Для чего размагничивают корабли?

Для чего размагничивают корабли?

Размагничивание корабля

Военный корабль на размагничивании

Размагничивание корабля — процесс уменьшения намагниченности корпуса корабля или судна.

На гражданских судах размагничивание применяется для снижения девиации магнитного компаса.

Применение

Различают обмоточное и безобмоточное размагничивание корабля. В первом случае на корабле стационарно устанавливают несколько кабельных обмоток и создают в них магнитное поле, компенсирующее магнитное поле корабля. В случае безобмоточного размагничивания корабль подвергают воздействию внешнего магнитного поля на стационарных или подвижных станциях размагничивания.

В военном деле

Размагничивание БДК «Иван Грен»

В военных целях размагничивание кораблей используют для снижения вероятности подрыва на минах с магнитным или индукционным взрывателем. Впервые термин был использован в ходе Второй мировой войны коммандером канадского военно-морского резерва Чарльзом Ф. Гудивом, пытавшимся найти защиту от германских магнитных мин, которые наносили серьёзный урон британскому флоту.

В Союзе ССР в самом начале Великой Отечественной Войны проблему размагничивания кораблей для защиты от магнитных морских мин решал И. В. Курчатов. В августе 1941 года Курчатов вместе с А. П. Александровым в Севастополе организовали размагничивание кораблей Черноморского флота. Созданная ими «система ЛФТИ» была установлена на более чем сто кораблей и обеспечила полную защиту от немецких магнитных мин.

Эксперименты по размагничиванию кораблей во время Второй мировой войны в США могли послужить поводом для возникновения легенды о «Филадельфийском эксперименте».

Примечания

  1. Севастополь, памятник в честь подвига ученых и воинов-черноморцев (недоступная ссылка). www.onixtour.com.ua. Дата обращения 5 января 2018. Архивировано 3 февраля 2013 года.
  2. Александров А. П. Годы с Курчатовым // Наука и жизнь, 1983, № 2
  3. Коптев Ю. И. Виза безопасности. — СПб.: Изд-во Политехнического Университета, 2008. — 66 стр.
  4. Регель В. Р. Размагничивание кораблей в годы Великой Отечественной войны // Природа. 1975, № 4
  5. Ткаченко В. А. История размагничивания кораблей советского военно-морского флота. — Л.: Наука, 1975

Литература

  • Ткаченко Б.А. История размагничивания кораблей Советского Военно-Морского Флота / Академия наук СССР. Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе. — Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1981. — 224 с. — 10 000 экз. (в пер.)

Появление неконтактного минного и торпедного оружия, а затем магнитных обнаружителей (магнитометров) подводных лодок в подводном положении, реагирующих на магнитное поле корабля, привело к разработке и созданию методов и средств как активной, так и пассивной защиты кораблей.

К методам активной защиты относят:

— уничтожение мин с помощью тралов;

— создание проходов в минных полях с помощью подрывов глубинных и авиационных бомб;

— поиск с помощью специальных электромагнитных и телевизионных искателей с последующим уничтожением.

Основным методом пассивной защиты является размагничивание кораблей. Суть его заключается в уменьшении магнитного поля на определенной глубине, называемой глубиной защиты. Глубиной защиты называют такую наименьшую глубину под килем, на которой после размагничивания корабля напряженность его магнитного поля практически равна нулю. В этом случае обеспечивается несрабатывание неконтактных мин и торпед,

Другой путь в обеспечении защищенности корабля по магнитному полю заключается в применении маломагнитных и немагнитных материалов в конструкциях корпуса и механизмов корабля.

Понятие о размагничивании.

Размагничиванием корабля называется процесс искусственного уменьшения его магнитного поля. Размагничивание производят с помощью обмоток контуров, питаемых током, и называют электромагнитной обработкой (ЭМО). Суть ЭМО заключается в создании определенным образом магнитного поля, обратного по знаку полю корабля, о чем будет сказано ниже.

На рис. 8 представлен плоский контур, по которому пропускается постоянный ток. Зависимость направления поля, т.е. положения его полюсов от направления тока определяется известным правилом буравчика.

Размагничивание производится двумя различными методами – безобмоточным и обмоточным. Названия эти следует понимать как условные, так как размагничивание кораблей как одним, так и другим методом выполняют с помощью обмоток, питаемых током. Но в первом случае, обмотки накладывают на корпус судна временно, лишь на период размагничивания, или же вообще располагают вне судна, на фунте. Применяя же второй метод, обмотки монтируют на судне стационарно и включают их на время следования по опасным районам.

Безобмоточное размагничивание (БР).

Безобмоточное размагничивание осуществляется путем воздействия на корабль временно создаваемых магнитных полей двумя способами:

— с помощью временно накладываемых на корабль электрических обмоток;

— с помощью контуров, обтекаемых током, уложенных на грунте.

При безобмоточном размагничивании (БР) корпус корабля подвергается воздействию затухающего переменного и постоянного магнитных полей, либо кратковременному воздействию только постоянного магнитного поля. В первом случае размагничивание основано на намагничивании корпуса по безгистерезисной кривой, во втором – по гистерезисной (рис. 4).

Размагничивание с помощью временно накладываемых на корабль обмоток.

После постройки корабля его корпус намагничивается в вертикальном, продольном и поперечном направлении.

Рассмотрим сущность размагничивания в вертикальном направлении (рис. 9, а).

а) вертикальное размагничивание;

б) продольное размагничивание;

в) поперечное размагничивание.

Вокруг корпуса заводится кабель в плоскости, параллельной ватерлинии. В зависимости от намагничивания корпуса, величина которого определяется при предварительном измерении, по кабелю пропускается ток такой величины (рис, 10), чтобы созданное поле обратного знака (при включенном токе) в точке превышало в раза исходное (точка ).

Через несколько секунд ток в обмотке выключается, и магнитное состояние переходит в точку . Эта операция называется «опрокидыванием» поля. Действительно, поле в точке оказалось другого знака, «опрокинутым». Заметим, что процесс идет по гистерезисной кривой.

Вторая операция называется «компенсацией». Во время этой операции в обмотку включается ток, величина и направление которого выбираются так, чтобы после выключения его поле корабля возможно больше приближалось к нулю.

– вертикальное намагничивание корабля;

– напряженность вертикального внешнего магнитного поля.

Ток, включенный в обмотку при первой и второй операциях, называется соответственно током опрокидывания и током компенсации .

Из кривых видно, что в результате электромагнитной обработки имевшееся у корабля намагничивание компенсируется, а создаваемое новое намагничивание таково, что вертикальные составляющие индуктивного намагничивания и постоянного намагничивания , в районе экватора оказываются близкими или равными по абсолютной величине, но противоположными по знаку.

При размагничивании по безгистерезионой кривой достигается тот же результат, только процесс компенсации старого созданием нового постоянного намагничивания происходит при циклическом перемагничивании в переменном магнитном поле, убывающем по амплитуде от некоторого максимума до нуля. Для создания как постоянного, так и переменного магнитных полей на корабль накладываются временно один или несколько витков, подключаемых к источникам питания судов размагничивания. Для случая продольного размагничивания на корабль накладывается несколько витков (рис. 9, б) так, что корабль оказывается заключенным внутри огромного соленоида. Возникающее при включении обмотки магнитное поле, действующее по оси соленоида, размагничивает корабль.

При поперечном размагничивании на корабль накладываются в вертикальной плоскости два последовательно соединенных витка по бортам.

Эффективность размагничивания проверяют измерениями магнитного поля под днищем.

Заводка вокруг корпуса тяжелых многожильных кабелей связана с большими затратами времени и физического труда. Поэтому наравне с этим способом используют также специальные станции безобмоточного размагничивания, на которых обмотки (кабель) уложены определенным образом на грунте. Безобмоточное размагничивание с помощью контуров, уложенных на грунте. Контуры, уложенные на грунте, имеют форму петли. Поэтому станции получили название – петлевые станции безобмоточного размагничивания (ПСБР) рис. 11. Акватория ограждается буями или вехами. На ней имеются бочки для швартовки судов.

Через контур 1 пропускают постоянный ток, через контур 2 – переменный ток частотой около . Переменное магнитное поле позволяет устранить все необратимые явления, возникающие при намагничивании в постоянном магнитном поле контура постоянного тока 2. Процесс размагничивания заключается в пропускании соответствующих токов по контурам (донным кабелям) в тот момент, когда корабль проходит или стоит над ними. Управление режимом тока и снятие показаний магнитометрической аппаратуры осуществляется дистанционно с берегового пульта. Процесс размагничивания основан на принципе полугистерезисного перемагничивания (рис. 12).

При подходе к стенду ПСБР магнитное состояние корабля характеризуется точкой , где корабль обладает определенным постоянным и индуктивным намагничиванием. В момент прохождения над стендом корабль подвергается перемагничиванию по полугистерезисной кривой . В этот момент корабль находится над серединой контура. Далее при удалении корабля его магнитное состояние изменяется по кривой. При удачном сочетании магнитных полей на стенде магнитное состояние корабля может прийти в близкое к нейтральному магнитное состояние (точка ).

1 – контур постоянного тока;

2 – контур переменного тока;

3 – ограждающий буй

Как правило, при электромагнитной обработке на таких станциях одновременно компенсируется постоянное вертикальное и постоянное продольное намагничивание, Другие виды намагничивания не устраняются.

Итак, положительной стороной безобмоточного размагничивания является то, что корабль не несет никаких обмоток, для которых потребовались бы источники питания и щиты управления. Однако, этот метод не универсален.

Основными недостатками без обмоточного размагничивания корабля является:

1. Невозможность компенсации курсовых и широтных изменений поля корабля.

2. Необходимость периодически повторять магнитную обработку ввиду недостаточной стабильности результирующего поля.

3. Необходимость после каждой обработки производить определение и устранение девиации магнитных компасов.

Обмоточное размагничивание

Обмоточное размагничивание предусматривает компенсацию магнитных полей корабля полями от стационарных обмоток, питаемых током от специальных источников. Совокупность системы обмоток, источников питания, а также аппаратуры управления и контроля составляет размагничивающее устройство (РУ).

РУ рассчитывается так, чтобы магнитное поле, создаваемое током, протекающим по обмотке, представляло в любой момент времени зеркальное отображение собственного магнитного поля корабля, т. е. в каждой точке под кораблем было равно полю корабля по величине и противоположно по знаку.

РУ впервые разработаны группой сотрудников ЛФТИ АН СССР во главе с академиком А. П. Александровым (И. В. Курчатов, Л. Р. Степанов К. К. Щербо и др.). Размагничивающее устройство позволяет компенсировать магнитное поле корабля с учетом курсовых и широтных изменений.

Размагничивающее устройство состоит из нескольких самостоятельных обмоток различного назначения.

1. Для компенсации напряженности поля от вертикального постоянного намагничивания служит основная горизонтальная обмотка. Направление тока в этой обмотке подбирают так, чтобы ее магнитное поле было противоположно полю от вертикального постоянного намагничивания (рис. 13).

На рис. 13 показано, что магнитное поле обмотки (кривая ) равно по напряженности, но противоположно по знаку собственному полю (). Эта обмотка называется главной потому, что с её помощью компенсируется самая значительная (вертикальная) составляющая. Подобранный для этой обмотки режим тока в дальнейшем не изменяется, а остается постоянным на всех курсах и на любой широте.

Для компенсации вертикальной составляющей продольного намагничивания применяют носовую и кормовую обмотки (рис. 14,а).

2. Вместо указанных обмоток можно применить шпангоутную обмотку (рис. 14, б), Действие этой обмотки более эффективно по сравнению с носовой и кормовой постоянными обмотками. Однако установка ее связана с большими трудностями.

3. Поле от поперечного постоянного намагничивания компенсируется полем батоксовых постоянных обмоток, которые соединяются последовательно и крепятся на правом и левом бортах судна (рис. 15). Для компенсации этого поля достаточно задать в обмотках определенный и одинаковый режим тока.

Сложнее компенсировать индуктивные составляющие намагничивания. Для этой цели в размагничивающее устройство входят регулируемые обмотки: широтная, курсовые шпангоутные обмотки и батоксовые курсовые обмотки.

4. Широтная обмотка предназначена для компенсации поля от вертикального индуктивного намагничивания. Расположение этой обмотки и распределение составляющих напряженности ее магнитного поля такие же, как у основной горизонтальной. Поэтому отдельную широтную обмотку можно не устанавливать, а использовать несколько секций основной горизонтальной обмотки, вводя в цепь их питания приспособления для регулировки тока.

Ток в широтной обмотке регулируется пропорционально синусу магнитного наклонения (магнитной широты).

Курсовые шпангоутные обмотки служат для компенсации поля от продольного индуктивного намагничивания и размещаются аналогично обмоткам для постоянного продольного размагничивания. Поскольку напряженность поля от продольного индуктивного намагничивания корабля изменяется пропорционально косинусу магнитного поля, то для компенсации этого поля необходимо изменять режим тока в обмотке также по закону косинуса. Поэтому эти обмотки называют шпангоутными курсовыми (рис. 14, б).

Батоксовые курсовые обмотки используются для компенсации поля от поперечного индуктивного намагничивания, их располагают последовательно по обоим бортам судна, параллельно постоянным обмоткам. Регулировка силы и направления тока производится пропорционально синусу угла магнитного курса.

Дополнительные обмотки устанавливаются как для компенсации корабля на отдельных участках его, так и для компенсации магнитных полей мощных корабельных электроэнергетических и других установок.

Основным достоинством обмоточного размагничивания является возможность компенсации курсовых и широтных изменений магнитного поля корабля, что обеспечивает большую степень защиты кораблей от неконтактного магнитного оружия и большую их скрытность.

Недостатками РУ являются: большая стоимость, расход дополнительных материалов, утяжеление корабля и значительный расход энергии.

Размагничивание кораблей занимательные факты по физике (8 класс) на тему

Тема урока: Размагничивание предметов .

Цель урока:

Организовать деятельность учащихся, направленную на изучение действий электрического тока и их практического применения, и закрепление полученных знаний.

Задачи урока:

1. Предметные.

  • Создать условия для формирования понятия действия электрического тока;
  • Создать условия для изучения проявления и практического применения теплового, химического и магнитного действия тока;

2. Развивающие.

— Создать условия для формирования исследовательских навыков;

— Продолжить развитие умения проводить физический эксперимент;

— Продолжить развитие умения выделять главное при работе с текстом предметного содержания.

3. Личностные.

— Формировать коммуникативные навыки учащихся;

— Развивать терпимость при работе в группах:

— Продолжить развитие мотивации к предмету.

Слайд 1

Здравствуйте, ребята! Меня зовут Сергей Витальевич.

Свой урок я хочу начать с просмотра видео фрагмента

Но сегодня, прежде чем идти дальше, давайте заглянем в «себя». Как мы воспринимаем окружающий мир? Как художники или мыслители?

На уроке у нас присутствуют гости. Им тоже интересно заглянуть «в себя», да и узнать к кому же они пришли.

Проведем небольшой психологический тест.

  1. Переплетите пальцы рук. Большой палец какой руки у вас оказался сверху? Результат запишите буквами «Л» или «П».
  2. Скрестите руки на груди («поза Наполеона») Какая рука сверху? Результат запишите.
  3. Поаплодируйте. Какая рука сверху? Результат запишите.

Подведем итог: «ЛЛЛ» — художники, «ППП» — мыслители; гармонично развитые личности.

Ну, вот мы и познакомились. А теперь вперед мыслители и художники!

Слайд 2

Видео фрагмент.

— Ребята, как вы думаете, о чем будет сегодняшний урок?

ОТВЕТЫ:

— Как вы думаете, была ли острая необходимость в размагничивании в годы ВОВ?

ОТВЕТЫ:

Слайд 3

Победа… 9 мая 2015 года исполняется 70 лет со дня Победы советского народа в Великой Отечественной войне. Народ нашей страны выстоял и победил, сокрушив фашизм, освободив от него многие государства Восточной Европы. История еще не знала такого массового героизма, мужества, стойкости и отваги, величия духа, какие были проявлены советским народом в годы Великой Отечественной войны. Победа СССР над фашизмом навсегда вписана золотыми буквами в историю человечества. На победу работала вся страна — и воины, и женщины, старики и дети в тылу врага.

Слайд 4

Но огромный вклад в общее дело внесли наши ученые. Об этой странице в истории Великой Отечественной войны я и хочу рассказать. Я хорошо понимаю, что невозможно в короткой работе даже перечислить те изобретения, которые приблизили победу.

Слайд 5

. 27 июня 1941 года

Академия наук получила от ЦК КПСС задание немедленно пересмотреть тематику научных и научно-технических работ, ускорить исследования. Вся научная деятельность теперь была подчинена трём целям:

  • конструирование новых средств обороны и наступления;
  • научная помощь промышленности, производящей оружие и боеприпасы;

изыскание новых сырьевых и энергетических ресурсов, замена дефицитных материалов более простыми

Слайд 6

Готовясь к войне с СССР, фашисты рассчитывали уничтожить основную часть нашего флота неожиданным мощным ударом, а другую – “запереть” на морских базах с помощью различного типа мин и уничтожать постепенно. Уже с 18 июня гитлеровцы приступили к установке минных заграждений практически во всех бухтах и заливах и, тем самым, создали реальную угрозу уничтожения нашего флота. Но удалось обнаружить, что мины – магнитные, то есть, такие, которые срабатывают под действием магнитного поля проходящего корабля.

Слайд 7

Учёные физики – внесли большой вклад военно-морскому флоту

Намагничивание появляется у корпуса корабля и всех ферромагнитных материалов на нём во время его постройки или длительной стоянки. Корабль становится постоянным магнитом. Но у корабля есть и магнитное поле, полученное под действием магнитного поля Земли. Оно непрерывно изменяется с изменением магнитного поля Земли и может исчезнуть, если магнитное поле Земли в точке нахождения корабля равно нулю. Так корабль получает собственные магнитные поля. Постоянное магнитное поле снимается на специальных береговых стендах, а намагничивание, полученное в результате действия магнитного поля Земли, компенсируется с помощью размагничивающего устройства, установленного на самом корабле.

Слайд 8

Новые электромагнитные мины, сконструированные гитлеровцами, являлись грозным оружием на первом этапе войны. Помочь флоту могла только квалифицированная научная сила, и эта помощь пришла. Был создан обмоточный метод размагничивания судов. Заключался он в следующем. На палубе прокладывали или подвешивали с наружной стороны бортов большую петлю из специального кабеля, по которой пропускали электрический ток. Этот ток создавал вокруг корабля магнитное поле противоположного направления по отношению к собственному магнитному полю корабля. В результате этого общее магнитное поле судна становилось незначительным и не вызывало срабатывания магнитной мины.

Слайд 9

Но для создания надежной системы защиты нужно было знать картину собственных магнитных полей кораблей разного типа: линкоров, эсминцев, тральщиков и других. Работа была очень трудоёмкой и требовала большой точности

Но вскоре оказалось, что размагничивающие устройства не учитывают различия магнитных полей однотипных кораблей, изменения этих полей при смене курса, кабели, проложенные с наружной стороны корабля, быстро выходили из строя. Всё это заставило продолжить исследования. Обмотки стали делать гибкими и секциями, ввели “курсовые” обмотки, силу тока в которых можно было легко менять, кабели начали тазмещать внутри корабля.

Слайд 10

Академик Анатолий Петрович Александров. 27 июня 1941 г. был издан приказ об организации бригад по срочной установке размагничивающих устройств на всех кораблях флота. В состав бригад входили офицеры, учёные ленинградского Физтеха, инженеры, монтажники. Научным руководителем работ был назначен А.П. Александров. Академик Анатолий Петрович Александров рассказывал, что ещё в 1936 году Ленинградский физико-технический институт (ЛФТИ) начал работы по защите кораблей от магнитных мин. После успешных попыток было принято решение немедленно взять эту систему на вооружение. А вскоре началась Великая Отечественная война.

Слайд 11

Лаборатория А.П. Александрова (около 10 человек) начала заниматься быстрой постройкой размагничивающих систем и интенсивно работала на всех флотах. Вскоре со своей лабораторией к ним присоединился И.В. Курчатов. Работа группы ученых под руководством Игоря Васильевича Курчатова в г. Севастополе была сопряжена не только с большой ответственностью, но и опасностью. Устройство мин, применявшихся фашистами, постоянно менялось, и для успешной борьбы с ними необходимо было изучить их устройство. Разборку мин неизвестной конструкции зачастую собственноручно производил сам Игорь Васильевич. Суровая действительность военного лихолетья заставляла рисковать жизнью даже крупнейшего ученого нашей страны.
Участники работ по размагничиванию кораблей. В первом ряду – А.Р. Регель, Ю.С. Лазуркин, В.Д. Панченко, во втором ряду – П.Г. Степанов, Д.М. Гительмахер, в третьем – И.В. Курчатов. 1941 г.

Слайд 12

Игорь Васильевич Курчатов, выдающийся советский физик, «отец» советской атомной бомбы. Академик, основатель и первый директор Института атомной энергии с 1943 г. по 1960 г., главный научный руководитель атомной проблемы в СССР, один из основоположников использования ядерной энергии в мирных целях.

Слайд 13

Были начаты работы, направленные на уменьшение возможности поражения кораблей магнитными минами. В результате учёными был создан обмоточный метод размагничивания судов.

С помощью положенной на палубу или подвешенной с наружной стороны бортов большой петли 1 из специального кабеля, по которой пропускался электрический ток, вокруг кабеля создавалось искусственное магнитное поле 2 противоположного направления по отношению к собственному магнитному полю корабля 3. В итоге результирующее магнитное поле судна становилось незначительным и не вызывало срабатывания магнитной мины.

Первый корабль, на который было установлено новое устройство – эскадренный миноносец «Марат»

Слайд 14

Был создан и безобмоточный метод размагничивания. Он предложен Северной группой И.В. Климова, затем группой И.В. Курчатова, В.С. Лазуркина, Б.А. Ткаченко, а еще чуть позже, но независимо, учёными Балтийской группы В.М. Тукевичем, М.В. Шадеевым. Заключался он в следующем.

К станции размагничивания 1 подходил корабль 2 и принимал с неё кабель-виток 3,через который пропускался затем постоянный ток большой силы от аккумуляторной батареи 4 станции. Борты корабля «натирались» этим витком и намагничивались, но против собственного магнитного поля корабля. Последний в результате становился магнитнонейтральным. Причём стабильно. Так защищались от магнитных мин подводные лодки. Это была ещё одна победа учёных! Страна оценила это: ведь были сохранены для родины сотни кораблей и многие тысячи человеческих жизней. В апреле 1942 г. Группе сотрудников ЛФТИ – А.П. Александрову, И.В. Курчатову, В.Р. Регелю, Б.А. Гаеву, П.Г. Степанову, В.М. Тучкевичу, военным морякам Б.Е.Годзевичу и И.В. Климову – была присуждена государственная премия первой степени.

УЧИТЕЛЬ: А сейчас понаблюдаем за одним из процессов размагничивания.

Нам нужно каждую железку пропускаем через катушку.

ЭКСПЕРИМЕНТ С УЧАЩИМИСЯ.

— Как вы думаете, к какому виду размагничивания относится эксперимент?

Слайд 15

Учитель:

Сейчас, в предверии семи десятилетия с момента окончания войны, это событие и сама война лучше видятся с далекого расстояния, о них много написано, многое осмыслено. Мы не забудем всех тех, кто создавал вооружение, делал открытия, выполнял исследования – это ученые-физики, конструкторы, исследователи, инженеры, техники. Как справедливы слова президента Академии наук СССР в годы войны В. А. Комарова: «Участие в разгроме фашизма — самая благородная и великая задача, которая когда-либо стояла перед наукой». С днём Победы!

— Ваше мнение, учащиеся, по материалу урока, что для вас было интересно?

— Ч то еще нового по этим вопросам вам бы хотелось узнать? (обмен мнениями)

Самоанализ урока

Тема урока: «Размагничивание предметов».

Тип урока и его структура.

Урок является уроком практического получения и применения знаний и закрепления практических компетенций, полученных учащимися в жизни. Эти знания и компетенции будут использованы при изучении ___________________, при изучении темы «магнитные явления», в частности магнитов и их применения, выполнении лабораторных работ по изучению электродвигателя постоянного тока и сборке и испытанию магнита. Урок комбинированный, так как на данном занятии поставлены две дидактические цели (усвоение нового материала и его закрепление),

Цель урока:

Организовать деятельность учащихся, направленную на изучение действий электрического тока и их практического применения и закрепление полученных знаний.

Задачи урока:

1. Предметные.

  • Создать условия для формирования понятия действия магнита;
  • Создать условия для изучения проявления и практического применения размагничивания;

2. Развивающие.

— Создать условия для формирования исследовательских навыков;

— Продолжить развитие умения проводить физический эксперимент;

— Продолжить развитие умения выделять главное при работе с текстом предметного содержания.

3. Личностные.

— Формировать коммуникативные навыки учащихся;

— Развивать терпимость при работе в группах:

— Продолжить развитие мотивации к предмету.

При планировании урока были учтены следующие особенности обучающихся: слабоуспевающие были активизированы более сильными учениками, т.к. большую часть урока работа была выстроена на работу в паре. При планировании урока было учтено то, что ученики этого класса продуктивно и слаженно работают в парах и достаточно хорошо у них выстроена взаимопомощь, ученики в большей массе активные.

Отбор содержания урока.

1 этап Оргмомент. На этом этапе я провел психологический тест с целью настроить учащихся на положительную мотивацию к учению и создание на уроке благоприятного психологического климата.

2 этап Актуализация опорных знаний. На этом этапе урока был проведён теоретический опрос учащихся с применением интерактивных заданий и использованием Интернет – ресурсов. Это позволило учащимся активировать свои знания, необходимые на уроке и подготовило учащихся к восприятию основного содержания урока.

Основной этап урока – изучение нового материала. Этот этап урока имел форму фронтальной познавательной и обобщающей деятельности. Начинается этап с создания проблемной ситуации на уроке – как мы определяем наличие тока в цепи, мотивирующей учащихся на проведение эксперимента. На этом этапе удачно сочетаются триединые задачи урока — при выполнении практической работы ученики показывают и закрепляют свои знания по изученной теме (например, по сборке электрических цепей), а также развивают новые знания, развивают умения работать с текстом физического содержания, находить в нём главное, развивают умения работать в группе, а также анализировать и обобщать результаты общения с одноклассниками и с учителем. Главным этапом урока был практический этап, когда ученики Ученики показали свою заинтересованность в работе, а также в ее результатах.

На основной этап было выделено большее время. Подготовка к практической ЗНАЧИМОСТИ О ПАТРИОТИЗМЕ знания учащихся, необходимых для работы на уроке, проведение небольшого теоретического опроса по пройденной теме подготовило учащихся к основной работе – выполнению эксперимента. Творческие задания мотивировали учащихся к получению дополнительных компетенций.

Содержание урока было отобрано таким образом, чтобы иметь возможность формировать все четыре блока универсальных учебных действий.

Регулятивные УУД формировались на этапе проведения эксперимента, когда учащимся нужно было спланировать и организовать свою деятельность. На этом же этапе формировались познавательные УУД: исследовательская деятельность при проведении эксперимента, переработка и структурирование информации при работе с текстом. На всех этапах урока формировались коммуникативные УУД, направленные на осуществление межличностного общения, учёта разных мнений, действия, направленные на кооперацию – совместную деятельность, в том числе умение договариваться, находить общее решение. Кроме этого на уроке формировались личностные УУД – развитие оценки и самооценки своей работы, понимания смысла учения.

Во время урока использовались элементы здоровье сберегающих технологий — смена деятельности, экспериментальная технология.

Считаю, что содержание урока соответствует поставленным целям и задачам урока. Цели в течение урока были достигнуты: учащиеся показали хорошие знания; активно принимали участиее; во время выполнения работы ученики сами выбирали вид деятельности, а также ребята еще раз показали свое умение работать коллективно и в группе.

В активе урока были компьютер, мультимедийный проектор, набор необходимого лабораторного оборудования. Для наглядности _______________________, а также элементы нового материала и вопросы рефлексии проектировались на экран.

Самоконтроль и самооценка была выполнена учащимися в ходе ответов на вопросы рефлексии.

Физическое поле корабля

Гидроаккустическое обнаружение подводных лодок Физическое поле корабля — область пространства, прилегающая к корпусу корабля, в котором проявляются физические свойства корабля как материального объекта. Данные физические свойства оказывают, в свою очередь, влияние на искажение соответствующего физического поля Мирового океана и прилегающего воздушного пространства.

Типы физических полей корабля

Задачи, решаемые гидроакустическим комплексом подводной лодки.

Физические поля кораблей по месту нахождения источников излучения подразделяют на первичные (собственные) и вторичные (вызванные).

Первичными (собственными) полями кораблей называются поля, источники излучения которых находятся непосредственно на самом корабле или в сравнительно тонком слое воды, омывающем его корпус.

Вторичным (вызванным), полем корабля, называется отраженное (искаженное) поле корабля, источники излучения которого расположены вне корабля (в пространстве, на другом корабле и т. д.).

Поля, которые имеют искусственную природу, т.е. формируются при помощи специальных устройств, (радио-, гидролокационных станций, оптических приборов) называются активными физическими полями.

Поля, которые создаются естественным образом кораблем в целом как конструктивным сооружением, называются пассивными физическими полями корабля.

По функциональной зависимости параметров физических полей от времени их также можно подразделить еще на статические и динамические поля.

Статическими полями считаются такие физические поля, интенсивность (уровень или мощность) источников которых остается в течении времени воздействия полей на неконтактную систему постоянной.

Динамическими (переменными во времени) физическими полями называются такие поля, интенсивность источников которых изменяется в течении времени воздействия поля на неконтактную систему.

Основные виды физических полей корабля

В настоящее время современная наука выделяет более 30 различных физических полей корабля. Степень применения свойств физических полей в проектировании технических средств обнаружения, средств слежения за кораблями, а также в неконтактных системах оружия различна. Самыми главными, на данный момент, физическими полями кораблей и подводных лодок, на основании знаний о которых ведется разработка специальных приборов, считаются: акустическое, гидроакустическое, магнитное, электромагнитное, электрическое, тепловое, гидродинамическое, гравитационное.

С учетом развития различных направлений физики и приборостроения, постоянно определяются новые физические поля морских объектов, например, ведутся исследования в области оптических, радиационных физических полей.

Главной задачей, которую решают инженеры, занимающиеся изучением свойств физических полей, является поиск и обнаружен кораблей и подводных лодок противника, наведения на них боевых средств (торпед, мин, ракет и др), а также детонация их безконтактных взрывателей. Во время Второй Мировой Войны широко использовались мины с электромагнитными, акустическими, гидродинамическими и комбинированными взрывателями, а также часто применялась гидроакустическая аппаратура обнаружения подводных лодок.

Акустическое поле корабля

Схема работы гидроакустических станций надводного корабля:

1 — преобразователь эхолота; 2 — пост гидроакустиков; 3 — преобразователь гидролокатора; 4 — обнаруженная мина; 5 — обнаруженная подводная лодка.

Акустическое поле корабля — область пространства, в которой распределяются акустические волны, образованные самим кораблем или отражающиеся от поверхности его корпуса.

Любой корабль, находящийся в движении, служит излучателем самых разнообразных по значению и характеру акустических колебаний, комплексное действие которых на окружающую водную среду создает достаточно интенсивный подводный шум в диапазоне от инфра- до ультразвуковых частот. Данное явление еще называют первичным акустическим полем корабля. Характер излучения первичного поля и его распространения определяются, как правило следующими параметрами корабля: водоизмещением, обводами (обтекаемостью формы) корпуса и скоростью хода корабля, типом главных и вспомогательных механизмов.

Поток воды при обхождении корпуса корабля определяет гидродинамическую составляющую акустического поля. Главные и вспомогательные механизмы корабля определяют вибрационную составляющую, гребные винти — кавитационную (кавитация на гребном винте — это образование на его быстро вращающихся лопастях в водной среде разряженных газовых полостей, последующее сжатие которых резко увеличивает шумность).

В итоге, первичное гидроакустическое поле корабля(ГАПК) представляет собой совокупность наложенных друг на друга полей, создаваемых различными источниками, основные из которых являются:

1. Шумы, создаваемые движителями (винтами) при их вращении. Подводный шум корабля от работ гребных винтов разделяется на сле­дующие составляющие:

— шум вращение гребного винта,

— вихревой шум,

— шум вибрации кромок лопастей винтов («пение»),

— кавитационный шум.

2. Шумы, излучаемые корпусом корабля на ходу и на стоянке как результат его вибрации от работы механизмов.

3. Шумы, создаваемые обтеканием корпуса корабля водой при его движении.

Уровень подводного шума зависит еще от скорости хода корабля, а также от глубины погружения (для ПЛ). Если корабль движется со скоростью выше критической. то в этом случае начинается процесс интенсивного шумообразования.

В процессе эксплуатации корабля, по мере износа основных узлов, шумность его может меняться. При выработке технического ресурса корабельных механизмов, происходит их расцентровка, расбалансировка и увеличение вибрации. Колебательная энергия изношенных механизмов провоцирует. в свою очередь, вибрации корпуса, что приводит к возмущениям в прилегающей водной поверхности.

Индикаторные картины ГАК МГК-400ЭМ. Режим шумопеленгования

Вибрации механизмов передаются на корпус в основном через: опорные связи механизмов с корпусом (фундаменты); неопорные связи механизмов с корпусом (трубопроводы, во­допроводы, кабели); через воздух в отсеках и помещениях НК.

Корпус корабля, сам по себе, способен отражать акустические волны, которые излучает какой-либо другой источник. Это излучение при отражении от корпуса, превращается во вторичное акустическое поле корабля и, может быть обнаружено приемным устройством. Использование вторичного акустического поля позволяет не только определить направление нахождения корабля, но также позволяет вычислить дистанцию до него путем замера времени прохождения сигнала (скорость звука в воде составляет 1500 м/с). Дополнительно на скорость распространения звука в воде влияет ее физическое состояние(соленость, которая повышается с увеличением температуры, и гидростатическое давление).

Атака подводной лодки на основании ложного акустического поля корабля

Главными направлениями уменьшения акустического поля корабля являются: снижение шума гребных винтов (подбором форм лопастей, частоты вращения винта, увеличением числа лопастей), снижение шумности механизмов и корпуса (звукоизолирующая амортизация, акустические покрытия, звукопоглощающие фундаменты).

Индикаторные картины ГАК МГК-400ЭМ. Режим LOFAR Гидроакустический комплекс «Скат» атомной подводной лодки «Щука»

Шумность корабля влияет не только на его скрытность от различных средств обнаружения и степень защищенности от минно-торпедного вооружения вероятного противника, но также и влияет на условия работы собственных гидроакустических средств обнаружения и целеуказания, создавая помехи в работе этих приборов.

Шумность имеет колоссальное значение для незаметности подводных лодок (ПЛ) так как именно она во многом определяет этот параметр выживания. По этому на подводных лодках контроль за шумностью и ее снижение — одна из главных задач всего личного состава.

Основные мероприятиям обеспечения акустической защиты корабля:

— улучшение виброакустических характеристик механизмов;

— удаление механизмов от конструкций наружного корпуса, излучающего подводный шум, путём их установки на палубы, платформы и переборки;

— виброизоляция механизмов и систем от основного корпуса с помощью звукоизолирующих амортизаторов, гибких вставок, муфт, амортизи­рующих подвесок трубопроводов и специальных шумозащищающих фундаментов;

— вибропоглащение и звукоизоляция звуковых вибраций фундаментных и корпусных конструкций, систем трубопроводов с помощью звукоизолирую­щих и вибродемфирующих покрытий;

— звукоизоляция и звукопоглащение воздушного шума механизмов за счет применения покрытий, кожухов, экранов, глушителей в воздуховодах;

— применение в системах забортной воды глушителей гидродинамичес­кого шума.

Отдельно кавитационный шум понижается за счет следующих работ:

— использование малошумных гребных винтов;

— использование низкооборотных винтов;

— повышение числа лопастей;

— балансировка гребного винта и линии вала.

Совокупность инженерных разработок, а также соответствующих действий личного состава, позволяют серьезно снизить уровень гидроакустического поля корабля.

Тепловое (инфракрасное) поле корабля

Тепловое поле корабля

Тепловое поле — поле, которое появляется при излучении кораблем инфракрасных лучей. Самыми мощными источниками излучения тепловых полей являются: дымовые трубы и газовые факелы от корабельной энергетической установки; корпус и надстройки в районе машинного отделения; факелы огня при артиллерийской стрельбе и запуске ракет. При использовании инфракрасной аппаратуры тепловое поле позволяет обнаружить корабль на достаточно большом расстоянии.

Главными источниками теплового поля корабля (инфракрасного излучения) являются:

— поверхности надводной части корпуса, надстроек, палуб, кожухов дымовых труб;

— поверхности газоходов и газовыхлопных устройств отработавших газов;

— газовый факел;

— поверхности корабельных конструкций (мачт, антенн, палуб и т. д.), находящихся в зоне действия газового факела, газовых струй ракет и летательных аппаратов при запуске;

— бурун и кильваторный след корабля.

Корабль в объективе тепловизора

Обнаружение надводных кораблей и подводных лодок по их тепловому полю и выдача целеуказания оружию производится с помощью специальной теплопеленгаторной аппаратуры. Такая аппаратура обычно устанавливается на надводных кораблях и подводных лодках, самолетах, спутниках, береговых постах.

Дополнительно тепловыми (инфракрасными) устройствами самонаведения снабжаются также различные типы ракет и торпеды. Современные тепловые устройства самонаведения позволяют осуществить захват цели на расстоянии до 30 км.

Основные технические средства тепловой защиты кораблей:

— охладители отработавших газов корабельной энергетической установки (камера смешения, внешний кожух, жалюзийные окна приёма воздуха, насадки, системы водовпрыска и т. д.);

— теплоутилизационные контуры (ТУК) корабельной энергетической установки;

— бортовые (надводные и подводные) и кормовые газовыхлопные устройства;

— экраны инфракрасного излучения от внутренних и наружных поверхностей газоходов (двухслойные экраны, профильные экраны с водяным или воздушным охлаждением, экранирующие тела и т. д.);

— система универсальной водяной защиты;

— покрытия для корпуса и надстроек корабля, в том числе и лакок­расочные, с пониженной излучающей способностью;

— тепловая изоляция высокотемпературных корабельных помещений.

Тепловую заметность надводного корабля можно также уменьшить применением следующих тактических приемов:

— применение маскирующего воздействия тумана, дождя и снега;

— применение в качестве фона предметов и явлений с мощным инфракрасным излучением;

— применение носовых курсовых углов по отношению к носителю теплопеленгаторной аппаратуры.

Для подводных лодок тепловая заметность снижается при увеличении глубины их погружения.

Гидродинамическое поле корабля

Гидродинамическое поле корабля
В районе оконечностей образуются зоны повышенного давления, а в средней части по длине корпуса — область пониженного давления.

Гидродинамического поле — поле возникающее в следствии движения корабля, за счет изменения гидростатического давления воды под корпусом корабля. По физической сущности гидродинамического поле — это возмущение движущимся кораблем естественного гидродинамического поля Мирового океана.

Если в каждом месте Мирового океана параметры его гидродинамического поля обусловлены, главным образом, случайными явлениями, учесть которые заранее очень трудно, то движущийся корабль вносит не случайные, а вполне закономерные изменения в эти параметры, учесть которые можно с необходимой для практики точностью.

При движении корабля в воде частицы жидкости, находящиеся на определенных расстояниях от его корпуса, приходят в состояние возмущенного движения. При движении этих частиц изменяется величина гидростатического давления в месте движения корабля, т.е. образуется гидродинамическое поле корабля определенных параметров.

При движении подводной лодки под водой область изменения давления распространяется на поверхность воды так же, как и на грунт. Если подводная лодка движется на небольшой глубине, то на поверхности воды можно визуально фиксировать хорошо заметный волновой гидродинамический след.

Свойства гидродинамического поля корабля часто используются при разработке неконтактных гидродинамических взрывателей донных мин.

До настоящего времени значимых эффективных средств гидродинамической защиты корабля не разработано. Частичное снижение гидродинамического поля достигается за счет расчета баланса между оптимальным водоизмещением корабля и формы его корпуса. Основным тактическим приемом гидродинамической защиты корабля является выбор безопасной скорости хода. Безопасной считается такая скорость, при которой либо величина понижения давления под кораблём не превысит установленного порога срабатывания взрывателя мины, либо время воздействия на взрыватель области пониженного давления окажется меньше, чем установлено во взрывателе.

Существуют специальные графики безопасных скоростей корабля и правила пользования, которые даются в специальной инструкции по выбору безопасных скоростей корабля при плавании в районах возможной постановки гидродинамических мин.

Электромагнитное поле корабля

Электромагнитное поле корабля — поле переменных по времени электрических токов, создаваемых кораблем в окружающем пространстве. Главными излучателями электромагнитного поля корабля являются: переменные гальванические токи в цепи «гребной винт — корпус», вибрация ферромагнитных масс корпуса в магнитном поле Земли, работа корабельного электрооборудования. Электромагнитное поле имеет ярко выраженный максимум в районе гребных винтов, а на расстоянии в несколько десятков метров от корпуса практически затухает.

Электромагнитная защита корабля осуществляется за счет выбора не­металлического материала для гребных винтов:

— применения для них не электропроводных покрытий, применения на валопроводе контактно-щёточных устройств;

— шунтирующих переменное сопротивление масляного зазора в подшипниках;

— поддержания сопротивления изоляции вала от корпуса в пределах установленных норм.

На кораблях с немагнитными и маломагнитными корпусами главное внимание уделяется вопросам снижения электромагнитного поля элементов электрооборудования.

Магнитное поле корабля

Магнитное поле корабля

Магнитное поле корабля — область пространства, в пределах которой обнаруживаются изменения магнитного поля Земли, обусловленные присутствием или движением намагниченного корабля.

Магнитное поле корабля представляет собой результирующую величину наложения нескольких полей: постоянного (статического) и индуктивного (динамического) намагничивания.

Постоянное намагничивание формируется у корабля в основном в период постройки под воздействием земного магнитного поля, и зависит от:

— расположения корабля относительно направления и величины линий напряженности магнитного поля Земли в месте постройки;

— магнитных свойств самих материалов, из которых строится корабль (остаточная намагниченность);

— соотношения главных размерений корабля, распределения и форм железных масс на корабле;

— технологий, с помощью которых осуществлялась постройка корабля (числа клепаных и сварных соединений).

Для количественной характеристики магнитного поля используется специальная физическая величина — напряженность магнитного поля Н.

Другой физической величиной, определяющей в первую очередь магнитные свойства материала является интенсивность намагничивания I. Кроме того существуют понятия остаточного намагничивания и индуктивного намагничивания.

Применения маломагнитных и немагнитных материалов при строительстве корабля позволяет в значительной степени снизить его магнитное поле. Поэтому при строительстве специальных кораблей (тральщиков, минных заградителей) широко используются такие материалы как стеклопластик, пластмассы, алюминиевые сплавы и т. д., а при строительстве некоторых проектов атомных подводных лодок применяется титан и его сплавы, который наряду с высокой прочностью является маломагнитным материалом. Однако прочность и другие механические и экономические показатели маломагнитных материалов позволяют применять их при строительстве боевых кораблей в ограниченных пределах. Существуют также и сильномагнитные материалы, к ним относятся: железо, никель, кобальт и некоторые сплавы. Вещества, способные сильно намагничиваться, получили название ферромагнетиков.

Принцип работы магнитной мины

Кроме того, если даже корпусные конструкции кораблей выполнять из маломагнитных материалов, то целый ряд корабельных механизмов остается выполненным из ферромагнитных металлов, которые также создают магнитное поле. Поэтому для кораблей, периодически осуществляется контроль уровня их магнитного поля и, при превышении допустимого значения, проводится размагничивание корпуса. Существует безобмоточное и обмоточное размагничивание. Первое осуществляется при помощи специальных кораблей или на станциях безобмоточного размагничивания, второе предусматривает наличие на самом корабле стационарных обметок (кабелей) и специальных генераторов постоянного Тока, которые вместе с аппаратурой управления и контроля составляют размагничивающее устройство корабля.

Магнитное поле корабля (МПК) широко используется в неконтактных взрывателях минно-торпедного оружия, а также в стационарных и авиационных системах магнитометрического обнаружения ПЛ.

Примером экспериментов по снижению магнитного поля, является так называемый Филадельфийский эксперимент, который и по сей день остается предметом многих домыслов, поскольку документальных подтверждений результатом эксперимента, публично так и не было обнародовано.

Электрическое поле корабля

Электрическое поле корабля

Электрическое поле корабля (ЭПК) — область пространства, в которой протекают постоянные электрические токи.

Основными причинами образования электрического поля корабля являются:

— Электрохимические процессы протекающие между деталями корабля, изготовленными из разнородных металлов и находящимися в подводной части корпуса(гребные винты и валы, рулевые устройства, донно-забортная арматура, системы протекторной и катодной защиты корпуса и т. д.).

— Процессы, порождаемые явлением электромагнитной индукции, суть которых заключаются в том, что корпус корабля во время своего движения пересекает силовые линии магнитного поля Земли, в результате чего в корпусе и прилегающих к нему массах воды возникают электрические токи. Аналогичные токи формируются в корабельных винтах при их вращении. Как правило корпус корабля изготавливается из стали, винты и донная арматура из бронзы или латуни, обтекатели гидроакустических станций из нержавеющей стали, а протекторы коррозии из цинка. В результате в подводной части корабля образуются гальванические пары и в морской воде, как в электролите, возникают стационарные электрические токи.

— Процессы, связанные с утечкой токов корабельного электрообору­дования на корпус корабля и в воду.

Главной причиной формирования ЭПК являются электрохимические процессы между разнородными металлами. Около 99 % от максимальной величины ЭПК приходится именно на электрохимические процессы. Поэтому для снижения уровня ЭПК стремятся устранить эту причину.

Электрическое поле корабля серьезно превосходит естественное электрическое поле Мирового океана, это позволяет его использовать при разработке неконтактного морского оружия и средств обнаружения подводных лодок.

Снижение уровня электрического поля достигается: — путем применения неметаллических материалов при изготовления корпуса и деталей, соприкасающихся с морской водой;

— путем подбора металлов по близости значений их электродных потенциалов для корпуса и деталей, соприкасающихся с морской водой;

— при помощи экранирования источников ЭПК;

— путем разъединение внутренней электрической цепи источников ЭПК;

— с помощью применения специальных покрытий источников ЭПК электроизолирующими материалами.

Области применения

Физические поля корабля в настоящее время широко используются по трем направлениям:

— в неконтактных системах различных видов оружия;

— в системах обнаружения и классификации;

— в системах самонаведения.

Ссылки и источники

1. Свердлин Г. М. Гидроакустические преобразователи и антенны.. — Ленинград: Судостроение, 1980.

2. Урик Р.Дж.(Robert J. Urick). Основы гидроакустики (Principles of Underwater Sound).. — Ленинград: Судостроение, 1978.

3. Яковлев А.Н Гидролокаторы ближнего действия.. — Ленинград: Судостроение, 1983.

Физические поля корабля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1. Понятие о конструктивной защите и физических полях корабля

2. Основные физические поля корабля и способы их снижения

3. Размагничивающее устройство корабля

Заключение

Введение

физический поле корабль

В целях более успешного решения кораблем своих боевых задач в условиях интенсивного развития средств обнаружения и поражения, необходимо всему офицерскому составу знать физические поля корабля и Мирового океана, способы обеспечения физической защиты, уметь грамотно использовать технические средства защиты и режимы движения корабля, а также необходимо обратить серьезное внимание на выбор грамотных тактических приемов для обеспечения скрытности корабля и уменьшения вероятности обнаружения и поражения неконтактным оружием.

При проектировании и постройке кораблей различных классов уделяется большое внимание обеспечению их конструктивной защиты от воздействия различных видов оружия и средств наведения.

1. Понятие о конструктивной защите и физических полях корабля

С началом ведения боевых действий на море началось противостояние оружия, применяемого для уничтожения кораблей и защиты корабля от этого оружия.

Так в период, когда основным оружием был таран начали применять бронирование бортов корабля. С началом применения артиллерии значительное внимание наряду с бронированием уделялось пожарозащищенности кораблей. В этот период появились первые противопожарные системы.

Бронирование кораблей, как основной вид защиты широко применялся на кораблях вплоть до начала 20 века. В этот период существовал класс броненосных кораблей — броненосцев. Кроме того, другие корабли строились также с применением бронирования. Представителем этих кораблей является знаменитый крейсер «АВРОРА» построенный в этот период. Корпус данного корабля состоит из двух частей: тяжелой бронированной подводной части и легкой надводной.

С увеличением мощи артиллерийского оружия и появлением торпедного оружия бронирование перестало удовлетворять требованиям защиты корабля. Поэтому применение бронирования стало не целесообразным.

В этот период начинается бурное развитие основных положений живучести корабля, основоположником которых стал русский офицер, адмирал С.О. Макаров.

Применение принципа разделения корабля на герметичные, водонепроницаемые отсеки, широкое использование водоотливных и противопожарных средств, аварийно-спасательного имущества и материалов, а также научные подходы к организации борьбы за живучесть корабля, все это позволило кораблю эффективно противостоять боевому воздействию оружия того времени.

С началом применения неконтактных взрывателей и возникновением систем самонаведения основным направлением защиты кораблей стала защита по физическим полям. Данный вид защиты в настоящее время продолжает развиваться и совершенствоваться, а с появлением мощного ракетного оружия необходимость обеспечения защиты корабля еще более возросла.

На современных кораблях конструктивная защита обеспечивается проведением следующих мероприятий:

— придание кораблю необходимых запасов местной и общей прочности;

— деление корабля на водонепроницаемые отсеки;

— применение технических средств борьбы с водой и пожарами;

— обеспечение снижения уровня различных физических полей.

В настоящее время для обнаружения кораблей, их классификации, слежения за ними, а также их уничтожения используются различные неконтактные системы, основанные на принципах регистрации различных физических полей корабля. С началом применения неконтактных взрывателей и возникновением систем самонаведения основным направлением защиты кораблей стала защита по физическим полям.

Физическим полем называется часть пространства или все пространство, которому присущи некоторые физические свойства. В каждой точке этого пространства некоторая физическая величина имеет определенное значение.

К полям, как своеобразным формам материи можно отнести магнитное, тепловое (инфракрасное), световое, гравитационное и другие поля.

Некоторые физические поля являются своеобразными формами движения вещества, как, например акустическое поле. А некоторые поля проявляются в виде электромагнитных и гравитационных явлений в совокупности с движением вещества, как, например гидродинамическое поле.

Каждому месту Мирового океана присущи определенные уровни физических полей — это естественные природные поля. В зависимости от среды в которой зарождаются физические поля океана, их можно разделить на:

1. Геофизические поля, обусловленные наличием всей массы земли:

— магнитное поле;

— гравитационное поле;

— электрическое поле; поле рельефа океана.

2. Гидрофизические поля, обусловленные наличием водных масс океана, к которым относятся:

— поле температуры морской воды;

— поле солености морской воды;

— поле радиоактивности морской воды;

— гидродинамическое поле;

— гидроакустическое поле;

— гидрооптическое поле;

поле теплового излучения поверхности океана.

При создании технических средств обнаружения кораблей и неконтактных систем оружия тщательно учитываются характеристики и параметры полей океана, они рассматриваются как естественная помеха, с учетом которой средства должны быть настроены так, чтобы выделить на фоне естественной помехи физическое поле корабля. С другой стороны, корабли могут использовать поля океана в целях маскировки или уменьшения уровней собственных полей.

Корабль (ПЛ) при нахождении в данном месте мирового океана вносит изменения в естественные поля. Он искажает (возмущает) то или иное поле Мирового океана с определенной закономерностью и сам в некоторых случаях подвергается воздействию физических полей, например, намагничивается.

Физическим полем корабля называется область пространства, прилегающая к кораблю, в пределах которой обнаруживается искажение соответствующего поля Мирового океана.

Надводный корабль является источником различных физических полей, которые являются характеристиками корабля, определяющими его скрытность, защиту и боевую устойчивость.

Параметры физических полей широко используются при обнаружении и классификации кораблей, в системах наведения оружия, а также в системах управления неконтактным минно-торпедным и ракетным оружием.

В настоящее время еще не установлена строгая классификация и терминология по физическим полям и следности корабля. Одним из вариантов является классификация, представленная на таблице №1.

Физические поля кораблей по месту расположения источников поля подразделяют на первичные (собственные) и вторичные (вызванные).

Первичными (собственными) полями кораблей называются поля, источники которых расположены непосредственно на корабле либо в сравнительно тонком слое воды, прилегающем к его корпусу.

Вторичным (вызванным), полем корабля, называется отраженное (искаженное) поле корабля, источники которого находятся вне корабля (в пространстве, на другом корабле и т.д.).

Поля, которые создаются искусственно с помощью специальных устройств, (радио-, гидролокационных станций, оптических приборов) называются активными физическими полями.

Поля, которые создаются естественно кораблем в целом как конструктивным сооружением, называются пассивными физическими полями корабля.

По функциональной зависимости параметров физических полей от времени их можно подразделить на статические и динамические.

Статическими полями являются такие физические поля, интенсивность (уровень или мощность) источников которых остается в течении времени воздействия полей на неконтактную систему постоянной.

Динамическими (переменными во времени) физическими полями называются такие поля, интенсивность источников которых изменяется в течении времени воздействия поля на неконтактную систему.

Физические поля корабля в настоящее время широко используются по трем направлениям:

— в неконтактных системах различных видов оружия;

— в системах обнаружения и классификации;

— в системах самонаведения.

Степень использования физических полей в технических средствах обнаружения, слежения за кораблями и в неконтактных системах оружия неодинакова. В настоящее время нашли широкое применение в практике следующие физические поля корабля:

акустическое поле,

тепловое (инфракрасное) поле,

гидродинамическое поле,

магнитное поле,

электрическое поле.

Причины возникновения и способы снижения этих физических полей корабля рассмотрим в следующих вопросах занятия.

2. Основные физические поля корабля и способы их снижения

а) Акустическое поле корабля.

Акустическим полем корабля называется область пространства, в которой распределяются акустические волны, образованные или собственно кораблем или отражающиеся от корабля.

Волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой среды принято называть звуком.

Скорость распространения звука зависит от упругих свойств среды (в воздухе 330 м/сек, в воде 1500 м/сек, в стали около 5000 м/сек). Скорость распространения звука в воде зависит, кроме того, от ее физического состояния, увеличиваясь с повышением температуры, солености и гидростатического давления.

Движущийся корабль является мощным источником звука, создающим в воде акустическое поле большой интенсивности. Это поле называют гидроакустическим полем корабля (ГАПК).

В соответствии с классификацией, рассмотренной ранее, ГАПК подразделяется на:

— первичное ГАПК (шумность), которое формируется кораблем собственным источником акустических волн;

— вторичное ГАПК (гидролакационное), которое формируется в следствии отражающихся от корабля акустических волн, излучаемых посторонним источником.

Гидроакустическое поле (шумность) корабля широко используется в стационарных, корабельных и авиационных системах обнаружения и классификации, а также системах самонаведения и неконтактных взрывателях минно-торпедного оружия.

Гидроакустическое поле корабля представляет собой совокупность наложенных друг на друга полей, создаваемых различными источниками, основными из которых являются:

Шумы, создаваемые движителями (винтами) при их вращении. Подводный шум корабля от работ гребных винтов разделяется на следующие составляющие:

— шум вращение гребного винта,

— вихревой шум,

— шум вибрации кромок лопастей винтов («пение»),

— кавитационный шум.

Шумы, излучаемые корпусом корабля на ходу и на стоянке как результат его вибрации от работы механизмов.

Шумы, создаваемые обтеканием корпуса корабля водой при его движении.

Уровни подводного шума зависят от скорости хода корабля и от глубины погружения (для ПЛ). На скоростях хода выше критической начинается область интенсивного шумообразования.

В процессе эксплуатации корабля шумность его по ряду причин может измениться. Так увеличению шумности способствует выработка технического ресурса корабельных механизмов, что приводит к их расцентровки, расбалансировки и увеличению вибрации. Колебательная энергия механизмов вызывает вибрации корпуса, что приводит к возмущениям в забортной среде, определяющим подводный шум.

Вибрации механизмов передаются на корпус:

— через опорные связи механизмов с корпусом (фундаменты);

— через неопорные связи механизмов с корпусом (трубопроводы, водопроводы, кабели);

— через воздух в отсеках и помещениях НК.

Насосы, связанные с забортной средой, передают колебательную энергию кроме указанных путей по рабочей среде трубопровода непосредственно в воду.

Шумность корабля характеризует не только его скрытность от гидроакустических средств обнаружения и степень защиты от минно-торпедного оружия вероятного противника, но и определяет условия работы собственных гидроакустических средств обнаружения и целеуказания, создавая помехи работе этих средств.

Шумность имеет большое значение для подводных лодок (ПЛ) так как она во многом определяет их скрытность. Контроль за шумностью и ее снижение является важнейшей задачей всего личного состава корабля и особенно ПЛ.

В целях обеспечения акустической защиты корабля проводится ряд организационно-технических и тактических мероприятий.

К данным мероприятиям относятся следующие:

улучшение виброакустических характеристик механизмов;

удаление механизмов от конструкций наружного корпуса, излучающего подводный шум, путём их установки на палубы, платформы и переборки;

виброизоляция механизмов и систем от основного корпуса с помощью звукоизолирующих амортизаторов, гибких вставок, муфт, амортизирующих подвесок трубопроводов и специальных шумозащищающих фундаментов;

вибропоглащение и звукоизоляция звуковых вибраций фундаментных и корпусных конструкций, систем трубопроводов с помощью звукоизолирующих и вибродемфирующих покрытий;

звукоизоляция и звукопоглащение воздушного шума механизмов за счет применения покрытий, кожухов, экранов, глушителей в воздуховодах;

применение в системах забортной воды глушителей гидродинамического шума.

Кавитационный шум снижается выполнением следующих мероприятий:

применение малошумных гребных винтов;

применение низкооборотных винтов;

увеличение числа лопастей;

балансировка гребного винта и линии вала.

Совокупность конструктивных мероприятий и действий личного состава направленных на снижение шумности, позволяют в значительной степени снизить уровень гидроакустического поля корабля.

б) Тепловое поле корабля.

Основными источниками теплового поля корабля (инфракрасного излучения) являются:

— поверхности надводной части корпуса, надстроек, палуб, кожухов дымовых труб;

— поверхности газоходов и газовыхлопных устройств отработавших газов;

— газовый факел;

— поверхности корабельных конструкций (мачт, антенн, палуб и т.д.), находящихся в зоне действия газового факела, газовых струй ракет и летательных аппаратов при запуске;

— бурун и кильваторный след корабля.

Обнаружение надводных кораблей и подводных лодок по их тепловому полю, и выдача целеуказания оружию производится с помощью теплопеленгаторной аппаратуры. Такая аппаратура устанавливается на самолетах, спутниках, надводных кораблях и подводных лодках, береговых постах.

Тепловыми (инфракрасными) устройствами самонаведения снабжаются также различные типы ракет и торпеды. Современные тепловые устройства самонаведения обеспечивают захват целей на расстоянии до 30 км.

Наиболее эффективным способом снижения теплового поля корабля является применение технических средств тепловой защиты.

К техническим средствам тепловой защиты относятся:

охладители отработавших газов корабельной энергетической установки (камера смешения, внешний кожух, жалюзийные окна приёма воздуха, насадки, системы водовпрыска и т.д.);

теплоутилизационные контуры (ТУК) корабельной энергетической установки;

бортовые (надводные и подводные) и кормовые газовыхлопные устройства;

экраны инфракрасного излучения от внутренних и наружных поверхностей газоходов (двухслойные экраны, профильные экраны с водяным или воздушным охлаждением, экранирующие тела и т.д.);

система универсальной водяной защиты;

покрытия для корпуса и надстроек корабля, в том числе и лакокрасочные, с пониженной излучающей способностью;

тепловая изоляция высокотемпературных корабельных помещений.

Тепловую заметность надводного корабля можно также уменьшить применением тактических приемов. К таким приемам относятся следующие:

использование маскирующего воздействия тумана, дождя и снега;

использование в качестве фона предметов и явлений с мощным инфракрасным излучением;

использование носовых курсовых углов по отношению к носителю теплопеленгаторной аппаратуры.

Тепловая заметность подводных лодок уменьшается при увеличении глубины их погружения.

в) Гидродинамическое поле корабля.

Гидродинамическим полем корабля (ГПК) называется область пространства, прилегающая к кораблю, в которой наблюдается изменение гидростатического давления, вызываемое движением корабля.

По физической сущности ГПК это возмущение движущимся кораблем естественного гидродинамического поля Мирового океана.

Если в каждом месте Мирового океана параметры его гидродинамического поля обусловлены в наибольшей степени случайными явлениями, учесть которые заранее очень трудно, то движущийся корабль вносит не случайные, а вполне закономерные изменения в эти параметры, учесть которые можно с необходимой для практики точностью.

При движении корабля в воде частицы жидкости, расположенные на определенных расстояниях от его корпуса, приходят в состояние возмущенного движения. При движении этих частиц меняется величина гидростатического давления в месте движения корабля, образуется гидродинамическое поле корабля определенных параметров.

При движении ПЛ под водой область изменения давления распространяется на поверхность воды так же, как и на грунт. Если движение осуществляется на небольших глубинах погружения, то на поверхности воды появляется визуально хорошо заметный волновой гидродинамический след.

Таким образом, гидродинамическое поле корабля создается при его движении относительно окружающей жидкости и зависит от водоизмещения, главных размерений, формы корпуса, скорости корабля, а также от глубины моря (расстояние до днища корабля).

Гидродинамическое поле корабля (ГПК) широко используется в неконтактных гидродинамических взрывателях донных мин.

Обеспечить гидродинамическую защиту корабля любого типа или существенным образом снизить параметры ГПК с помощью конструктивных средств очень трудно. Для этого необходимо создавать сложную форму корпуса, что приведет к увеличению сопротивления движению. Поэтому решение вопроса гидродинамической защиты осуществляется в основном организационными мероприятиями.

Для обеспечения гидродинамической защиты любого корабля необходимо и достаточно, чтобы параметры его ГПК по величине не превосходили параметров настройки неконтактного гидродинамического взрывателя.

Уровни гидродинамического поля уменьшаются при уменьшении скорости корабля. Снижение скорости корабля до безопасной является основным способом защиты кораблей от гидродинамических мин.

Графики безопасных скоростей корабля и правила пользования ими даются в инструкции по выбору безопасных скоростей корабля при плавании в районах возможной постановки гидродинамических мин.

Наряду с эксплуатационными физическими полями корабля, существуют также поля зависящие практически только от физических и химических свойств материалов из которых построен корабль. К таким физическим полям корабля относятся магнитное и электрическое поле.

г) Электрическое поле корабля.

Следующим физическим полем корабля является электрическое поле. Из курса физики известно, что если в какой-либо точке пространства появляется электрический заряд, то вокруг этого заряда возникает электрическое поле.

Электрическим полем корабля (ЭПК) называют область пространства, в которой протекают постоянные электрические токи.

Основными причинами образования электрического поля корабля являются:

1. Электрохимические процессы между деталями, изготовленными из разнородных металлов и находящимися в подводной части корабля (гребные винты и валы, рулевые устройства, донно-забортная арматура, системы протекторной и катодной защиты корпуса и т.д.).

2. Процессы, обусловленные явлением электромагнитной индукции, которые заключаются в том, что корпус корабля при своем движении пересекает силовые линии магнитного поля Земли, в результате чего в корпусе корабля и близлежащих массах воды возникают электрические токи. Аналогично такие токи появляются в корабельных винтах при их вращении в МПЗ и МПК.

3. Процессы, связанные с утечкой токов корабельного электрооборудования на корпус корабля и в воду.

Основной причиной образования ЭПК являются электрохимические процессы между разнородными металлами. Около 99 % от максимальной величины ЭПК приходится именно на электрохимические процессы. Поэтому для снижения уровня ЭПК стремятся устранить эту причину.

Электрическое поле корабля значительно превосходит естественное электрическое поле Мирового океана, что позволяет использовать его для создания неконтактного морского оружия и средств обнаружения подводных лодок.

С целью снижения электрического поля корабля проводится ряд мероприятий, основными из которых являются следующие:

— применение неметаллических материалов для изготовления корпуса и деталей, омываемых морской водой;

— подбор металлов по близости значений их электродных потенциалов для корпуса и деталей, омываемых морской водой;

— экранирование источников ЭПК;

— разъединение внутренней электрической цепи источников ЭПК;

— покрытие источников ЭПК электроизолирующими материалами.

г) Магнитное поле корабля.

Магнитным полем корабля (МПК) называется область пространства, в котором естественное магнитное поле Земли искажено из-за присутствия или движения корабля, намагниченного в поле земли.

Магнитное поле корабля (МПК) широко используется в неконтактных взрывателях минно-торпедного оружия, а также в стационарных и авиационных системах магнитометрического обнаружения ПЛ.

Причины возникновения магнитного поля корабля заключаются в следующем. Любое вещество всегда магнитно, т.е. изменяет свои свойства в магнитном поле, но степень изменения свойств, для различных веществ не одинакова.

Различают слабомагнитные вещества, (например алюминий, медь, титан, вода), и сильномагнитные, (такие как железо, никель, кобальт и некоторые сплавы). Вещества, способные сильно намагничиваться, получили название ферромагнетиков.

Для количественной характеристики магнитного поля служит специальная физическая величина — напряженность магнитного поля Н.

Другой важной физической величиной, характеризующей в первую очередь магнитные свойства материала является интенсивность намагничивания I. Кроме того существуют понятия остаточного намагничивания и индуктивного намагничивания.

Остаточным намагничиванием называется постоянное намагничивание корабля, которое сохраняется на достаточно длительный промежуток времени неизменным при изменении или отсутствии МПЗ.

Индуктивным намагничиванием корабля называется величина, которая непрерывно и пропорционально изменяется при изменении МПЗ.

Корабль, корпус которого построен из ферромагнитного материала, или имеющий другие ферромагнитные массы (главные двигатели, котлы, и т.д.) находясь в магнитном поле Земли намагничивается, т.е. приобретает собственное магнитное поле.

Магнитное поле корабля в основном зависит от магнитных свойств материалов, из которых построен корабль, технологии постройки, размеров и распределения ферромагнитных масс, места постройки и районов плавания, курса, качки и некоторых других факторов.

Способы снижения магнитного поля корабля рассмотрим более подробно в следующем вопросе занятия.

3. Размагничивающее устройство корабля

Задача снижения магнитного поля корабля может решаться двумя путями:

применение в конструкции корпуса, оборудования и механизмов корабля маломагнитных материалов;

проведение размагничивания корабля.

Применения маломагнитных и немагнитных материалов для создания корабельных конструкций позволяет в значительной степени снизить магнитное поле корабля. Поэтому при строительстве специальных кораблей (тральщиков, минных заградителей) широко используются такие материалы как стеклопластик, пластмассы, алюминиевые сплавы и т.д. При строительстве некоторых проектов атомных подводных лодок применяется титан и его сплавы, который наряду с высокой прочностью является маломагнитным материалом.

Однако прочность и другие механические и экономические показатели маломагнитных материалов позволяют применять их при строительстве боевых кораблей в ограниченных пределах.

Кроме того, если даже корпусные конструкции кораблей выполнять из маломагнитных материалов, то целый ряд корабельных механизмов остается выполненным из ферромагнитных металлов, которые также создают магнитное поле. Поэтому в настоящее время основным способом магнитной защиты большинства кораблей является их размагничивание.

Размагничиванием корабля называется комплекс мероприятий направленных на искусственное уменьшение составляющих напряженности его магнитного поля.

Основными задачами размагничивания являются:

а) уменьшение всех составляющих напряженности МПК до пределов, установленных специальными нормами;

б) обеспечение стабильности размагниченного состояния корабля.

Одним из методов решения этих задач является проведение обмоточного размагничивания.

Сущность метода обмоточного размагничивания заключается в том, что МПК компенсируется магнитным полем тока специально смонтированных на корабле штатных обмоток.

Совокупность системы обмоток, источников их питания, а также аппаратуры управления и контроля составляет размагничивающее устройство (РУ) корабля.

В систему обмоток РУ корабля могут входить следующие обмотки (в зависимости от типа и класса корабля):

а) Основная горизонтальная обмотка (ОГ), предназначенная для компенсации вертикальной составляющей МПК. Для размагничивания большей массы ферромагнитного материала корпуса ОГ разбивается на ярусы, при этом каждый ярус состоит из нескольких секций.

б) Курсовая шпангоутная обмотка (КШ), предназначенная для компенсации продольного индуктивного намагничивания корабля. Она состоит из ряда последовательно соединенных витков, расположенных в шпангоутных плоскостях.

а) Основная горизонтальная обмотка ОГ.

б) Курсовая шпангоутная обмотка КШ.

в) Курсовая батоксовая обмотка КБ.

в) Курсовая батоксовая обмотка (КБ), предназначенная для компенсации поля индуктивного поперечного намагничивания корабля. Она монтируется в виде нескольких контуров, расположенных побортно в батоксовых плоскостях, симметрично относительно диаметральной плоскости корабля.

г) Постоянные обмотки, применяются на кораблях большого водоизмещения. К этим видам обмоток относятся постоянная шпангоутная обмотка (ПШ) и постоянная батоксовая обмотка (ПБ). Эти обмотки прокладываются по трассе обмоток КШ и КБ и никаких видов регулирования тока в процессе эксплуатации не имеют.

д) Специальные обмотки (СО), предназначенные для компенсации магнитных полей от отдельных крупных ферромагнитных масс и мощных электрических установок (контейнеры с ракетами, тральные агрегаты, аккумуляторные батареи и т.д.)

Питание обмоток РУ осуществляется только постоянным током от специальных агрегатов питания РУ. Агрегатами питания РУ являются электромашинные преобразователи, состоящие из приводного двигателя переменного тока и генератора постоянного тока.

Для питания преобразователей и обмоток РУ на кораблях устанавливаются специальные щиты питания РУ, получающие питание от двух источников тока, расположенных на разных бортах. На щитах РУ устанавливается необходимая коммутационная, защитная, измерительная и сигнальная аппаратура.

Для автоматического управления токами в обмотках РУ устанавливается специальная аппаратура, которая производит регулировку токов в обмотках РУ в зависимости от магнитного курса корабля. В настоящее время на кораблях используются регуляторы тока типа «КАДР-М» и «КАДМИЙ».

Наряду с обмоточным размагничиванием, т.е. использованием РУ, надводные корабли и подводные лодки периодически подвергаются безобмоточному размагничиванию.

Сущность безобмоточного размагничивания заключается в том, что корабль подвергается кратковременному воздействию сильных, искусственно созданных магнитных полей, уменьшающих МПК до определенных норм. Сам корабль при этом методе никаких стационарных размагничивающих обмоток не имеет. Безобмоточное размагничивание производится на специальных стендах СБР (стенд безобмоточного размагничивания).

Основными недостатками метода безобмоточного размагничивания являются недостаточная стабильность размагниченного состояния корабля, невозможность компенсации индуктивных составляющих МПК, зависящих от курса и длительность процесса безобмоточного размагничивания.

Таким образом, максимальное снижение магнитного поля корабля достигается путем применения двух методов размагничивания — обмоточного и безобмоточного. Применение РУ позволяет скомпенсировать МПК в процессе эксплуатации, но так как магнитное поле корабля с течением времени может значительно изменяться, то корабли нуждаются в периодической магнитной обработке на СБР. Кроме того на СБР производятся замеры величины магнитного поля корабля, с целью поддержания МПК в установленных приделах.

Заключение

Таким образом, рассмотренные физические поля корабля связаны непосредственно с его эксплуатацией. На использовании этих физических полей построены различные системы обнаружения кораблей и ПЛ, системы наведения оружия, а также неконтактные взрыватели минно-торпедного оружия.

В связи с этим, снижение уровней физических полей корабля и поддержание их в допустимых пределах, является важной задачей всего экипажа корабля.

Обнаружение корабля любыми средствами наблюдения, а также срабатывание неконтактных систем самонаведения и взрывателей оружия происходит тогда, когда интенсивность поля корабля превысит порог чувствительности указанных средств.

Существует несколько принципиально различных способов уменьшения вероятности обнаружения и поражения кораблей боевыми средствами и неконтактными системами. Сущность их сводится к следующему:

1. Использовать маскирующие особенности полей Мирового океана, особенности водной или воздушной среды, тактические приемы с таким расчетом, чтобы по возможности наблюдая за противником, обеспечить на определенном расстоянии собственную скрытность и наименьшую вероятность поражения неконтактным оружием.

2. Снизить интенсивность источников физического поля корабля с помощью конструктивных и организационных мероприятий. Этот способ называют обеспечением физической защиты корабля.

Защищенность корабля от обнаружения и воздействия различных видов оружия в значительной степени влияют на боеспособность корабля и на эффективное выполнение стоящих перед кораблем задач. Чем лучше обеспечена защита корабля, тем меньше вероятность получения им различных повреждений.

Если же корабль все же получает повреждения от воздействия оружия противника (или аварийные повреждения) то он должен обладать способностью противостоять этим повреждениям и восстанавливать свою боеспособность. Таким качеством является живучесть корабля.

Данное качество будет рассмотрено на следующем занятии.

Учебно-методическое обеспечение

1.Наглядные пособия: стенд «Продольный разрез корабля»,

Устройство УРТ-850.

2.Технические Средства Обучения: кодоскоп.

3.Приложение: слайды для кодоскопа.

Литература

1. УП «Физические поля корабля» Инв. № 210

Размещено на Allbest.ru

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *