Thruster Design'ın Submarines Akustik Signature'teki Etkisi

Sessiz Propulsion'in Stratejik Imperative of Silent Propulsion

Sualtı Savaşında, hayatta kalma ve yok edici arasındaki fark genellikle tek bir metrike indirgeniyor: gürültü. Bir denizaltının akustik imzası, kendisini tespit etmeden önce tüm seslerin miktarında yankılanıyor ve iter tasarımı muhtemelen en kritik değişken mühendisler kontrolü. Modern navie teknolojileri, havaliman ve iterinasyonunu azaltmak için milyarlarca yatırım yapıyor çünkü bu mühendislik seçimleri doğrudan taktik bir avantaja çevirebiliyor - bir denizaltıyı tespit etmeden önce algılamak için bir denizaltıya bırakıyor.

Gemi Domaininde Akustik İmzaları Anlamak

Akustik imza tek bir ses değil, karmaşık, çok frekanslı emisyon. Üç birincil kaynaktan kaynaklanmıştır: makine (mühendisler, pompalar, jeneratörler), Hidrodinamik akış (propeller/truster etkileşimi ile tamamen ortadan kaldırılabilir; sadece geçiş derinliğinde çalışan bir denizaltı için, iter-profilli gürültü genellikle aşağıdaki akustik spektruma hükmedebilir - en çok kullanılan frekans grubu.

Sonar operatörleri akustik parmak izlerinin iletişimlerini sınıflandırmak. Yüksek bir kalibreli hız, iyi niyetli malzemeler ve optimize edilmiş bir bıçak geometrisi, agresif bir şekilde hareket edene kadar arka plandan daha az görünür. Conversely, kötü tasarlanmış bir iter uzun menzilde takip edilebilir farklı tonal çizgiler ve geniş bant gürültüsü üretir.

Cavitation ve Gürültü Fiziği

Cavitation, bir denizaltının imzasının en belirgin parçası olan şok dalgalarının oluşumu ve çökmesi, genellikle dikkatli bir şekilde yükleme ve gelişmiş yüzeyin bittiği hıza doğru dönmesi gerekir.Bu eşiğin altında, geminin nispeten sessiz olduğu şok dalgaları üretiyorlar; bunun üzerinde, algılama risk artışları.

Foundational Thruster Design: Sabit, Atıcı ve Elektrikli Yapılar

Orijinal makale üç iter türü listeledi, ancak daha derin bir inceleme daha çıplak bir manzara ortaya koyuyor. Aşağıda her kategoriyi operasyonel ticaret ve gürültü etkileri ile genişletiyoruz.

Sabit-Pitch Thrusters

Sabit bir itkide, bıçak açısı sabittir. Bu basitlik daha az hareketli parçalar, daha düşük bakım ve şok yüklerine dayanabilecek sağlam bir yapıdır. Ancak sabit geometri güçleri düşük hızlı verimlilik (bu nedenle koarseler) ve yüksek hızlı bir verimlilik (bu da iyi bir şekilde) ile sınırlıdır.

Atıcı-Pitch Thrusters

Atıcı (veya kontrol edilebilir) perdeler, her bıçağın açısını sürekli bir hızda değiştirip değiştirebilmelerine izin verir.Bu, yüksek frekanslı dişlilerin aktarımını önleyecek şekilde, sabit devredeki hidrolik hareketleyici veya elektrikli motorlar gerektirir.

Elektrikli Thrusters ve Entegre Motor Perulsors

Elektrikli iterler, sabit, optimal bir hızda jeneratörü çalıştırırken, Alman Type 212 ve İsveç Gotland sınıfı gibi, elektrik harmonikleri bastıran büyük bir elektrik tahrik sistemiyle kontrol edilebilir. Sonuç, sabit, optimal bir hızda jeneratörü çalıştırabilecektir.Bu, birçok modern olmayan denizaltı için ihtiyaç ortadan kaldırır.

Gelişmiş Perulsor Geometry: Konvansiyonel Perellers

Orijinal makale, değişkenlik üzerine yoğunlaşırken, akustik imza sadece bıçakların ve çevre yapısının şeklinden etkileniyor. Üç gelişmiş konsept yeniden şekillendirilmiş denizaltı iter tasarımına sahiptir.

Skewed ve Raked Blades

Bir bıçak eğrileri geri dönüş yolunda geri dönüyor. Skew, her bıçaktan daha uzun bir süre boyunca dürtüyü yayıyor, gürültü üreten baskı pullarını azaltır. Rake - bıçakların aksi yönde eğimini azaltır - yüksek vortex güçlerini azaltır. Modern denizaltı pervaneleri genellikle yüksek skevuşturuyor (45 dereceye kadar) ve önemli bir savunma hattı olarak kilo verme.

Pump-Jet Propulsors

Açık bir pervane yerine, bir pompa-jet, rotoru bir dükte sildirmek yerine. duct, bıçak ipuçlarını kontrollü bir şekilde çalıştırmaya, vortex cavitasyonunu azaltmaya olanak sağlar.The speed, a flat the flow and recoveryal energy Pump-jets are important poducters at typical devriye hızları and are now standard on the Virginia-class and Seawolf-class denizaltıları.

Padded Propulsion (Azipods)

Azimuthing pods, elektrik motoru ve iter'i 360 derece döndürebilecek bir akıtlı bir uç hattında konumlandırırken, yüzey gemilerinde sıkıştırılmış proksiyon yaygın olsa da, denizaltı uygulamaları montaj tabakaları için gerekli olan büyük yapısal penetrasyon nedeniyle sınırlıdır.

Gürültü Nesilleri

Mekanik tasarımın akustik imzasını nasıl etkilediğine dikkat etmek için, bir bıçak seviyesindeki fiziği anlamalıdır.Dörtüncü mekanizmalar hükmedmiştir.

Trailing Edge Gürültü

Su bıçak yüzeyinden geçerken, bir türk sınır tabakası gelişir.Bu tür akışların izi ile etkileşimi geniş bantlı gürültü üretir. Sharp izing kenarlar gürültüyü arttırır, bu yüzden tasarımcılar genellikle pusulaları kırarak kenarları sokar veya avrate. C ⁇ sıvı dinamikleri (CFD) modelleri şimdi yüksek doğrulukla izleyerek, mühendislere en az akustik emisyon için bıçağı şekillendirme izin verir.

Tip Vortex Cavitation

Bıçak ipucunda, bıçaklamanın kenar üzerindeki yüksek basınçlı su genellikle hız artışları olarak ortaya çıkıyor.Seks plakaları kullanarak, bir vortex oluşturmak.Eğer vortex temel basıncı aşağıdaki buhar basıncının altında kalır, cavitasyon genellikle chord uzun ve cavitasyon basıncı dağılımını artırmak için ilk cavitasyon türüdür.

Hub Vortex ve Hub Cavitation

Su, merkezin de bir vortex oluşturabileceğini, özellikle de merkez tıkanmış veya adımlar varsa. Hub vortex cavitasyon uzun mesafelere yol açan düşük frekanslı gürültüyü üretir. Tasarımcılar şimdi akışları ana bedenle yavaş yavaş yavaş bir araya getiren artırılmış merkezi konsüyor.

Şarkı Sözleri

Bıçakın kendisi vibrates sempatik olarak vortex shedding ile, bir ayar gibi saf bir ton üreterek, bu, kapsülün doğal frekansıyla eşleşmesini sağlamak için cavitasyon tünelleri test eder. Material damping ve geometri bıçak değişiklikleri - küçük bir kesme veya çıkış kenar kalınlığını değiştirmek gibi - şarkı söylemeyi ortadan kaldırır.

Malzeme Gelişimi ve Aklı Damping

Vakumlu bıçaklar için malzeme seçimi doğrudan gürültü seviyelerini etkiler. Geleneksel bronz alaşımları (manganese nikel bronz) iyi korozyon direnci ve orta damping sunabilir. Ancak, yeni kompozit malzemeler -karbon-fiber takviyeli polimerler (CFRP) gömülü viskolestic katmanlar ile - yapısal vizatörlerin aşırı derecede üstün barajı.

Başka bir yaklaşım, ayarlanabilir bir alanın mekanik karmaşıklığı olmadan tek bir iterin çalışmasına izin verebilirken, bıçak yüklemesini akış koşullarına yanıt olarak değiştirmek için bıçak şeklini aktif olarak değiştirmek için kullanılır.Diğer araştırmalar, manyetik alanda damping özelliklerini adapte etmek için bir manyetik alandaki sertlikleri optimize edebilir.

Yenilikçi Gürültü Azaltım Teknolojileri Teknolojileri

Aktif gürültü iptali ve biyomimetici tasarımları hakkında bahsedilen makale, burada bu ve diğer kesim yaklaşımlarına daha ayrıntılı bir bakış sunuyoruz.

Propulsion Systems için Active Gürültü Cancellation (ANC)

Geleneksel ANC, gürültüyü iptal etmek için konuşmacılar kullanıyor, ancak sualtı düşük frekanslarda pratik hale geliyor. Bunun yerine, gemi tasarımcıları aktif titreşim kontrolü kullanıyor: vaat eden sonuçlarla birlikte manevra yapan kanallarını kullanarak, sabit bir şekilde ayarlayan bir kontrol döngüsü zorlaşıyor.The Royal Navy and US Navy has test edilmiş aktif sistemler.

Biomimetic Thruster Blades

Dolphins ve balinalar, uygun cilt ve esnek flukes ile ilgili en az türbülans oluşturur. Biomimetic iters bu özellikleri esnek iz kenarlar aracılığıyla taklit eder ve sürüklenen kaplamalar ile yüzeydeki kaburgaları azaltır.

Süpercavitating and Partial Cavity Thrusters

Görünüşe göre karşı bir yaklaşım: cavitasyondan kaçınmak yerine, bazı iterler kasıtlı olarak tüm bıçağı kapatan stabil, kontrollü bir boşluk teşvik eder. süperçavitating design, a gas bubble en Developments the hair bubble, huge impact.The noise from the cavity itself is lower than the sun from the high-pedoes but is discoverd for the probes that need to sprint at high speed without complete a sound uzlaşma.

Acoustic Signature Control

Mekanik tasarım seçeneklerinin genel etkisi sadece akademik değildir; taktiksel sonuçları diktir. Düşük hacimli bir darbe ile bir denizaltı, düşman sonları tarafından kullanılan sinyal işleme algoritmalarının etkinliğini azaltır ve bu da operasyonel zarfı genişletir ve sprint-and-drift taktiklerini azaltır.

Navies ayrıca, devriye rotalarını seçerken akustik imzayı da göz önünde bulundurun. Submarines with silenter pushers can approach sığ sulara veya bölgelere akustik algılamadan korkmadan yaklaşmaya yardımcı olabilir. Nakliye yollarına yakın sessizce yakın veya nakliye şeritleri boyunca doğrudan pervane veya pompa-jet tasarımına bağlıdır.

Vaka Çalışması: Deniz Kurt-Class Pump-Jet

ABD Donanması'nın Deniz Adamı sınıfı denizaltıları (SSN-21), bir savaş denizaltısında bir pompa-jeterenlileri kullanmaya başladı. Pompa-jet, deniz kurt balığının 35 düğümünü elde ederken, akustik olmayan teknelerin daha iyi hale getirilmesine izin verdi.

Future: Perulsive Verimliliğinden Kriz Kontrolüne

İleriye bakıldığında, denizaltılar için iter tasarımı yapay zeka ve gelişmiş üretim ile doludur. Katkılı üretim (3D baskı), tedarik edilen sistemin yaratılmasının gerçek zamanlı olarak akustik imzaları ve lattice yapıları taklit eder ve operatörler tarafından herhangi bir durumda en sessiz işletim noktası seçmesine izin verebilir.

Bir başka sınır, hull sınır tabakası kontrolü ile itenlerin entegrasyonudur.Sürücükten önce hull kullanarak, akış türünden kaynaklanabilir, doğrudan gürültüyü azaltır, ancak siparişler-erkek gürültü azaltılır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Bir denizaltının akustik imzası sayısız disiplinde dikkatli mühendislik ürünüdür, ancak itki en baskın ve en kontrol edilebilir unsurdur.Uzgun bir şekilde ayarlanan, sofistike tahrik bıçakları ve pompa-jetrouds'ın peşinde, gelişmiş malzemelerin ve aktif bir iptalin kullanılması için, her tasarım kararı, daha hassas bir şekilde, daha hassas ve hassas bir şekilde, sessiz tahrik edilen betonun en güçlü hava kuvvetlerine ağırlık verir.

[FONT=0)Dönemli Referanslar: [Dönemli: [Dönemli: 1)