五花大綁像個螃蟹,軍艦歸港為何要纏上電纜?消磁工作必須要做

2020-12-26 哈雷的研習社

軍艦在執行完任務回到港口後,有時會被用各種線纜捆綁住,好似"五花大綁"。這麼做顯然不是水兵的隨意之舉,主要目的是為了消除出海後軍艦產生的附加磁場。消磁的好處多多,既能增強軍艦隱蔽性,防止被敵軍磁探測儀偵測或遭到磁性水雷襲擊,而且消磁後的軍艦本身磁性大幅降低,電磁兼容能力增強,可謂一舉兩得。

我們都知道,地球自身存在南北兩個磁極,因此磁感應線按照南北方向排列。軍艦的艦體結構主要由鋼製造,本身就具備良好的磁效應。軍艦航行過程中與地磁線接觸,從而產生了附加磁場。現代艦艇中電子設備佔有的比重越來越高,電與磁之間本來就是相伴相生的,在工作過程中電信號會轉化為磁信號,功率越大產生的磁效應越強。這又給軍艦帶來了額外的附加磁場。

根據電磁感應原理,導體在磁場中做切割磁感應線的運動時,會產生感應電流。以大洋中的軍艦為例,一艘東西方向航行的軍艦由於運動過程中"切割"了南北分布的地磁線,自身產生的感應電流會高於南北方向航行的軍艦所產生的,而感應電流又會生成感應磁場,如此下來前者產生的附加磁場要高於後者。

由於這個奇妙的特點,二戰期間掌握磁性魚雷導引頭技術的納粹德國相應對潛艇戰術做出了改進。由於英國商船隊航行路線為南北方向,本身產生的附加磁場強度較低。為增強磁性魚雷的作用距離,德軍一般會採取措施引誘英國商船和護航編隊往東西方向航行,相當於增加了附加磁場強度,然後命令潛伏的U艇發動進攻。然而直到1944年後期磁性魚雷才正式交付德國海軍潛艇部隊,這種戰術取得的成績微乎其微,實戰效果還不如德軍投放的磁性水雷。

冷戰期間世界各國對磁性探測和武器等方面的研發進展得到重大突破,如何降低軍艦航行途中產生的附加磁場強度成為了關鍵。

首先就是從軍艦的建造材料下手,從根源上解決艦艇消磁問題。例如高性能掃雷艦的艦體由高強度玻璃鋼製造,艦內設備也儘量避免用到鋼甚至金屬;蘇聯海軍的"阿爾法"級核潛艇整個艇身都採用了鈦合金,磁場強度同樣不易被磁探測儀偵察到。不過這種方法建造的艦艇成本過於高昂,即使連財大氣粗的美國人都依然在主戰艦艇和潛艇上選用鋼結構。以中國海軍最新型掃雷艦081型為例,幾百噸的小艇造價居然比飛彈護衛艦還要高。

另一種辦法就是不斷進行消磁處理了。消磁的原理其實非常簡單,根據"電生磁"原理,只需要對軍艦通過一定強度的電流,從而產生大小相等、方向相反的感應磁場即可抵消掉附加磁場。不過說起容易做來難。軍艦本身的磁場強度分布非常不均勻,必須藉助精密的磁信號探測儀,認真細緻地對整個軍艦進行檢測,進而精準地計算不同位置的通電大小。如果消磁過程中通電電流過大,產生的感應磁場把附加磁場抵消掉後,剩餘的磁場會繼續加給軍艦,反而得不償失;電流過小則起不到消磁效果。

根據原理,軍艦不可能在航行過程中消磁,因此必須停泊在港才能展開消磁作業。消磁時軍艦所處的位置也很是講究。首先要求停泊區域周圍不能存在較大強度的磁場,因此只能在港口中停放船舶數量較少的碼頭才能進行消磁。整個消磁工作少則幾天,多則個把月,光是通電線纜的布設就需要耗費一定時間。近些年中美等國研發出大功率消磁車,代替了"五花大綁"的線纜完成消磁作業,廣受海軍好評。

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