפלט שניתן לסובב 360 מעלות, בעוד שנטומנט מונק הוא נפוץ על ספינות פני השטח, יישומים צוללות מוגבלים בשל חדירה מבנית גדולה הנדרשת עבור הגדלה.עם זאת, עיצובים ניסיוניים הראו כי דחף פוד מבטל קווים ארוכים, צמצום רעש קורני מדרים ופירים יכול להיות מטופל על ידי תאים נמוכים (אובקים) עם סוללות איטיות.
מנגנונים מפורטים של דור רעש
כדי להעריך כיצד עיצוב דחף משפיע על החתימה האקוסיסטית, עליך להבין את הפיזיקה ברמת הלהב.ארבע מנגנונים שולטים.
צוק OUT
בעוד המים זורמים מעל פני השטח הלהב, שכבת גבול סוערת מתפתחת.האינטראקציה של הזעזוע הזה עם קצה השביל מייצרת רעש פס רחב. Sharp Trailing הקצוות להגדיל את הרעש, כך מעצבים לעתים קרובות בוטה או serrate את קצה כדי לשבור את הסגניתוב של מערבולת vultexding. Computational נוזל דינמיקת נוזלי (CFD) עכשיו לחזות רעש עם דיוק גבוה, המאפשר למהנדסים מינימליים לצורה אקוסטית.
טיפ וורטקס Cavitation
בקצה הלהב, מים בלחץ גבוה על הפנים של הלהב מתסולקים מעל הקצה לתוך האזור התחתון מדכא על הגב, להרכיב מערבולת.אם הלחץ הליבה של מערבול טיפות מתחת לחץ vapor לחץ, cavitation מתחיל. טיפ vortexation הוא לעתים קרובות הסוג הראשון של cavitation להופיע כמו מהירות.
Hub Vortex ו- Hub Cavitation
מים זורמים מעבר לרכז יכול גם ליצור מערבול, במיוחד אם המרכז הוא בוטה או יש שלבים. Hub מערבולת cavitation מייצרת רעש נמוך ⁇ שיכול להפיץ מרחקים ארוכים.מעצבים עכשיו להשתמש ברכזות מרופפות בהדרגה את הזרם מן להבים עם זה של הגוף הראשי.
שירים להורדה
תופעה שבה הלהב עצמו רוטט בהערצה עם הזחלות, ומייצרת טון טהור כמו דיו כוונון כוונון.זה קורה כאשר תדירות השופכת של הלהב תואמת את התדר הטבעי של הלהב.חומרים לחות וגיאומטריה להב - כגון הוספת חתך קטן או שינוי עובי השביל - יכול לחסל שירה.
תוצאות חיפוש ו- Acoustic Damping
הבחירה של חומר עבור להבים דחף משפיע ישירות על רמות הרעש. ⁇ ברונזה מסורתית (מונונזה ניקל מנגן) מציעים התנגדות קורוזיה טובה ולחות מתון.עם זאת, חומרים מורכבים חדשים יותר - פחמן-פיבר מחזק פולימרים (CFRP) עם שכבות בולטות - לספק לחות גבוהה בהרבה של רטטים מבניים.
גישה נוספת משתמשת סגסוגת בצורת-זיכרון (SMAs) כדי לשנות באופן פעיל את צורת הלהב בתגובה לתנאי זרימה, אופטימיזציה של הלהב טעינה על זבוב. בעוד עדיין ניסיוני, SMAs יכול לאפשר דחף יחיד לפעול ביעילות על פני טווח מהירות רחב ללא המורכבות המכנית של סט מותאם. מחקרים אחרים חוקר את השימוש של elastomers מגנטיים עבור הליבה, אשר יכול להשתנות ביעילות על פני טווח מגנטי כדי להתאים את התכונות.
טכנולוגיות חדשניות Noise Reduction Technologies
המאמר הזכיר ביטול רעש פעיל ועיצובים ביומטיים.כאן אנו מספקים מבט מפורט יותר על גישות אלה וגישות חדשניות אחרות.
ביטול רעש פעיל (ANC) עבור מערכות ההנעה
ANC מסורתי משתמש רמקולים כדי לבטל רעש, אבל מתחת למים זה הופך לא מעשי בתדרים נמוכים. במקום זאת, מעצבי הספינה משתמשים בשליטה פעילה ברטט: קדרממטרים על מוקד ההזנת מוקד הדחף אותות כדי לפעולת כי ליישם נגד-הכיבוי בשורשי הלהב.זה יכול לבטל את רכיבי הרעש המלאים במקור שלהם.החיל הים המלכותי והצי האמריקני בחנו מערכות פעילות על מנת להתאים כלי רכב בצורת מערכת גמישה עם אפקט מערכת ההפעלה (PTL) עם אפקט ה-מערכת יעילה יותר) עם אפקט של מערכת הפעלה (אוקס).
ארכיון תגים: Thruster Blades
דולפינים ולווייתנים מייצרים תנוחה מינימלית בשל העור התואם שלהם ופלועים גמישים. biomimetic דחף לחקות תכונות אלה באמצעות שבילים גמישים, ⁇ מוביל הקצוות, ואת משטח rablets כי להפחית את גרר. חוקרים באוניברסיטת סאות'המפטון פיתח מדחף אבטיפוס עם צינורות (bus) על הקצוות המובילים, בהשראת לווייתנים לחמדומים אלה יכול להפחית את הציפויחות אנרגיה באופן דומה.
Supercaviting and Partial Cavity Thrusters
גישה מנוגדת לכאורה: במקום להימנע מזיקוקציה, כמה דחףים מעודדים בכוונה חלל יציב, מבוקר שמקיפים את הלהב כולו.בעיצובים סופר-קוויטינג, בועה גז מחלחלת ללהב, להפחית באופן דרסטי את החיכוך גרר.הרעש מן העקרב עצמו נמוך יותר מאשר זה מהתמוטטות לסירוגין.
תוצאות חיפוש עבור בקרת חתימה אקוסטית
ההשפעה המצטברת של בחירת עיצוב דחף היא לא רק אקדמית; היא מכתיבת תוצאות טקטיות.צוללת עם דחף נמוך-נוז יכול להפעיל את מערכת ההנעה שלה ב RPM גבוה יותר ללא משיכה, המאפשרת מעבר מהיר יותר תוך השארת בלתי-מעורחת.זה מרחיב את המעטפה המבצעית ומפחית את הצורך בטקטיקות קידוד-ד-דפטפטפטפטפטפט.
נאמנויות גם מחשיבות את החתימה האקוסית בעת בחירת מסלולי סיור.סובמרינים עם דחף שקט יותר יכולים לגשת למים או לאזורים רדודים עם הידרוגרפיה מאתגרת ללא חשש לגילוי אקוסטי.היכולת ליישב בשקט ליד נמלי אויב או לאורך נתיבי המשלוח קשורה ישירות לתכנון של המדחף או המשאבה-ג'ט. במלחמה נגד לוחמה אנטי-סובנית, הספינה הראשונה כדי לזהות לעתים קרובות מנצחת, צמצום רעש של אחת המטרות ההנדסיות הגבוהות ביותר.
אתר אינטרנט: Seawolf-Class Pump-Jet
הצוללות של חיל הים האמריקאי (SSN-21) היו הראשונים שהשתמשו ב-Apachet propulsor בצוללת לחימה.The Pump-jet אפשרו ל- Seawolf להשיג מהירויות מעל 35 קשרים תוך שמירה על ספירה אקוסטית שלא תואמת על ידי סירות לוס אנג'לס לשעבר עם מניעים פתוחים.
כיוונים עתידיים: החל מיעילות של משבר
במבט קדימה, עיצוב דחף לצוללות מתמזג עם בינה מלאכותית וייצור מתקדם.ייצור Additive (3D הדפסה) מאפשר יצירת מעברים פנימיים מורכבים ומבנים לטאיים אשר להפחית משקל ולשפר את האלגוריתמים המונעים על ידי AI יכול לחקור אלפי צורות להב נגד מטרות מרובות-אובייקטיביות: להפחית רעש, להגביר את הלחץ, ולשמור על חוזק.
גבול נוסף הוא השילוב של הדחף עם בקרת שכבת הגבול של השאול.על ידי שימוש במכשולים או מפוצץ חריצים על ההילה לפני הדחף, את הזעזועים הזורם ניתן להפחית, ישירות רעש.זה עדיין מושג בקנה מידה מעבדה אבל מציע הזמנות של הפחתה של רעש מודע אם הוא מופעל לתוך כלי שיט מלא.
מסקנה
החתימה האקוסית של צוללת היא תוצר של הנדסה זהירה על פני אינספור דיסציפלינות, אבל הדחף נשאר האלמנט הדומיננטי ביותר ואת האלמנט בעל השליטה ביותר.מבחירה הבסיסית של סט קבוע מול קבוע, לגיאומטריה מתוחכמת של להבים ושמיכות דלות-המשאבות ביותר, לשימוש בחומרים מתקדמים וביטול פעיל, כל משקל תכנון נושא במשוואה של בני, כמו פעולות ימיות יותר, אך לא יכול רק לזרז את הצוללת הנוכחית, רק לגרור את הצוללת, אך ורק לזרז את ההשפעה הצוללת, אך ורק לאחר מכן, לא יכול לזרז את הצוללת הנוכחית, רק למרדף רגישה, רק צוללות, רק צוללות, הוא רק צוללות, הוא רק צוללות.
(ב) ◄ .
- (ב) ,0 ,Naval Technology: Seawolf-Class Submarine Specifications
- [01:0] ,9] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇