СПОСОБ ЗАЩИТЫ СУДОВ ОТ НЕКОНТАКТНЫХ МАГНИТНЫХ МИН
METHOD FOR PROTECTION OF SHIPS FROM NON-CONTACT MAGNETIC MINES

Изобретение относится к защите судов от неконтактных магнитных мин.
Известен способ защиты судов от неконтактных магнитных мин путем обмоточного и безобмоточного размагничивания, включающего уменьшение действующего на судно в процессе плавания внешнего магнитного поля, и соответственно, компенсацию индуктивного намагничивания ферромагнитных масс судна (см. Ткаченко Б.А. История размагничивания кораблей Советского военно-морского флота. - Л.: Наука, 1981, с. 53).
Недостатком этого способа является его применимость только к судам со стальными корпусами, значительная энергоемкость, длительность и трудоемкость процесса размагничивания, недостаточная эффективность к переменным магнитным полям, возникающим от действующих механизмов.
Известен также способ защиты судов от неконтактных магнитных мин, включающий выполнение корпусов судов из полимерных композитных материалов и снижение внешних результирующих индуктивности магнитного поля судна, распространяющиеся в водную среду (см. корабль ПМО проекта 12700).
Для снижения внешних результирующих индуктивности магнитного поля судна его оснащают маломагнитными двигателями.
Недостатком этого способа является недостаточная эффективность защиты судов от неконтактных магнитных мин, так как источниками магнитных полей на судне помимо двигателей являются устройства, системы и механизмы, изготовленные из магнитных материалов, а также работающие электрические агрегаты. Кроме того, дороговизна и длительный срок изготовления и поставок маломагнитных двигателей, являющихся главной задержкой процесса постройки судов. Кроме того, отсутствие возможности установки на судне пропульсивного комплекса, основанного на электродвижении, как сильного источника переменных магнитных полей (подобный пропульсивный комплекс повышает маневренность судна и обеспечивает его малошумность).
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в обеспечении эффективности защиты судов от неконтактных магнитных мин.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи выражается в снижении внешних результирующих индуктивности магнитного поля судна, распространяющихся за пределы корпуса в водную среду.
Для достижения указанного технического результата, способ защиты судов от неконтактных магнитных мин, включающий выполнение корпусов судов из полимерных композитных материалов и снижение внешних результирующих индуктивности магнитного поля судна, распространяющиеся в водную среду, отличается тем, что между источниками магнитного поля и подводной частью корпуса судна формируют барьер из вещества с высокой магнитной проницаемостью и/или под нижней частью основных источников магнитных полей размещают поддоны ванно-образной формы из материала с высокой магнитной проницаемостью. Кроме того, барьер из вещества с высокой магнитной проницаемостью формируют на поверхности переборок, разделяющих корпус судна на отсеки. Кроме того, включают в состав полимерного композитного материала, из которого изготавливают корпус судна, по меньшей мере один слой из магнито-мягких материалов. Кроме того, формируют на внутренней поверхности корпуса покрытие из материала с высокой магнитной проницаемостью.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом совокупность признаков формулы изобретения обеспечивает снижение внешних результирующих индуктивности магнитного поля судна, распространяющихся в водную среду.
Существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают задачи снижения внешних результирующих индуктивности магнитного поля судна, распространяюшхся в водную среду, способствующих подрыву на морских минах.
Признаки, указывающие, что «между источниками магнитного поля и подводной частью корпуса судна формируют барьер из вещества с высокой магнитной проницаемостью», обеспечивают искажение формы распространения силовых линий магнитной индукции поля судна, ввиду их искривления, и приводят к уменьшению интенсивности магнитного поля с внешней стороны подводной части корпуса судна, что повышает эффективность его защиты от неконтактных магнитных мин.
Признаки указывающие, «под нижней частью основных источников магнитных размещают поддоны ванно-образной формы из материала с высокой магнитной проницаемостью» повышают эффективность защиты судов от неконтактных магнитных мин, так как источниками магнитных полей на судне помимо двигателей являются устройства, системы и механизмы, изготовленные из магнитных материалов, а также работающие электрические агрегаты.
Признаки, указывающие что «барьер из вещества с высокой магнитной проницаемостью формируют на поверхности переборок, разделяющих корпус судна на отсеки» повышают полноту воздействия защиты на тороид распространения магнитного поля.
Признаки указывающие что для формирования барьера «включают в состав полимерного композитного материала, из которого изготавливают корпус судна, по меньшей мере один слой из магнито-мягких материалов» раскрывают технологический прием защиты судов от неконтактных магнитных мин.
Признаки указывающие что «формируют на внутренней поверхности корпуса покрытие из материала с высокой магнитной проницаемостью» раскрывают технологический прием защиты судов от неконтактных магнитных мин.
На Фиг. 1 на поперечном сечении корпуса показана геометрия распространения магнитного поля вокруг судна при отсутствии барьера из вещества с высокой магнитной проницаемостью; на Фиг. 2 на поперечном сечении корпуса показана геометрия распространения магнитного поля вокруг судна при наличии барьера из вещества с высокой магнитной проницаемостью (μ-барьера); на Фиг. 3 в изометрии показана геометрия распространения магнитного поля вокруг судна при наличии барьера из вещества с высокой магнитной проницаемостью (μ-барьера); на фиг.4 показано распространение силовых линий магнитной индукции поля корабля, при их искривлении в районе днищевой части корпуса за счет применения μ-барьера (корабль ПМО пр. 10750).
На чертежах показаны: тороид магнитного поля судна 1; корпус судна 2; совокупный источник магнитного поля 3; слой 4 из вещества с высокой магнитной проницаемостью (μ-барьер); силовые линии 5 индуктивности магнитного поля судна при действии μ-барьера.
Далее, в описании используются следующие в понятия:
- силовые линии магнитного поля (силовые линии) подразумевается - силовые линии магнитной индукции поля;
- внутренние источники магнитного поля - источники магнитного поля, расположенные внутри корпуса судна;
- совокупный источник магнитного поля - условное тело цилиндрической формы, расположенное внутри корпуса судна, геометрически объединяющее внутренние источники магнитной индукции;
- ось совокупного источника (ось магнетизма) - линия, проходящая через совокупный источник магнитного поля (ось цилиндра);
-центр магнетизма - точка проекции оси магнетизма на плоскость поперечного разреза совокупного источника;
- принудительное затухание - снижение абсолютных значений магнитной индукции с увеличением расстояния от оси магнетизма, под действием пассивных средств.
Теоретические предпосылки
Магнитное поле, возникающее или индуцируемое судовыми механизмами, всегда имеет замкнутые силовые линии. В отличии от некоторых других видов полей, например, акустического или теплового, это поле не поддается экранированию в чистом виде, т.е. силовые линии индуктивности поля нельзя прервать каким-либо способом. Контур силовых изолиний магнитного поля представляет из себя тороид правильной или неправильной формы в зависимости от ряда факторов.
Если среда вокруг источника магнитного поля будет иметь одинаковую магнитную проницаемость, а сам источник будет иметь правильную симметричную форму, то тороид распространения поля будет также иметь симметричную форму (см. фиг. 1), а если магнитная проницаемость окружающей среды локально будет изменена, то и форма тороида будет искривляться с учетом того, что в местах с повышенной магнитной проницаемостью силовые линии будут проходить более «густо» с отклонениями от нормальной формы (см. фиг. 2, фиг. 3).
На этом принципе предложен способ защиты судов от неконтактных магнитных мин, базирующийся на уменьшении интенсивности результирующего магнитного поля с той стороны корпуса судна, где она наиболее критична, т.е. под днищем.
На этом принципе предложен способ защиты судов от неконтактных магнитных мин, базирующийся на уменьшении интенсивности результирующего магнитного поля с той стороны корпуса судна, где она наиболее критична, т.е. под днищем.
На судах, изготовленных из полимерных композитных материалов (ПКМ), магнитное поле корпуса отсутствует, а сам он, не являясь ферромагнетиком, не является усилителем ряда внутренних магнитных источников.
Внешние результирующие составляющие магнитной индукции судна, корпус которого изготовлен из ПКМ, формируются только за счет распространяющихся через него силовых линий от внутренних источников. Основываясь на том, что по принципу суперпозиции для магнитного поля в каждой точке пространства результирующий вектор магнитной индукции равен векторной сумме векторов индукций, созданных в этой точке всеми источниками магнитных полей, для простоты рассуждений используем понятие - совокупный источник магнитного поля (смотрите выше).
Поскольку рассматриваемое магнитное поле формируется на границе двух сред: воздух-вода, то форма тороида магнитного поля, создаваемого совокупным источником будет иметь искажение в соответствии с отношением величин магнитных проницаемостей двух указанных сред с поправкой на воздействие корпуса. В дальнейшем ввиду малого значения эту поправку учитывать не будем.
В силу того, что относительные магнитные проницаемости воды и воздуха близки по значению (μ Воздуха = 1.00000038, μ Воды = 0.999991), форма тороида поля совокупного источника в вертикальной плоскости будет практически симметрична, т.е. под воду через корпус судна силовые линии магнитной индукции будут распространяться практически с той же интенсивностью, как и над источником в воздушной среде.
Для искривления силовых линий магнитного поля таким образом, чтобы они в водной среде под днищем судна имели минимальное значение, следует под источником поля (в данном случае понимается совокупный источник) разместить барьер из вещества с высокой магнитной проницаемостью, который будет концентрировать на себе напряженность поля и искривлять геометрическую форму результирующего тороида силовых линий магнитной индукции снаружи от расположения этого барьера.
Уменьшение абсолютных величин магнитной индукции в зависимости от удаления от оси магнетизма можно назвать затуханием магнитного поля, а искривления силовых линий магнитной индукции, искажающее форму магнитного тороида, можно назвать эффектом принудительного затухания (смотрите выше).
Описание практической реализации способа.
Корпус корабля, построенного из полимерных композитных материалов, может иметь различную структуру в зависимости от выбранной технологии производства и применяемых конструкционных материалов. Какой бы ни был выбран материал и технология постройки судна, готовый корпус, не являясь ферро магнитным материалом, практически не имеет самостоятельного поля и не влияет на интенсивность полей внутренних источников.
Для искривления силовых линий индуктивности поля, распространяемого от внутренних источников в водной среде под днищем судна, внутренняя поверхность корпуса корабля или часть этой поверхности (ниже ватерлинии) покрывается слоем вещества с высокой магнитной проницаемостью. Условно этот слой можно назвать μ-барьером.
При этом μ-барьеры, созданные на корпусе, должны быть соединены с μ-барьерами, созданными на переборках судна и составлять один общий локальный барьер, воздействующий на силовые линии индуктивности магнитного поля от источников, расположенных в защищаемом отсеке судна.
Кроме того, под нижней частью основных источников магнитных полей размещают поддоны ванно-образной формы из материала с высокой магнитной проницаемостью.
На фиг. 2-4 схематически показан эффект от действия μ-барьера.
Перечень технологических приемов формирования μ-барьера может включать следующие:
A) Включение в композиционный состав конструкционного материала, из которого изготавливается корпус судна, слоя (слоев) из магнито-мягких материалов;
Б) Нанесение на внутреннюю поверхность корпуса покрытия на основе порошка пермаллоя;
B) Покрытие внутренней поверхности корпуса судна специальной краской с повышенной магнитной проницаемостью;
Г) Оклеивание внутренней поверхности корпуса судна самоклеящейся фольгой, содержащей никелево-железный сплав (μ - металл изотроп);
Д) Создание в нижней части основных источников магнитных полей: главных двигателей, вспомогательных дизель-генераторов и электрических машин поддонов из материала с высокой магнитной проницаемостью специальной ванно-образной формы.