舰载声纳系统噪声干扰过高的原因及解决措施探讨

2019-11-29林锋

科技与创新 2019年2期

林锋

林锋

（海军702厂，上海 200434）

噪声会对舰船的航行产生重大影响，但舰船的主机、辅机、螺旋桨、声纳导流罩等装置都会产生一定量的噪声，进而对声纳系统造成影响，所以，对于噪声过高的产生原因以及对其的预防是声纳系统的一个重点，同时，也是一个难点。因此，着重分析了舰载声纳系统噪声干扰的来源，并提出了解决措施。

舰载声纳系统；噪声干扰；潜艇；水底物体

潜艇和舰载声纳之间的矛盾性在研究过程中不断演化，激励着潜艇的进步，也促进了舰载声纳的不断革新。从海湾战争中我们就可以知道，舰艇，尤其是潜艇是战争中极其重要的工具。当潜艇在水下活动时，随着水的深度的不断增加，声纳对于信息获取的重要性就越来越不可替代，但同时声纳也是潜艇的克星，因为它不仅可以用来获取信息，也可以让敌军感知到舰艇的存在。潜艇的研发技术在不断发展和进步，这也要求声纳技术不断革新。声纳系统不能再是潜艇上一个独立的单元，必须将其系统化、一体化才能够使声纳系统更全面、更完美地发挥其作用。

1 声纳降低噪声的重要性分析

声纳的工作原理就是利用声波来探测水底物体的存在。它可以为潜艇指明航向，也可以用于测绘、遥感等工作，所以，声纳是潜艇不可或缺的一部分。在军用场合，只要声纳的感知距离足够，就可以在很远的距离内探测到敌情，从而使我们有足够的时间以及准备来消灭敌人；在民用方面，声纳可以避免舰船触礁，提高航行的安全性。以上可见，声纳的重要性是不言而喻的。因此，很多国内外的学者在声纳探测性能以及隐蔽性能的提高上都花了很大的功夫。近年来，随着国际声纳技术的不断发展，目前的声纳趋于大功率，低频的发展方向，作用距离、发射频率、接收灵敏度都有了很大的提高。海洋的环境是复杂多变的，海下的声音来源有很多，声纳系统接收到的信息一般是由很多噪声合成的，因此，声纳系统一个很重要的作用就是区分不同来源的噪声，找出要观察的目标传出的声音。但是，由于其他不相关的噪声的存在，使得声纳的识别过程变得极为困难。

毫无疑问，如果环境噪声过大，声纳的识别难度就会急剧上升。所以，声纳系统性能的发挥不仅与本身硬件有着很大的关系，也与其工作环境有很大的关系。这样就要求我们分析环境中噪声的来源，并采用一定的手段来消除不相干的噪声。

2 舰载声纳系统噪声干扰运用分析方法

舰载声纳系统在运行过程中，舰船的主机、辅机、螺旋桨，声纳导流罩的涡流分界层压力波动都会产生一定量的噪声，要想分析噪声过大的原因，我们必须搞清楚它的来源。舰载声纳系统噪声干扰来源的分析方法主要有以下几种。

2.1 利用舰载声纳系统本身进行分析

在声纳系统正常工作时，我们可以采用这种分析方法，这是因为机器产生的噪声是与其设备上的技术指标相符合的。选定航行状态之后，我们可以对噪声干扰的电压进行测量，通过公式将其换算成声压，并对测得的结果进行分析。在声纳系统的工作扇面，我们要对舰船此时状态下的电平各弦角的分布进行分析，并当其相同之时，绘制电平弦角与航行速度之间的关系曲线。在不同的状态下观察舰船上的机械装置、航行系统在不同的弦角之下电平数值的变化，同时，对电平数值变化与航行速度的关系绘制曲线图。在单个螺旋桨工作的条件下绘制相同的关系曲线图。在声纳换能器上要观察干扰电平在不同航行状态下的分布，并实时监听噪声干扰源的噪声特点，当出现噪声干扰电平弦角相同的情况时，要记录舰船航行速度的变化，同时，记录与之相对应的电平数值的变化。在得到这些曲线图之后，我们要观察噪声的其他特征或辅助特征，对这些特点综合分析，比较各种关系曲线图，最终将噪声的干扰源确定下来。

2.2 利用谱线法进行分析

谱线法可以用于单个噪声源或多个噪声源。在消失时对声纳系统导流罩内的测试点进行水声干扰测量，同时，绘制干扰谱线，对其变化特征、谱线特征进行全面、详细的分析以及评估，从而确定干扰源。采用谱线法来辅助我们分析噪声干扰源时，需要配备专业的测量设备，比如接收换能器、双通道放大器、频谱分析仪等，将这些设备安装在舰船上才能够进行有效、详细的分析。接受换能器的安装可以选择距离较远的点，其他装置的安装则以距离最适为原则。在测量完水声干扰之后，要通过频谱分析仪上的宽频带与窄频带对干扰谱线进行分析处理，再将处理之后的结果换成电平后绘制电平谱线，噪声源的确定就来源于对电平的分析。

2.3 利用调制特性法进行分析

螺旋桨噪声是否处于正常状态是可以通过在正常噪声背景下由调制特性法来判断的。这种方法对噪声来源的分析需要借助声纳系统，也需要专业的测量设备。声纳系统在接收到噪声信号之后会自动在电话输出端输出信号，电平会自动接收声纳系统传输的信号，并在纸带上对其波动的规律、波动信号以及波形进行记录。将这个记录结果与螺旋桨旋转的频率进行比对，当两者的重合度达到一定高度之后，就可以确定螺旋桨确实存在噪声干扰现象。之后就可以使用专业的设备对噪声干扰的强度进行分析，进一步确定螺旋桨的噪声干扰对舰船的具体影响。

3 预防舰载声纳系统噪声干扰过大的方法

舰船在运行过程中各个组分产生的噪声以及系统运行产生的噪声是干扰声纳系统的主要因素，舰船的主机、辅机、螺旋桨、舰载系统装置都会产生一定的噪声。同时，导流罩中涡流分界层的压力波动以及附近船体上产生的噪声都是干扰声纳系统的噪声来源。声纳系统在过大的噪声环境下是无法正常工作的，这会直接影响到舰船的安全以及舰船本身的可持续使用性能。在这种情况下，我们就必须对可能的噪声源采取一定的预防措施来防止噪声源的干扰过于强烈。一般情况下，普通舰船要进行定时保养，同时进行坞修来预防噪声源干扰。对于潜艇，导流罩内的各种用电装备的电缆以及设备的管路都要定期进行检查修复，上层建筑与指挥室之间的各种管道系统、墙壁建筑以及其中所包含的设备都要进行定期检测，对于各个设备的固定性也要进行检查。要保证围壁门以及各个舵口门的完整性以及可使用性。排水孔板盖的牢固性是必须确保的。除此之外，整个船体各个组份之间的固定性、牢固性都要进行仔细的检查，对于声纳系统的各个设备以及系统的运作也要进行定期的详细检查。对于水上舰船，声纳系统导流罩是否可以良好工作是十分重要的，因此，一定要对导流罩的连接性、密闭性进行检查。一定不能忽视螺旋桨的存在，因为它是主要的噪声来源，一定要预防螺旋桨产生过大的噪声。降噪装置以及隔声装置也要进行检查，保证这些装置性能良好。