船舶磁特征的开发与利用
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作者(美) 约翰·J. 福尔摩斯著
出版社国防工业出版社
ISBN9787118134445
出版时间2024-09
装帧精装
开本其他
定价58元
货号4698516
上书时间2024-12-28
商品详情
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目录
本书主要阐述了四种主要船载磁场来源的产生机理, 并详细描述了诱导和永久铁磁性特征。在简要概述二战期间海军磁性地雷发展的历史之后, 讨论了现代武器的重要改进, 包括解释了非接触爆炸的损害机制。给出了选择最佳矿井驱动阈值的策略。概述了针对海军地雷的多层次防御战略, 并以图表形式解释了减少船只标志与雷场清除效果之间的关系。除了简要讨论水下和机载潜艇监视系统和磁场传感原理外, 还提出了计算几种屏障类型的预期目标信号强度和噪声水平的数学公式。
内容摘要
通过感知水下磁场探测舰艇是否存在的技术，主要应用于海底战争。鉴于电磁场在导电海水中的传播损失，感兴趣的频率通常限于0~3Hz的超低频（ULF）以及3~3kHz的极低频（ELF）。直到最近，尽管规划和建造全电舰艇所使用的高功率推进电机、发电机和高电流分布系统提升了对ELF的关注，但就磁隐身而言，所关注的频率仍然集中在ULF和ELF，因此，《船舶磁特征的开发与利用》的讨论将主要集中于开发与利用水面舰或潜艇的ULF磁场特征。
术语“特征”广泛应用于声学测量和船舶水下声场检测领域，类似签名文档上的手签，可以将船舶所产生的水下声音具有的独特特征用于与其他船舶区分。尽管水面舰或潜艇所产生的磁场不像其声学特性那样独特，但术语“特征”已经被用来描述船舶电磁场的空间和时间分布。
大多数人会比较熟悉磁铁周围撒上铁屑或锉屑形成图案的现象：当将铁屑铺在位于磁铁上方并且振动的纸板上时，磁化的铁屑会与磁场对齐，所得到的图案勾画出无法使用肉眼直接看到的磁场轮廓。因为磁场看不见、听不到且感觉不到，所以会很难理解它在海军舰艇周围的存在是如何增大舰艇被水雷和探测系统发现的概率。对磁特征的生成机制及其物理原理的基本理解会降低这种神秘感。
ULF频段主要存在以下四种船载磁源：
（1）建造海军舰船所使用的铁磁钢在地球自然磁场中感应引起的铁磁性；
（2）任何船载导电材料（磁性和非磁性）在地球磁场中旋转产生的涡流；
（3）由自然电化学腐蚀过程或人为设计用于防止船舶腐蚀（生锈）的阴极保护系统，将电流施加到船舶的导电船体和周围的海水中产生的电场；
（4）流入电动机、发电机、配电电缆、开关装置、断路器和其他有源电路的电流。
将在第2章对每个船载磁源背后的物理原理进行详细讨论，并分别简要介绍降低这些磁源的方法。
水下战争对船舶或潜艇磁场特征的利用可以分为水雷战（MIW）和反潜战（ASW）两类。水雷是第一种可以通过感应磁场进行探测、定位和攻击船只的武器。1920年，德国开始大规模开发一种靠近海底或浮在水中的水雷，会对目标船只的磁场进行探测，若满足某些要求，则会自动引爆。人们发现，非接触式水下爆炸产生的冲击波能够在远处击沉或严重损坏船舶。这种非接触式武器称为磁感应水雷，将在第3章对其基本工作原理进行讨论。
水雷很危险，被海军水雷击沉或损坏的船只总质量超过数十万吨。第一次世界大战期间，各方共布设了309700枚水雷，击沉或损坏950多艘船只。这个数字在第二次世界大战期间增加到70万枚，击沉或损坏的船只数量超过3200艘。自1950年以来，共有14艘美国海军船只成为水雷的牺牲品，USS PRINCETON（CG 59）舰于1991年在“沙漠风暴”行动期间被伊拉克水雷破坏。即使像“伊拉克自由行动”（2003年），联军海军依然需要进行大规模扫雷行动，幸运的是在伊拉克部队部署大部分武器之前，这些行动被成功阻止。
水雷价格便宜、容易制造且可以在国际武器市场上买到；但是，搜寻和清除它们既困难又耗时，并且由于可以使用隐蔽手段部署而无须直接面对敌方全副武装的海军力量，海军雷区所造成的伤亡却会威胁水手的性命，延迟或改变冲突的结果，阻止海军能力的迅速重建，损害经济以及对国内外政治造成不利影响。海军水雷数量有增无减，是一种非常有效的武器，因此有必要采取行动对抗其效力。
目前，已经有几种手段可以用于降低系泊式和底部磁感应水雷的威胁，将扫雷、猎雷和船舶磁特征消减技术综合使用，以降低战斗舰艇或支援船舶触发水雷的可能性。将在第3章阐述这些水雷对抗（mlne countermeasure，MCM）技术，以说明它们是如何相互补充并产生协同效益的。降低海军舰艇触发水雷的灵敏度，同时尽量减少使雷场失效所需的时间和物质资源，是MCM研究的重点。
由于作者能力和篇幅限制，该书不会对进攻性和防御性水雷战的各个方面进行全面讨论。在开发攻击性水雷时，有许多因素需要考虑，在应对这种威胁时更是如此，其重要性在很大程度上取决于具体应用环境。《船舶磁特征的开发与利用》将在尖端技术层面描述磁感应水雷的设计和使用，以及对如何保护己方舰队免受这些武器攻击的系统和技术进行讨论。
利用船舶磁特征进行水下海战的第二项重要应用是反潜战。过去，主动和被动声纳系统是探测潜艇的主要手段；然而，随着减振降噪技术的快速发展，反潜战现场已经转移到高噪声和声学上更具有挑战性的浅水滨海环境。因此，反潜战的任务发展到现在，已经使潜艇磁场的探测范围达到能够与声学技术相近的程度。将在第4章讨论使用磁特征探测和定位潜艇的技术。
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