なぜディーゼルなのか

Jul 17, 2023

動作によりノイズが発生します。 水中の物体が振動すると、音圧波が発生し、音波が海中を伝わるにつれて水分子の圧縮と減圧が繰り返されます。 音波は、池の表面の波紋のように、音源からあらゆる方向に放射されます。

移動すると潜水艦の軸が回転し、その回転速度に応じて音が鳴ります。 シャフトレートといいます。 回転機械が 3,600 RPM で回転すると、1 秒間に 60 回回転することになります。 完璧な機械は存在しないため、機械の 1 か所に小さな誤差があると、機械が発する騒音にわずかな変化が生じます。 それがトーンを生成します。 そのトーンは 60 Hz になります。 この機械が船や潜水艦の船体に取り付けられている場合、船体は家庭用サウンド システムのスピーカーのコーンのように機能し、水中に音波を発します。

機械が回転ポンプの場合、羽根が 1 点を通過する頻度に応じて騒音が発生します。 たとえば、ポンプに 5 つの羽根がある場合、300 Hz の音が出ます。

すべての回転機械は同様の騒音を発します。 たとえば、モーターに 12 個のローター巻線がある場合、720 Hz の音が出ます。

この方法は船のプロペラにも使えます。 ネジが 120 RPM で回転している場合、シャフト レートは 2.0 Hz になります。 ブレードが 6 枚ある場合、ブレード レートは 12 Hz になります。 12 Hz は 2 Hz の高調波であるため、ブレード レートと 6 番目のシャフト レートが相互に強化され、ブレード レートがより強力になります。

このリストは、可動部品を備えた潜水艦のすべての機器を含めて拡張できます。

その音波は（周波数が低いため）遠くまで伝わり、あらゆるハイドロフォン（水の中のマイク）で検出できます。これらの音を排除することは、資産を検出されないようにするための重要な要素です。

質問に戻ります。

原子力船の内部には騒音を発するものがたくさんあります。

原子炉冷却材ポンプ、高速推進タービン、および関連する減速機。 原子力潜水艦の原子炉冷却材ポンプは 3 階建ての高さであり、エンジニアリング工場の他の単一の機械装置よりもはるかに小さく見えます。 通常、装置が大きいほど騒音も大きくなります。

ほとんどの海軍の原子炉は PWR (加圧水型原子炉) です。これは、他の設計よりも戦闘において最も安全であるためです。 このシステムでは、原子炉は蒸気発生器 (ボイラーと同様) で使用される冷却剤を加熱して蒸気を生成します。 蒸気はタービンを回転させ、タービンがスクリューを回転させるか、発電機 (またはオルタネーター) を回転させます。

蒸気の流れ、配管、タービンポンプの騒音は、単に水中モードでバッテリーから電気モーターを動かすよりも大きくなります。

つまり、核兵器に特有なのは、一連のポンプ、タービン、減速機ですが、バッテリーモードのディーゼルボートにはまったくありません。 バッテリーを搭載したボート (または AIP 装置を使用した空気独立推進 (AIP) ボートから聞こえる唯一の音声です。

さらに、船体は水中を通過するだけで騒音を発し、船体が大きいほど騒音も大きくなります。小型で低速のディーゼル電気ボートは、高速の原子力潜水艦よりも騒音が小さくなります。

ディーゼル発電機は多量の騒音を引き起こす可能性があります。 ディーゼル電気が静かになるのは、電気モードで動作している場合のみです。

実際、ディーゼルボートはバッテリーを充電するためにディーゼルを操縦する際、燃焼のために新鮮な空気を取り込むためにシュノーケルを持ち上げる必要があり、それが世界中に見えるようになります。

ディーゼルを走らせて電気を充電している状態では、静かに走行することはできません。静かに走行できるのは、水没した電気のみのモードでのみです。 また、バッテリーを使用していないため、水没への耐久力は限られています。

ディーゼル電気潜水艦は、水上航行またはシュノーケリングの場合にのみディーゼル モードを使用します。 しかし、2 つの推進システムを完全に水没させても稼働できるスターリング エンジン潜水艦もあります。

これらの問題は、アメリカ海軍によって、USS タリービー、USS グレナード P. リプスコム、USS ナーワールという 3 隻の実験潜水艦で対処されました。 タリビーとリップスコムは蒸気タービン電気式でした。 減速機はありません。 イッカクは自然循環型原子炉 (通常の運転では主冷却ポンプは不要) と低速直結主エンジンを備えていました。 低速時の騒音ポンプや減速機はありません。 オハイオ級とバージニア級は最新の応用例です。 次期コロンビア級 SSBN は、タービン電気駆動装置を使用して、さらに一歩進んだものになります。