实用声呐工程文档下载_声呐技术第二版pdf

　　二战结束后，海军开始逐步迈进现代化时代，1954年美国第一代核潜艇“鹦鹉螺”号核潜艇下水，核反应堆启堆4天之后上升至满功率。从此潜艇具备了无限的续航能力不再是梦想，“鹦鹉螺”号核潜艇依靠高航速和大续航力很少被发现，击沉它需要付出8艘军舰的代价，3年之后苏联第一艘核潜艇也下水了，作为新生大国，中国也感受到了核潜艇的巨大战略优势，中国也开始研发核潜艇。

一：中国第一代核潜艇的研发

　　1956年1月，中国将核动力列入《科学技术发展远景规划》，计划在1967年建造岀核动力潜艇，科研单位学习美国先建立一座试验核反应堆，1958年6月开始运转，由于中国工业基础薄弱，根本不具备研制核潜艇条件，苏联也拒绝援助核潜艇技术，1963年3月，技术难关太多的核潜艇项目暂时停止，1965年，原子弹爆炸成功后海军认为研制核潜艇的条件基本成熟，提出重新上马核潜艇，1965年8月获得批准，相关单位提出先研制鱼雷核潜艇再搞导弹核潜艇，从此核潜艇重新上马，开始着手组建总体，动力、武器、电子四个设计队伍，组建了核潜艇动力工程研究所和核潜艇总体研究设计所，设计人员达到700余人，3000多个协作单位。为了落实大量专用设备和仪器的研制任务，国家优先安排承制部门固定从事设备、仪器设计、制造的技术人员和技术工人，解决了核潜艇工程所需的人员、经费、器材、能源、协作订货。

　　核潜艇设计方案也在1965年8月完成，同时在1965年8月就在葫芦岛建设四三一厂，承担核潜艇总体建造任务，各部、委各自完善相应的配套设施，新建、扩建核燃料元件、锆和铪材料、鱼雷、导弹和一些关键设备的生产工厂或车间，核潜艇洞库基地于1968年开工建设，核潜艇1967年开始建造，总体设计在1968年3月才完成。原计划是在1972年3月下水，但是1966年海军决定将下水时间提前1年，随后，设计团队边试验、边设计，突击完成了施工图纸和文件，1969年12月，50%的设计人员都在四三一厂驻厂工作组，协助配合处理建造、试验中的2300多个问题，随着工程的迅速进展，海军开始从东海.比海、南海三个舰队的四个常规潜艇支队和一个护卫舰大队抽调人员在青岛成立组建核潜艇的接艇部队，小平岛基地扩建成核潜艇试航基地。

　　1970年，091型核潜艇“长征1号”下水，开始系泊试验，1971年8月23日开始航海试验，累计航行4000多海里，发射鱼雷16条，试验表明性能和建造质量良好，于是在1974年8月才交付，中国海军接收“长征1号”后并没有投入作战训练，而是进行着各种试验和测试，以便掌握其各种性能，“长征2号”也于1974年开工，1980年1月交付，长征3号”“长征4号”“长征5号”也分别在1983年、1987年、1990年交付，1981年11月，“长征1号”首次进行长达31天的长航试验，测试全艇动力，电力、保障系统，其间出现过5次停堆故障，服役日期大幅滞后，直到八十年代后期才正式编入北海舰队进入战斗值班，从“长征3号”开始，091型核潜艇有了一定的改进和变化，使用了590兆帕屈服强度的合金钢，使极限下潜深度超过300米。同时装备了从西方引进的部分技术较为先进的通信、导航、电子战设备及引进的低频被动探测声呐，

二：中国第一代核潜艇的毛病

　　“长征1号”是中国首艘核动力船舶，潜用核动力装置与陆上核电站相比，要求不体积重量小，不能超过耐压壳体的直径，操纵机构要在纵横据摆，起伏无常的风浪中可靠地工作，负荷变化量可达6%~25%/分，反应堆能在5~8分钟停堆，还要长期可靠运作和立足国内设备、材料，核反应堆有压水堆、液态金属堆、沸水堆、高温气冷堆等多种类型，只有压水堆和液态金属堆适合做潜用反应堆，其中世界98%以上的核潜艇都用压水堆，压水堆主要由堆芯、一回路系统、二回路及推进轴系组成，堆芯把一回路水加热后送到蒸汽发生器变成饱和蒸汽，加热蒸汽发生器中的二回路水，一回路水冷却后流出蒸汽发生器再送回到堆芯加热，二回路水被送至汽轮机带动螺旋桨，从汽轮机排出后经过冷凝器再送至蒸汽发生器，有放射性的反应堆和一回路布置在屏蔽舱内，二回路没有放射性，

　　压水堆具有堆芯功率密度高、结构紧凑、安全性高等特点，091型核潜艇自然也是压水反应堆，由于没有过设计、生产和运行经验，中国借鉴美国建造陆上模式堆的成功经验先建造陆上模式堆，于1966年就破土动工，代号一九六工程，一直到1968年才展开全面建造，1970年7月10，这个反应堆启堆，7月25日开始从10%开始稳定提升功率，到7月81日达到90%的功率，由于蒸汽压力上不去功率又降下来，经停堆精心检修后，于8月28日再次逐步提升功率，当功率达到90%，由于主蒸汽管道的阻力太大，功率还是上不去。用手动强行打开自动蒸汽调压阀后，8月30日才达到25000马力的满功率，1971年2月又进行了近百天不停机运行考验，标志着中国核动力的研制成功，

　　1971年8月，“长征1号”也已完成启堆15次，运行600小时的试验，之后出海30次以上，共计运转3000多小时，最长连续水下航行33昼夜，091型核潜艇由一座反应堆、2台蒸汽轮机、2台主变流机组、传动装置以及多组铅酸蓄电池组、4台柴油发电机组成。通过主涡轮直接驱动螺旋桨，反应堆属于第一代产品，最大热功率为90兆瓦，2台蒸汽轮机输出功率达15000马力，水下最高航速可达25节，这套核动力装置受到当时工业水平的限制，设计、可靠性、制造精度、工艺性只能算“能用”而已，技术上只相当于美国50年代的S2核动力装置，反应堆所用的U235核燃料的纯度较低，导致热功率不高，功率都控制在80%左右，堆芯寿命也较短，091型核潜艇主要是先解决有无的问题

　　091型核潜艇服役时，美国“洛杉矶”级、苏联“阿库拉”级、英国“特拉法尔加”级、法国“红宝石”级等性能上实现了跨越式提高的第三代核潜艇纷纷出现，美国“洛杉矶”级最高时速可以达到32节，“海狼”级更是达到35节，任何大型水面舰艇受到其跟踪时，就算开足马力高速机动也无法摆脱跟踪，091型与这些新型核潜艇有非常大的差距，航速只有25节，美国航母全速航行是31节，可以轻易甩掉091型核潜艇跟踪，091型核潜艇也声呐系统探测距离近，可靠性和稳定性不足，静音技术非常原始，中国对091型后3艘艇进行了改进，长征3号”“长征4号”“长征5号”加长了8米以装载新型主发电机和电动机，动力系统改为通过主蒸汽涡轮驱动发电机发电，然后由电动机驱动螺旋桨，由于电子系统可以自由地改变螺旋桨旋转速度，没有减速器的齿轮，可以减少噪声，这是针对“长征1号”航行噪声比035型常规潜艇还要高出25分贝的问题，

三：中美核潜艇动力噪声差距对比

　　由于091型核潜艇是使用传统压水堆，需要用两台水泵持续保持水的流动，这个不停高速运转的水泵就是核潜艇的主要噪声产生来源，根本无法控制其噪音和振动，美苏一直研究不用水泵，让水自然循环对流冷却反应堆堆芯热量，如果不开水泵反应堆也能发出功率，噪声自然就低，美国的“洛杉矶”级第三代攻击核潜艇配备了S6G自然循环反应堆，以15节中低航速行驶时可以在不开启水泵，让一回路水自然循环运行，噪声只有110到120分贝左右，而配备了S6W自然循环反应堆的第四代“海狼”级攻击核潜艇更是可以在20节以上航速行驶时也不用开启水泵，静音航速越高，就越有利于潜艇作战，如果静音航速高，通过反潜封锁区的时间就短，被发现的概率缩小，运动速度越快，就越快抵达目标区域，

　　舰艇噪音是根据距声音源分贝值来认定的，在1个标准大气压下的声压极限是194分贝，这个噪音可以震碎人体内脏，挤伤人体软组织，一旦超过194分贝，声音就形成冲击波，幸好分贝是呈对数比例升级的，110分贝是100分贝的10倍，120分贝是比100分贝的100倍，水面舰艇噪音值-般为180-190分贝，可以说是震耳欲聋，二战中的潜艇在使用柴油发动机航行时也有170-180分贝，如果用电池航行噪音会降到125到140分贝，美国海军的第一代核潜艇“鹦鹉螺”号，“鰩鱼”号。“跳鱼”号不论什么时候都是150-170分贝，苏联的第一代核潜艇N级，维克托级、维克托I级潜艇噪音也达到160-172分贝，

　　美国海军长尾鲨级第二代核潜艇噪音降到135-152分贝，苏联维克托级第二代核潜艇也降到了130-145分贝，麦克级、塞拉级和阿库拉级达到115分贝到120分贝，美国维吉尼亚级和海狼级更是降至95分贝，只比90分贝海洋背景噪音的高5分贝，而“长征1号”“长征2号”的噪音达到160到170分贝，“长征3号”“长征4号”“长征5号”虽然有所改进，噪音值也只是降低了20分贝，达到140-150分贝，这个噪音值和美苏第二代核潜艇噪音差不多，所以美国海军声称中国核潜艇一出港整个太平洋都能知道也不算是一种夸张的说法，美军在“第一岛链”布置了大量的水听器监视网，中国核潜艇一但穿越“第一岛链”马上就会招来美日P-3C反潜巡逻机和关岛基地的洛杉矶级攻击型核潜艇尾随跟踪。

四：中国新一代核潜艇

　　很明显，091型核潜艇已经非常落后，90年代初海军就想研制第三代核潜艇，研究人员分为两派，一派认为80年代中国主要搞经济建设，核动力系统研究投入不足，需要积累和发展技术，如果跳级风险过高，应该发展第二代核潜艇，一派认为第二代核潜艇虽然技术难度小，但不会有突破性进步，无法应对美苏第三代核潜艇，不如先用第二代技术改进091型核潜艇，再直接跳级，第二种方案被海军接受了，1994年开始将091型改成091G型，091G型提高了安全性、可靠性以及安静性，换上更好的武器和声呐探测系统，这个改进得益于从俄罗斯获得的相关军事技术，同时中国也在80年代开始设计093核潜艇，首艇“长征”-7号90年代中期开工，2007交付部队，

　　093型核潜艇水下排水量比091型增加了2000吨，大幅提高静音、探测、武器、自动化指挥等系统，在最关键的静音方面采取了大倾斜七叶螺旋桨，填充吸音材料，浮筏隔振装置消声瓦等系列措施降低噪声，静音能力有了明显提高，不过反应堆是091型的改进型，没有突破自然循环技术，潜航时速大约为26节左右，性能大约与美国第二代“鲟鱼”级攻击核潜艇相当，噪声、静音航速远不如“洛杉矶”级核潜艇，093型艇的设计缺陷促使海军发展更为先进的攻击核潜艇。093型进入生产后，又改进成093B型攻击型潜艇。093B型比093型加长了8至10米，通过改进，中国积累了不少核潜艇技术已有相当的，加上高温气冷式反应堆也获得重大突破，90年代末，中国研制成功NHR-200系列200兆瓦全功率自然循环反应堆，21世纪后中核集团全面推广ACP100小型反应堆，自然循环能力达到50%以上，堆功率300兆瓦，完全可以满足核潜艇安装要求，

　　这些利好因素使得中国有信心研制传说中的095型核潜艇，095型核潜艇要求可以配合航母编队执行远洋机动作战，静音航速15节，最高航速超过30节，自然循环反应堆中低速不开启水泵，需要高速机动时才开启水泵，还采用浮筏减振技术和泵喷推进系统，减少10分贝以上的噪声，095型核潜艇应该利用现有中国工业基础取得的承上启下之作，不过想和美国“弗古尼亚”级核潜艇相比还有一定差距，但如果采用马韦明的无轴泵喷动力系统，应该可大大缩短了中美海军在核潜艇方面的差距，如果再配备电传动系统，取消潜艇推进系统一大噪声来源的齿轮传动箱，静音能力下降一个等级，达到海洋背景噪音以下也是有可能的，