肖魯　姜威　張逢哲　逯超

摘? 要：艦船消磁適應(yīng)性技術(shù)是提升艦船裝備實(shí)戰(zhàn)化的重要研究?jī)?nèi)容，本文對(duì)物質(zhì)磁性、艦船消磁進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，在分析當(dāng)前研究進(jìn)展的基礎(chǔ)之上，為獲取艦船消磁環(huán)境適應(yīng)性的指標(biāo)分配、試驗(yàn)驗(yàn)證、綜合評(píng)估等設(shè)計(jì)方法，從艦船裝備研制源頭優(yōu)化總體設(shè)計(jì)，提出了艦船裝備消磁適應(yīng)性技術(shù)的相關(guān)研究設(shè)想。

關(guān)鍵詞：消磁適應(yīng)性;艦船裝備

Abstract：Environmental adaptive technology of the ship equipment in ship degaussing system is an important research content to improve its actual combat capability. Based on the current research progress，this paper introduces the magnetic properties of substances firstly，analyzes the ship degaussing technology briefly，and puts forward a series of research contents of degaussing environment adaptability including index allocation，experimental verification and comprehensive assessment to optimize the general design of ship system from the initial source.

Key words：Degaussing adaptability? Ship equipment

前言

艦船磁場(chǎng)是一個(gè)重要的軍用目標(biāo)特性，已成為艦船重要的暴露源、識(shí)別源以及超長(zhǎng)波通信的干擾源。為了避免受到磁性水中兵器的攻擊，保護(hù)艦船自身的安全，艦船需要不定期的消磁工作。當(dāng)前，為確保艦（船）載裝備的安全，艦船消磁時(shí)需卸載敏感裝備，消磁完成后再進(jìn)行回裝，整個(gè)過(guò)程消耗大量人力物力，增加了使用部隊(duì)的保障難度。隨著裝備實(shí)戰(zhàn)化要求的不斷提高，裝備對(duì)消磁磁場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性的問(wèn)題開(kāi)始受到各研制單位的重點(diǎn)關(guān)注。本文分析了艦船消磁磁場(chǎng)的特點(diǎn)，調(diào)研了艦載裝備消磁磁場(chǎng)適應(yīng)性的國(guó)內(nèi)外研究情況，提出了開(kāi)展此項(xiàng)工作的技術(shù)路線。

1物質(zhì)磁性

任何物質(zhì)都具有磁性，僅是磁性強(qiáng)弱不同?？陀^物質(zhì)世界的大多數(shù)物質(zhì)的磁性很弱，為弱磁性。強(qiáng)磁物質(zhì)雖不如弱磁物質(zhì)多，但強(qiáng)磁物質(zhì)的特性多種多樣，應(yīng)用也非常廣泛。強(qiáng)磁物質(zhì)的多種磁特性都跟外加磁場(chǎng)的強(qiáng)度、頻率以及環(huán)境條件（如溫度等）有關(guān)。物質(zhì)磁性大體可以分為強(qiáng)磁性（鐵磁性、亞鐵磁性）、弱磁性（順磁性、反鐵磁性）、抗磁性，見(jiàn)圖1所示。

地球是一個(gè)大的永久磁鐵，地球磁力線離開(kāi)北磁極進(jìn)入南磁極，南磁極靠近地理北極，北磁極靠近地理南極。在赤道附近，磁場(chǎng)水平分量最大，斯里蘭卡島附近約41μT（410毫高斯）;在南極附近，磁場(chǎng)垂直分量最大，南極大陸約77μT（770毫高斯）。艦船消磁時(shí)，裝備所經(jīng)受艦船外部的磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)高達(dá)2mT，因此相對(duì)地球磁場(chǎng)，外部艦船消磁的環(huán)境是強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境。

2 艦船消磁概述

2.1消磁原理

艦船消磁是采用各種設(shè)備和裝置，以一定的方法來(lái)減小艦船磁場(chǎng)的技術(shù)措施，通常將被消磁艦船置于特殊無(wú)磁建筑材料建造的專用消磁站中，并用相應(yīng)電流線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，將被消磁艦船所處位置的地球磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)?，然后在專用線圈中通以強(qiáng)大的電流，在船體上產(chǎn)生交變脈沖磁場(chǎng)，并逐步消磁為零，最終將艦船固定（永久）磁場(chǎng)消除。艦船消磁作業(yè)如圖1所示。

艦船消磁系統(tǒng)進(jìn)行綜合消磁時(shí)通過(guò)消磁線圈的電流為正負(fù)相間、單向偏置、間歇、逐級(jí)衰減的矩形波。其中，單向偏置、間歇、逐級(jí)衰減、脈沖持續(xù)時(shí)間均為可調(diào)。圖2左、右分

別為消磁線圈電流波形和艦船經(jīng)受消磁過(guò)程的磁滯曲線。脈沖上升時(shí)間和下降時(shí)間均在1s以內(nèi)，消磁線圈通電電流可達(dá)數(shù)千安培。經(jīng)調(diào)研，美俄的消磁試驗(yàn)系統(tǒng)靜態(tài)磁場(chǎng)最大場(chǎng)強(qiáng)為24000A/m，交流磁場(chǎng)最大場(chǎng)強(qiáng)為4000A/m，被測(cè)目標(biāo)最大尺度為5m×5m×10m。我國(guó)GJB1446.41中規(guī)定了艦船磁性處理時(shí)和艦船消磁繞組工作時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，高達(dá)1600A/m。

由于艦船固定磁場(chǎng)的處理不能一勞永逸，所以各國(guó)都對(duì)自己的艦船制定了相應(yīng)的消磁周期，如俄羅斯的規(guī)定是艦船必須每6個(gè)月消一次磁，英國(guó)對(duì)不同類型的艦船規(guī)定了不同的消磁周期，其水面艦艇的消磁周期是6個(gè)月，潛艇的消磁周期是3個(gè)月，美國(guó)是視情消磁。我國(guó)也有相關(guān)的艦船消磁條例。艦船消磁常用關(guān)系式如表1所示。

2.2消磁時(shí)艦（船）載裝備處置方法

各國(guó)在消磁之前及過(guò)程中均對(duì)相關(guān)裝備進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。

美國(guó)海軍的艦船技術(shù)手冊(cè)對(duì)消磁之前及過(guò)程中裝備進(jìn)行了如下規(guī)定：

a）在消磁之前及過(guò)程當(dāng)中，必須遵守關(guān)于導(dǎo)彈、導(dǎo)彈的導(dǎo)向和控制分段、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和導(dǎo)彈推進(jìn)器、炸彈電引信以及艦船設(shè)備的特別預(yù)防措施。

b）艦船上的設(shè)備有些部件可能受到消磁的影響，但要考慮如下指導(dǎo)原則：計(jì)算機(jī)的各種磁性存儲(chǔ)部件則應(yīng)在磁性處理之前通過(guò)卸載或存放在受屏蔽的箱柜中而加以保護(hù)。依賴于磁化而工作的所有磁性元件都可能受到消磁場(chǎng)的影響。

c）消磁中魚(yú)雷的保護(hù)程序：在消磁過(guò)程中發(fā)射管內(nèi)不能有魚(yú)雷;封閉魚(yú)雷艙的所有艙口;消磁線圈與存放架上魚(yú)雷的距離應(yīng)滿足要求。

d）消磁中戰(zhàn)斧導(dǎo)彈要求在磁性處理過(guò)程中將導(dǎo)彈卸載。

e）消磁過(guò)程中，具體的潛艇設(shè)備保護(hù)程序有：紅外觀察窗或紅外探測(cè)器應(yīng)在之前卸下。

f）所有的火控設(shè)備都應(yīng)按照適用的技術(shù)手冊(cè)斷開(kāi)電源。

g）艦船慣導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)以正常方式關(guān)斷。

h）消磁前從艦上卸下銫原子鐘。

i）在艇載消磁中安裝防止磁羅盤(pán)受到退磁線圈磁場(chǎng)干擾的羅盤(pán)補(bǔ)償設(shè)備。

我國(guó)艦船消磁時(shí)，常有如下相關(guān)規(guī)定或措施：

a）艦船裝載的彈藥，先退彈藥-再艦艇消磁-后裝填彈藥。

b）艦船上指控系統(tǒng)等電氣設(shè)備在消磁時(shí)處于斷電狀態(tài)。

c）將磁羅經(jīng)從艦船上先卸載，等消磁后再上艇安裝。

3 研究路線

根據(jù)目前掌握的材料，各國(guó)在消磁之前及過(guò)程中均采取了一些規(guī)避措施，對(duì)裝備消磁環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)研究缺乏系統(tǒng)性和全面性，薄弱內(nèi)容主要包括：分析裝備中的物質(zhì)磁性、內(nèi)外部磁場(chǎng)、磁效應(yīng)、磁防護(hù)等相互關(guān)聯(lián)性;裝備內(nèi)磁性材料、功能部組件在外部磁場(chǎng)作用情況下的失效影響和損傷機(jī)理;艦船服役周期內(nèi)，在經(jīng)受多次消磁后，裝備的影響分析及試驗(yàn)評(píng)估。

為從裝備研制源頭優(yōu)化總體設(shè)計(jì)，最大化地實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)使用性能的提升，本文提出以下消磁適應(yīng)性技術(shù)研究路線：依托“產(chǎn)品研制與預(yù)先研究”緊密結(jié)合，進(jìn)行“環(huán)境邊界確定—影響機(jī)理分析—試驗(yàn)考核評(píng)估”分步實(shí)施研究，重點(diǎn)針對(duì)影響機(jī)理開(kāi)展“安全—性能—功能”分層篩選分析，完成“單機(jī)—分系統(tǒng)—全系統(tǒng)”分級(jí)試驗(yàn)考核，最終建立消磁適應(yīng)性技術(shù)研究體系，如圖4所示。根據(jù)研究路線，應(yīng)著重考慮開(kāi)展以下研究工作。

開(kāi)展磁場(chǎng)環(huán)境試驗(yàn)條件研究。研制高精度磁場(chǎng)測(cè)量裝置，使其具備磁場(chǎng)測(cè)量、采集、記錄、休眠喚醒等功能，通過(guò)多次磁場(chǎng)環(huán)境測(cè)量，進(jìn)行裝備實(shí)際經(jīng)受磁場(chǎng)環(huán)境的綜合分析，獲取磁場(chǎng)環(huán)境邊界條件。根據(jù)裝備經(jīng)受的強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境特點(diǎn)，分析與各電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)中磁場(chǎng)敏感度項(xiàng)目的差異性和相關(guān)性，以確定裝備的強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境試驗(yàn)條件。

開(kāi)展強(qiáng)磁場(chǎng)失效機(jī)理研究。首先開(kāi)展系裝備磁場(chǎng)敏感特性研究，從結(jié)構(gòu)形式、材料特性、火工品、單機(jī)設(shè)備、部組件等多個(gè)部段、設(shè)備、元器件按照“安全—性能—功能”三個(gè)層級(jí)，從物理參數(shù)變化、性能指標(biāo)降級(jí)、功能失效等多維度分析甄別出敏感特性較為突出的系統(tǒng)。其次研究消磁磁場(chǎng)中各類復(fù)雜伴生效應(yīng)對(duì)裝備的影響，分析磁電耦合效應(yīng)，研究小空間高密度磁電毀傷機(jī)理，預(yù)測(cè)分析長(zhǎng)時(shí)間多次重復(fù)消磁帶來(lái)累積效應(yīng)的影響。

開(kāi)展裝備消磁環(huán)境強(qiáng)磁場(chǎng)防護(hù)指標(biāo)體系研究。從“總體—分系統(tǒng)—單機(jī)”自頂向下的三級(jí)強(qiáng)磁場(chǎng)防護(hù)指標(biāo)參數(shù)分配，結(jié)合消磁過(guò)程中箭體艙內(nèi)和發(fā)射筒內(nèi)實(shí)測(cè)環(huán)境特征、箭上設(shè)備磁場(chǎng)安全裕度綜合分析，實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)防護(hù)的逐級(jí)量化分解和指標(biāo)閉環(huán)，建立一套完整的適應(yīng)艦船裝備的系統(tǒng)電磁防護(hù)性能量化試驗(yàn)評(píng)估體系，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)磁環(huán)境適應(yīng)性的指標(biāo)分配、試驗(yàn)驗(yàn)證、綜合評(píng)估的設(shè)計(jì)閉環(huán)。

4 結(jié)論

為了提升裝備實(shí)戰(zhàn)化，需要開(kāi)展艦船裝備消磁適應(yīng)性技術(shù)研究。本文系統(tǒng)介紹了物質(zhì)磁性、艦船消磁和研究現(xiàn)狀，為獲取強(qiáng)磁環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計(jì)方法，從裝備研制源頭優(yōu)化總體設(shè)計(jì)，為建立技術(shù)研究體系，提出了艦船裝備消磁適應(yīng)性技術(shù)研究的技術(shù)路線及相關(guān)內(nèi)容。

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