舰船装备消磁适应性技术研究设想

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摘  要：舰船消磁适应性技术是提升舰船装备实战化的重要研究内容，本文对物质磁性、舰船消磁进行了简要概述，在分析当前研究进展的基础之上，为获取舰船消磁环境适应性的指标分配、试验验证、综合评估等设计方法，从舰船装备研制源头优化总体设计，提出了舰船装备消磁适应性技术的相关研究设想。

关键词：消磁适应性;舰船装备

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

艦船磁场是一个重要的军用目标特性，已成为舰船重要的暴露源、识别源以及超长波通信的干扰源。为了避免受到磁性水中兵器的攻击，保护舰船自身的安全，舰船需要不定期的消磁工作。当前，为确保舰（船）载装备的安全，舰船消磁时需卸载敏感装备，消磁完成后再进行回装，整个过程消耗大量人力物力，增加了使用部队的保障难度。随着装备实战化要求的不断提高，装备对消磁磁场环境适应性的问题开始受到各研制单位的重点关注。本文分析了舰船消磁磁场的特点，调研了舰载装备消磁磁场适应性的国内外研究情况，提出了开展此项工作的技术路线。

1物质磁性

任何物质都具有磁性，仅是磁性强弱不同。客观物质世界的大多数物质的磁性很弱，为弱磁性。强磁物质虽不如弱磁物质多，但强磁物质的特性多种多样，应用也非常广泛。强磁物质的多种磁特性都跟外加磁场的强度、频率以及环境条件（如温度等）有关。物质磁性大体可以分为强磁性（铁磁性、亚铁磁性）、弱磁性（顺磁性、反铁磁性）、抗磁性，见图1所示。

地球是一个大的永久磁铁，地球磁力线离开北磁极进入南磁极，南磁极靠近地理北极，北磁极靠近地理南极。在赤道附近，磁场水平分量最大，斯里兰卡岛附近约41μT（410毫高斯）;在南极附近，磁场垂直分量最大，南极大陆约77μT（770毫高斯）。舰船消磁时，装备所经受舰船外部的磁场感应强度会高达2mT，因此相对地球磁场，外部舰船消磁的环境是强磁场环境。

2 舰船消磁概述

2.1消磁原理

舰船消磁是采用各种设备和装置，以一定的方法来减小舰船磁场的技术措施，通常将被消磁舰船置于特殊无磁建筑材料建造的专用消磁站中，并用相应电流线圈产生磁场，将被消磁舰船所处位置的地球磁场补偿掉，然后在专用线圈中通以强大的电流，在船体上产生交变脉冲磁场，并逐步消磁为零，最终将舰船固定（永久）磁场消除。舰船消磁作业如图1所示。

舰船消磁系统进行综合消磁时通过消磁线圈的电流为正负相间、单向偏置、间歇、逐级衰减的矩形波。其中，单向偏置、间歇、逐级衰减、脉冲持续时间均为可调。图2左、右分

别为消磁线圈电流波形和舰船经受消磁过程的磁滞曲线。脉冲上升时间和下降时间均在1s以内，消磁线圈通电电流可达数千安培。经调研，美俄的消磁试验系统静态磁场最大场强为24000A/m，交流磁场最大场强为4000A/m，被测目标最大尺度为5m×5m×10m。我国GJB1446.41中规定了舰船磁性处理时和舰船消磁绕组工作时的磁场强度，高达1600A/m。

由于舰船固定磁场的处理不能一劳永逸，所以各国都对自己的舰船制定了相应的消磁周期，如俄罗斯的规定是舰船必须每6个月消一次磁，英国对不同类型的舰船规定了不同的消磁周期，其水面舰艇的消磁周期是6个月，潜艇的消磁周期是3个月，美国是视情消磁。我国也有相关的舰船消磁条例。舰船消磁常用关系式如表1所示。

2.2消磁时舰（船）载装备处置方法

各国在消磁之前及过程中均对相关装备进行了严格规定。

美国海军的舰船技术手册对消磁之前及过程中装备进行了如下规定：

a）在消磁之前及过程当中，必须遵守关于导弹、导弹的导向和控制分段、火箭发动机和导弹推进器、炸弹电引信以及舰船设备的特别预防措施。

b）舰船上的设备有些部件可能受到消磁的影响，但要考虑如下指导原则：计算机的各种磁性存储部件则应在磁性处理之前通过卸载或存放在受屏蔽的箱柜中而加以保护。依赖于磁化而工作的所有磁性元件都可能受到消磁场的影响。

c）消磁中鱼雷的保护程序：在消磁过程中发射管内不能有鱼雷;封闭鱼雷舱的所有舱口;消磁线圈与存放架上鱼雷的距离应满足要求。

d）消磁中战斧导弹要求在磁性处理过程中将导弹卸载。

e）消磁过程中，具体的潜艇设备保护程序有：红外观察窗或红外探测器应在之前卸下。

f）所有的火控设备都应按照适用的技术手册断开电源。

g）舰船惯导系统应以正常方式关断。

h）消磁前从舰上卸下铯原子钟。

i）在艇载消磁中安装防止磁罗盘受到退磁线圈磁场干扰的罗盘补偿设备。

我国舰船消磁时，常有如下相关规定或措施：

a）舰船装载的弹药，先退弹药-再舰艇消磁-后装填弹药。

b）舰船上指控系统等电气设备在消磁时处于断电状态。

c）将磁罗经从舰船上先卸载，等消磁后再上艇安装。

3 研究路线

根据目前掌握的材料，各国在消磁之前及過程中均采取了一些规避措施，对装备消磁环境适应性技术研究缺乏系统性和全面性，薄弱内容主要包括：分析装备中的物质磁性、内外部磁场、磁效应、磁防护等相互关联性;装备内磁性材料、功能部组件在外部磁场作用情况下的失效影响和损伤机理;舰船服役周期内，在经受多次消磁后，装备的影响分析及试验评估。

为从装备研制源头优化总体设计，最大化地实现作战使用性能的提升，本文提出以下消磁适应性技术研究路线：依托“产品研制与预先研究”紧密结合，进行“环境边界确定—影响机理分析—试验考核评估”分步实施研究，重点针对影响机理开展“安全—性能—功能”分层筛选分析，完成“单机—分系统—全系统”分级试验考核，最终建立消磁适应性技术研究体系，如图4所示。根据研究路线，应着重考虑开展以下研究工作。

开展磁场环境试验条件研究。研制高精度磁场测量装置，使其具备磁场测量、采集、记录、休眠唤醒等功能，通过多次磁场环境测量，进行装备实际经受磁场环境的综合分析，获取磁场环境边界条件。根据装备经受的强磁场环境特点，分析与各电磁兼容性标准中磁场敏感度项目的差异性和相关性，以确定装备的强磁场环境试验条件。

开展强磁场失效机理研究。首先开展系装备磁场敏感特性研究，从结构形式、材料特性、火工品、单机设备、部组件等多个部段、设备、元器件按照“安全—性能—功能”三个层级，从物理参数变化、性能指标降级、功能失效等多维度分析甄别出敏感特性较为突出的系统。其次研究消磁磁场中各类复杂伴生效应对装备的影响，分析磁电耦合效应，研究小空间高密度磁电毁伤机理，预测分析长时间多次重复消磁带来累积效应的影响。

开展装备消磁环境强磁场防护指标体系研究。从“总体—分系统—单机”自顶向下的三级强磁场防护指标参数分配，结合消磁过程中箭体舱内和发射筒内实测环境特征、箭上设备磁场安全裕度综合分析，实现磁场防护的逐级量化分解和指标闭环，建立一套完整的适应舰船装备的系统电磁防护性能量化试验评估体系，实现强磁环境适应性的指标分配、试验验证、综合评估的设计闭环。

4 结论

为了提升装备实战化，需要开展舰船装备消磁适应性技术研究。本文系统介绍了物质磁性、舰船消磁和研究现状，为获取强磁环境适应性的设计方法，从装备研制源头优化总体设计，为建立技术研究体系，提出了舰船装备消磁适应性技术研究的技术路线及相关内容。

参考文献

[1]  《我们生活在磁的世界里》  李国栋著  清华大学出版社  2000.12

[2]  《舰船消磁译文选》  《国外舰船》编辑部  1976.3

[3]  《磁性物理》  金汉民著  科学出版社  2013.1

[4]  《大学物理教程》  程国均编著  科学出版社  2002.8

[5]  《舰艇消磁理论与方法》  刘大明编著  国防工业出版社  2011.11