艦載聲納系統噪聲干擾過高的原因及解決措施探討

林鋒

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艦載聲納系統噪聲干擾過高的原因及解決措施探討

林鋒

（海軍702廠，上海 200434）

噪聲會對艦船的航行產生重大影響，但艦船的主機、輔機、螺旋槳、聲納導流罩等裝置都會產生一定量的噪聲，進而對聲納系統造成影響，所以，對于噪聲過高的產生原因以及對其的預防是聲納系統的一個重點，同時，也是一個難點。因此，著重分析了艦載聲納系統噪聲干擾的來源，并提出了解決措施。

艦載聲納系統；噪聲干擾；潛艇；水底物體

潛艇和艦載聲納之間的矛盾性在研究過程中不斷演化，激勵著潛艇的進步，也促進了艦載聲納的不斷革新。從海灣戰爭中我們就可以知道，艦艇，尤其是潛艇是戰爭中極其重要的工具。當潛艇在水下活動時，隨著水的深度的不斷增加，聲納對于信息獲取的重要性就越來越不可替代，但同時聲納也是潛艇的克星，因為它不僅可以用來獲取信息，也可以讓敵軍感知到艦艇的存在。潛艇的研發技術在不斷發展和進步，這也要求聲納技術不斷革新。聲納系統不能再是潛艇上一個獨立的單元，必須將其系統化、一體化才能夠使聲納系統更全面、更完美地發揮其作用。

1 聲納降低噪聲的重要性分析

聲納的工作原理就是利用聲波來探測水底物體的存在。它可以為潛艇指明航向，也可以用于測繪、遙感等工作，所以，聲納是潛艇不可或缺的一部分。在軍用場合，只要聲納的感知距離足夠，就可以在很遠的距離內探測到敵情，從而使我們有足夠的時間以及準備來消滅敵人；在民用方面，聲納可以避免艦船觸礁，提高航行的安全性。以上可見，聲納的重要性是不言而喻的。因此，很多國內外的學者在聲納探測性能以及隱蔽性能的提高上都花了很大的功夫。近年來，隨著國際聲納技術的不斷發展，目前的聲納趨于大功率，低頻的發展方向，作用距離、發射頻率、接收靈敏度都有了很大的提高。海洋的環境是復雜多變的，海下的聲音來源有很多，聲納系統接收到的信息一般是由很多噪聲合成的，因此，聲納系統一個很重要的作用就是區分不同來源的噪聲，找出要觀察的目標傳出的聲音。但是，由于其他不相關的噪聲的存在，使得聲納的識別過程變得極為困難。

毫無疑問，如果環境噪聲過大，聲納的識別難度就會急劇上升。所以，聲納系統性能的發揮不僅與本身硬件有著很大的關系，也與其工作環境有很大的關系。這樣就要求我們分析環境中噪聲的來源，并采用一定的手段來消除不相干的噪聲。

2 艦載聲納系統噪聲干擾運用分析方法

艦載聲納系統在運行過程中，艦船的主機、輔機、螺旋槳，聲納導流罩的渦流分界層壓力波動都會產生一定量的噪聲，要想分析噪聲過大的原因，我們必須搞清楚它的來源。艦載聲納系統噪聲干擾來源的分析方法主要有以下幾種。

2.1 利用艦載聲納系統本身進行分析

在聲納系統正常工作時，我們可以采用這種分析方法，這是因為機器產生的噪聲是與其設備上的技術指標相符合的。選定航行狀態之后，我們可以對噪聲干擾的電壓進行測量，通過公式將其換算成聲壓，并對測得的結果進行分析。在聲納系統的工作扇面，我們要對艦船此時狀態下的電平各弦角的分布進行分析，并當其相同之時，繪制電平弦角與航行速度之間的關系曲線。在不同的狀態下觀察艦船上的機械裝置、航行系統在不同的弦角之下電平數值的變化，同時，對電平數值變化與航行速度的關系繪制曲線圖。在單個螺旋槳工作的條件下繪制相同的關系曲線圖。在聲納換能器上要觀察干擾電平在不同航行狀態下的分布，并實時監聽噪聲干擾源的噪聲特點，當出現噪聲干擾電平弦角相同的情況時，要記錄艦船航行速度的變化，同時，記錄與之相對應的電平數值的變化。在得到這些曲線圖之后，我們要觀察噪聲的其他特征或輔助特征，對這些特點綜合分析，比較各種關系曲線圖，最終將噪聲的干擾源確定下來。

2.2 利用譜線法進行分析

譜線法可以用于單個噪聲源或多個噪聲源。在消失時對聲納系統導流罩內的測試點進行水聲干擾測量，同時，繪制干擾譜線，對其變化特征、譜線特征進行全面、詳細的分析以及評估，從而確定干擾源。采用譜線法來輔助我們分析噪聲干擾源時，需要配備專業的測量設備，比如接收換能器、雙通道放大器、頻譜分析儀等，將這些設備安裝在艦船上才能夠進行有效、詳細的分析。接受換能器的安裝可以選擇距離較遠的點，其他裝置的安裝則以距離最適為原則。在測量完水聲干擾之后，要通過頻譜分析儀上的寬頻帶與窄頻帶對干擾譜線進行分析處理，再將處理之后的結果換成電平后繪制電平譜線，噪聲源的確定就來源于對電平的分析。

2.3 利用調制特性法進行分析

螺旋槳噪聲是否處于正常狀態是可以通過在正常噪聲背景下由調制特性法來判斷的。這種方法對噪聲來源的分析需要借助聲納系統，也需要專業的測量設備。聲納系統在接收到噪聲信號之后會自動在電話輸出端輸出信號，電平會自動接收聲納系統傳輸的信號，并在紙帶上對其波動的規律、波動信號以及波形進行記錄。將這個記錄結果與螺旋槳旋轉的頻率進行比對，當兩者的重合度達到一定高度之后，就可以確定螺旋槳確實存在噪聲干擾現象。之后就可以使用專業的設備對噪聲干擾的強度進行分析，進一步確定螺旋槳的噪聲干擾對艦船的具體影響。

3 預防艦載聲納系統噪聲干擾過大的方法

艦船在運行過程中各個組分產生的噪聲以及系統運行產生的噪聲是干擾聲納系統的主要因素，艦船的主機、輔機、螺旋槳、艦載系統裝置都會產生一定的噪聲。同時，導流罩中渦流分界層的壓力波動以及附近船體上產生的噪聲都是干擾聲納系統的噪聲來源。聲納系統在過大的噪聲環境下是無法正常工作的，這會直接影響到艦船的安全以及艦船本身的可持續使用性能。在這種情況下，我們就必須對可能的噪聲源采取一定的預防措施來防止噪聲源的干擾過于強烈。一般情況下，普通艦船要進行定時保養，同時進行塢修來預防噪聲源干擾。對于潛艇，導流罩內的各種用電裝備的電纜以及設備的管路都要定期進行檢查修復，上層建筑與指揮室之間的各種管道系統、墻壁建筑以及其中所包含的設備都要進行定期檢測，對于各個設備的固定性也要進行檢查。要保證圍壁門以及各個舵口門的完整性以及可使用性。排水孔板蓋的牢固性是必須確保的。除此之外，整個船體各個組份之間的固定性、牢固性都要進行仔細的檢查，對于聲納系統的各個設備以及系統的運作也要進行定期的詳細檢查。對于水上艦船，聲納系統導流罩是否可以良好工作是十分重要的，因此，一定要對導流罩的連接性、密閉性進行檢查。一定不能忽視螺旋槳的存在，因為它是主要的噪聲來源，一定要預防螺旋槳產生過大的噪聲。降噪裝置以及隔聲裝置也要進行檢查，保證這些裝置性能良好。

4 結論

通過本文的一系列分析我們可以看到，艦船的很大一部分噪聲來源于本身的裝置。噪聲來源高出一定量后就會對聲納系統造成較大的影響，所以，我們一定不能忽視日常的檢查保養工作，只有把保養工作做好，并采取其他有效的預防措施，才能確保聲納系統的正常工作。

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2095－6835（2019）02－0060－02

U666.7

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.02.060

〔編輯：張思楠〕