Размагничивание корабля
Содержание
Причины намагничивания корпуса корабля
При плавании корабль обычно многократно пересекает силовые линии магнитного поля Земли под разными углами. В результате происходит намагничивание его металлического корпуса.
Снижение магнитного поля корабля может достигаться двумя путями:
- применением в конструкции корпуса, оборудования и механизмов корабля маломагнитных или немагнитных материалов;
- проведением размагничивания корабля.
При строительстве кораблей специальных типов (например, тральщиков) сейчас используются такие немагнитные материалы, как стеклопластик, пластмассы, алюминиевые сплавы и т.д. В корпусах атомных подводных лодок некоторых проектов применяются сплавы титана, которые являются маломагнитными материалами. Однако, если даже корпусные конструкции кораблей созданы из маломагнитных материалов, то корабельные механизмы чаще всего изготавливаются из ферромагнитных металлов. Поэтому в настоящее время основным способом магнитной защиты большинства кораблей является их размагничивание.
История размагничивания кораблей
Термин Degaussing был впервые использован во время Второй мировой войны. Британские ученые пытались найти способ защитить корабли от германских магнитных мин. Поскольку немцы использовали Gauss в качестве единицы измерения напряженности магнитного поля, англичане называли способы противодействия минам Degaussing. Этот термин стал нарицательным.
Первоначальный метод размагничивания заключался в установке электромагнитных катушек на кораблях, что впоследствии легло в основу обмоточного метода. Оборудование также позволяло менять поле смещения на противоположное в южном полушарии, где взрыватели мин были настроены соответствующим образом. Британские корабли, особенно крейсера и линкоры, были хорошо защищены примерно к 1943 году.
Первоначально на крупных военных кораблях размагничивающая обмотка устанавливалась по периметру корпуса, и включалась от электрической системы корабля всякий раз, когда он находился в водах с подозрением на магнитное заминирование. Одними из первых кораблей, оснащенных таким образом, были авианосец HMS Ark Royal и лайнеры RMS Queen Mary и RMS Queen Elizabeth.
В СССР в самом начале Великой Отечественной войны проблему размагничивания кораблей для защиты от магнитных морских мин решала группа ученых под руководством И.В.Курчатова. В августе 1941 года Курчатов вместе с А.П.Александровым в Севастополе организовали размагничивание кораблей Черноморского флота. Созданная ими «система ЛФТИ[3]» позволила провести размагничивание порядка 100 кораблей Черноморского флота, что резко сократило потери от минного оружия. Обработке также подверглись корабли, действовавшие в акватории Нижней Волги, где магнитные мины также создавали большую угрозу судоходству[4].
После Второй мировой войны магнитные взрыватели были значительно усовершенствованы за счет возможности обнаружения не самого поля, а изменений в нем. Для компенсации этих эффектов была введена серия все более сложных устройств и обмоток, а современные системы включают не менее трех отдельных наборов обмоток для компенсации магнитного поля по всем осям.
Способы размагничивания
Одним из самых важных целевых параметров при проведении размагничивания корабля является «глубина 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 взрывателей мин и торпед.
При проведении размагничивания эффект магнитного гистерезиса, как правило, препятствует уменьшению магнитного поля корабля до нуля, поэтому после этой процедуры обычно остается очень малое «известное» поле, называемое «смещением».
Основными задачами процедуры размагничивания являются:
- уменьшение всех составляющих напряженности магнитного поля корабля до пределов, установленных специальными нормами;
- обеспечение стабильности размагниченного состояния корабля.
Различают «обмоточное» и «безобмоточное» размагничивание корабля.
Безобмоточное размагничивание
При проведении безобмоточного размагничивания корабль подвергают воздействию внешнего магнитного поля на стационарных или подвижных станциях (стендах) размагничивания.
В ходе процедуры корпус корабля подвергается воздействию затухающего переменного и постоянного магнитных полей, либо кратковременному воздействию только постоянного магнитного поля, в результате чего собственное магнитное поле корабля уменьшается до определенных норм. Сам корабль при этом методе никаких стационарных размагничивающих обмоток не имеет.
Основными недостатками метода безобмоточного размагничивания являются низкая стабильность размагниченного состояния корабля, невозможность компенсации индуктивных составляющих собственного магнитного поля корпуса и длительность процесса безобмоточного размагничивания.
Обмоточное размагничивание
Обмоточное размагничивание предусматривает компенсацию магнитных полей корабля при помощи стационарных обмоток, смонтированных на корпусе, и питаемых током от специальных корабельных источников. Совокупность системы обмоток, источников питания, а также аппаратуры управления и контроля составляет размагничивающее устройство (РУ) корабля.
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.
Размагничивающее устройство рассчитывается таким образом, что позволяет компенсировать магнитное поле корабля с учетом курсовых и широтных изменений. РУ состоит из нескольких самостоятельных обмоток различного назначения. Современное РУ — это многотонные сети из нескольких петель размагничивания, образованные медными электрическими кабелями.
В настоящее время в ряде стран ведутся разработки РУ с использованием эффекта высокотемперату́рной сверхпроводи́мости[5] (ВТСП). Перспективные системы используют керамические сверхпроводники, удельное сопротивление которых в десятки раз ниже, чем у электротехнической меди.
Согласно предварительным оценкам, использование ВТСП РУ вместо традиционных, выполненных из меди, уменьшит следующие характеристики системы размагничивания:
- массу — на 50–80 %;
- энергопотребление — на 25 %;
- стоимость — на 75 %;
- общую длину кабелей — более чем на 80 %.
Наряду с обмоточным размагничиванием, надводные корабли и подводные лодки периодически подвергаются безобмоточному размагничиванию. При применении двух методов размагничивания — обмоточного и безобмоточного, достигается максимальное снижение магнитного поля корабля.
Суда размагничивания
Суда размагничивания предназначены для осуществления специальных мер по безобмоточному размагничиванию кораблей в местах, где для этого нет специальных стационарных стендов.
Судно размагничивания часто имеет корпус, изготовленный из маломагнитной стали, оснащено механизмами в маломагнитном исполнении, а механизмы в обычном исполнении снабжены собственными компенсационными обмотками размагничивания. Судно оснащается специальной энергетической установкой для обеспечения размагничивания других кораблей. Также имеется необходимая измерительная аппаратура и значительное количество специального кабеля.
Суда размагничивания могут быть переоборудованными боевыми кораблями или гражданскими судами, а также могут быть специально спроектированы для выполнения этой роли.
Размагничивание корабля в искусстве
Эксперименты по размагничиванию кораблей во время Второй мировой войны в США могли послужить поводом для возникновения легенды о «Филадельфийском эксперименте». По мотивам этой легенды было снято несколько научно-фантастических фильмов. Одной из самых, пожалуй, известных, является экранизация 1984 года: научные эксперименты по изучению эффекта «невидимости» приводят к возникновению временного вихря, в который попадает эсминец USS Eldridge из 1943 года, и часть территории военной базы из 1984 года. Герои фильма разрушают вихрь, предотвращая надвигающуюся мировую катастрофу.
См. также
Примечания
- ↑ На гражданских судах размагничивание применяется для снижения девиации магнитного компаса.
- ↑ Размагничивание также используется для уменьшения магнитных полей в мониторах электронно-лучевыми трубками и для уничтожения данных, хранящихся на магнитном носителе.
- ↑ Ленинградский физико-технический институт.
- ↑ По признанию самого Анатолия Александрова, он особо гордился двумя медалями — «За оборону Севастополя» и «За оборону Сталинграда», полученными как раз за проведение работ по размагничиванию кораблей и судов.
- ↑ Чаще всего ВТСП подразумевает сверхпроводники, которые переходят в сверхпроводящее состояние при температуре выше точки кипения азота (77 К или −196 °C).
Литература и источники информации
Литература
- В. Д. Панченко РАЗМАГНИЧИВАНИЕ КОРАБЛЕЙ ЧЕРНОМОРСКОГО ФЛОТА В ГОДЫ ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ / Академик A. П. АЛЕКСАНДРОВ, доктор физико-математических наук B. Р. РЕГЕЛЬ. — Москва: Наука, 1990. — 192 с. — (История науки и техники). — ISBN 5-02-000742-0
- М. А. Зингер, И. В. Захаров Применение инновационных технологий в военном кораблестроении / Академик A. П. АЛЕКСАНДРОВ, доктор физико-математических наук B. Р. РЕГЕЛЬ. — Краснодар: Новация, 2017. — С. 13-17. — (Актуальные вопросы технических наук : материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Краснодар, февраль 2017 г.)). URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/229/11327/.
Ссылки
- Degaussing(англ.)
- Размагничивание корабля
- USS Ampere(англ.)
- Standard sea-level conditions(англ.)
- Sunday Ship History: Degaussing Ships(англ.)
- Cunard Releases Historic Queen Mary Picture(англ.)
- Размагничивание корабля
- Зачем в СССР строили корабли размагничивания, что они делали
- Филадельфийский эксперимент (фильм, 1984)
