TIFF nr 2 / 2022 17 skala är avgörande för förståelsen för en ubåts eller ett annat fartygs magnetiska uppträdande. Ubåt – magnetisk signatur En ubåts möjlighet att operera i det dolda kan begränsas av fasta eller flygburna övervakningssystem baserade på känsliga magnetfältssensorer. Ett annat allvarligt hot är sjöminor som i många fall har en utlösningsmekanism baserad på en magnetisk fältändring. En ubåts magnetiska störfält, eller magnetisk signatur, uppkommer av materialegenskaperna i tryckskrovet och av de inre strukturdelarna. Materialet i tryckskrovet behöver, i synnerhet, uppvisa en hög och väldefinierad mekanisk sträckgräns, god svetsbarhet etc. Järn med ferritisk kristallstruktur uppfyller dessa väl bestämda krav. Att konstruera en ubåt med ferritiskt järn har därmed stora fördelar, hållfasthetsmässigt och även ekonomiskt, men med nackdelen att ubåten blir magnetisk. Den magnetiska signatur en ubåt alstrar kan hanteras, mer om det längre ner i artikeln. En ubåt med ferritiskt stål uppvisar motsvarande magnetiska egenskaper som beskrevs i förgående kapitel. Det yttre pålagda magnetiserande fält som magnetiserar ubåtens tryckskrov och inre strukturdelarna är i detta fall det jordmagnetiska fältet. Figur 1 visar en något förenklad bild av jordmagnetiska fältets egenskaper. I jordens inre sker processer som resulterar i att ett magnetfält alstras. Förenklat kan vi betrakta detta fenomen som en stavmagnet med dess magnetiska nordpol placerad vi den geografiska sydpolen och med ett omvänt förhållande vid den geografiska nordpolen. Det magnetiska flöde som alstras kring jordklotet illustreras med de blå fältlinjerna i figur 1. Man kan notera att vid jordklotets poler är fältstyrkan hög (hög täthet av fältlinjer) med en vertikal riktning (uppåtriktat vid sydpolen och nedåtriktat vid nordpolen). Vid ekvatorn är fältet horisontellt med en lägre fältstyrka (lägre täthet av fältlinjerna) och riktat norrut. Vid Sveriges breddgrader är det en blandning av en nedåtriktad vertikal och en horisontell fältkomposant. Då ubåtens magnetisering är beroende av fältstyrkan och fältets riktning blir därmed den magnetiska signaturen beroende på positionen och även beroende på hur fältvektorn infaller mot båten. Den magnetiska signaturen uppvisar då även ett tydligt kursberoende och även roll- och trim-vinkeln har en tydlig inverkan på ubåtens magnetiska signatur. Beräkning av magnetisk signatur I den arbetsprocess som genomförs för tillverkning av en ny ubåtsklass, t ex den nya ubåten A26, eller i samband med en modifiering av en befintlig ubåtsklass, t ex Gotlandsklassen, inleds i ett tidigt skede av projektet ett omfattande arbete på olika signaturområden för att undvika ett avslöjande av ubåtens närvaro i vattenvolymen. Dessa signaturer kan vara buller, akustisk målstyrka, elektriska signaturer och magnetiska signaturer. Kundens signaturkrav på respektive område sätter ramarna för detta arbete. Arbetet med den magnetiska signaturen utgår ifrån kundens krav på nivån av det tillåtna magnetiska störfältet ubåten får alstra inom det geografiska område fartyget skall operera. I detta arbete används kommersiella numeriska verktyg tillsammans med egenutvecklade beräkningsmetoder för att beräkna de magnetiska egenskaperna som framträder i ett fartyg. De parametrar som är nödvändiga i beräkningen är den geometriska form och de yttre samt inre magnetiska strukturdelar som bygger upp ubåten- vi tänker oss en magnetisk CAD-modell av fartyget. I beräkningen ingår även data om de magnetiska egenskaperna hos de material som ingår i strukturen. I Figur 2 illustreras en magnetisk signaturberäkning på en generisk ubåt. Beräkningen är genomförd med enbart ett vertikalt jordmagnetiskt fält. Den magnetiska signaturen illustreras i två beräkningsplan där färgskalan visar signaturens relativa värde (en färgförändring från mörkröd till gul och med en avslutande blå intensiv färg illustrerar en successiv ökning av det magnetiska störfältet). De två beräkningsplanen ligger på samma avstånd från ubåtens horisontalplan. I beräkningsplanet ovanför båten är tornets signatur tydligt framträdande vilket är en närhetseffekt. Tornets signatur är inte i denna färgskala noterbar i det undre beräkningsplanet. Denna observation visar med tydlighet att den magnetiska signaturen avtar snabbt med ökande avstånd. Så bra! Inget att oroa sig för. Denna lättnad leder dock till insikten, efter en närmare eftertanke, att den magnetiska signaturens snabba avtagande med avståndet kan vara en fara. En sjömina kan vara inställd på en given magnetisk signaturnivå som då utlöser när ubåten är på kort avstånd från minas placering och minan får då en stor effekt. För att hantera den fara den magnetiska signaturen utgör, vad gäller minhotet och externa spaningssystem, som kan avslöja ubåtens närvaro behövs ett system installerat ombord som minskar det magnetiska störfältet. Systemet behöver även Figur 2. Beräknad magnetisk signatur i två plan över och under ubåtens horisontalplan. Endast ett vertikalt yttre magnetfält ingår i beräkningen. Färgskalan indikerar den relativa nivån på ubåtens magnetiska störfält. >>>
RkJQdWJsaXNoZXIy NDg2ODU=