CN100357158C - 光电双通道自动了望跟随半潜器 - Google Patents
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Abstract
光电双通道自动了望跟随半潜器属于船舶工程技术领域。包括壳体,垂直和水平尾翼,可逆转螺旋桨,顶架,连接管,声纳舱,通气管,动力系统,垂直和水平尾翼执行器,光电潜望窗,信号处理加密和解密机,发射和接收换能器基阵,水压传感器,控制系统,压气机,压气瓶,急吹阀,压载水舱,注水系统,注水阀。该半潜器既可全潜于水下隐蔽,又可仅露出潜望窗进行探测,它将探测的图像信号经加密后以水声无线信号传输到水下母艇。水下母艇发出的加密控制指令,以水声数字通信的数据传输形式传送到半潜器,经解密后指挥半潜器工作。经过加密处理的水声无线信号不致被敌人修改、破译、截获或利用,在军用和民用各种场合都能获得广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种潜水器,尤其是一种本体既可潜于水下仅露出潜望窗进行探测,又可全部潜入水下隐蔽的光电双通道自动了望跟随半潜器,属于船舶工程技术领域内的水下监测控制船艇范畴。
背景技术
目前使用的潜水器需要上升到接近水面时伸出潜望镜,才能探测海面四周的情况,容易暴露本身目标;有的潜水器借助所拖曳的浮在海面的探测浮标,再通过电缆将测得的信息传输到潜水器,本身容易被敌人发现并摧毁,也容易暴露拖曳它的母潜水器的目标;申请号为02275002.7的“浮标型光电摄像机了望平台”实用新型专利,它把光电摄像机放置在一个非金属流线型浮标上,用牵引绳、电源线、视频电缆、控制电缆将平台及其上面的摄像机与潜艇连接,将视频信号变成数字信号再通过电缆传输到潜艇,它也是本体必须伸出水面的探测器,隐蔽性差,容易被敌人发现并摧毁,容易暴露拖曳它的母潜水器的目标;申请号为200310118440.9的“无高稳定频标的水下GPS定位导航方法及其系统”发明专利,由GPS卫星星座、四个以上GPS浮标、水下导航收发机、数据控制中心、海面无线电通信链路和水声通信链路组成,当位于水下的目标要求定位时,水下导航收发机向GPS浮标发射水声定位信号,浮标将水声定位信号、GPS信号及姿态校准数据用无线电传送到数据控制中心,与差分信号一起处理,计算出水下目标的位置和水声定位信号发射时刻,由水声通讯系统将该位置和时刻数据传到水下导航收发机,进行导航或授时,它仅具有水下物件的GPS定位功能,不能完成水面四周的探测任务。
发明内容
为了克服现有技术的不足和缺陷,本发明提供一种光电双通道自动了望跟随半潜器,该半潜器本体潜于海面下,仅露出潜望窗进行探测,在接近敌人时可以完全潜入水下进行隐蔽;不需其它运载器对其拖曳而能自动迁移位置、自由跟随行走;它将水面四周的探测结果经加密后以水声无线信号传输到水下母艇。水下母艇是一种有人操纵的水下运载器。水下母艇发出的加密控制指令,以水声数字通信的数据传输形式传送到半潜器,经解密后指挥半潜器的上浮、下潜状态和行走路径,并保证半潜器处于水下母艇的可控范围,不致迷失。
本发明是通过下述技术方案实现的。本发明包括:壳体,垂直尾翼,可逆转螺旋桨,水平尾翼,顶架,连接管,声纳舱,通气管,动力系统,水平尾翼执行器,垂直尾翼执行器,光电潜望窗,信号处理加密机,发射换能器基阵,水压传感器,接收换能器基阵,信号处理解密机,控制系统,压气机,高压气瓶,急吹阀,压载水舱,通气阀,注水系统,注水阀,通海阀。
声纳舱设置在壳体的艏部,可逆转螺旋桨设置在壳体的艉部。垂直尾翼安装在壳体艉部的底面上,水平尾翼为对称的两件,安装在壳体艉部的两侧。顶架通过连接管垂直固定在壳体的上表面。通气管和光电潜望窗安装在顶架内。发射换能器基阵和接收换能器基阵安装在声纳舱内。动力系统,水平尾翼执行器,垂直尾翼执行器,信号处理加密机,水压传感器,信号处理解密机,控制系统,压气机,高压气瓶,急吹阀,压载水舱,通气阀,注水系统,注水阀,通海阀均安装在壳体内。
通气管与动力系统管连接。动力系统与可逆螺旋桨、压气机和注水系统动力连接,与控制系统电连接。压气机通过高压气瓶、急吹阀与压载水舱管连接,注水系统通过注水阀与压载水舱管连接。压载水舱通过通海阀与大海相通;通过通气阀与大气相通。
光电潜望窗经穿过连接管的导线与信号处理加密机电连接。信号处理加密机再与发射换能器基阵、控制系统电连接。接收换能器基阵与信号处理解密机电连接,信号处理解密机再与控制系统电连接。控制系统分别与水平尾翼执行器、垂直尾翼执行器电连接,水平尾翼执行器与水平尾翼机械连接,垂直尾翼执行器与垂直尾翼机械连接。动力系统由柴油机、发电机、蓄电池、电动机组成,柴油机与发电机动力连接,发电机分别与蓄电池、电动机电连接,蓄电池与电动机电连接。
当顶架露出水面时,顶架中的通气管,吸入新鲜空气传输到动力系统,动力系统燃烧排放的废气也经通气管排入大气,此时柴油机工作,发电机驱动电动机;当半潜器潜入水中不能进气致使柴油机不工作时,由蓄电池驱动电动机。动力系统在控制系统的控制下工作,驱动可逆转螺旋桨,推动半潜器前进和后退;驱动压气机和注水系统,使半潜器上浮或下潜,控制器驱动水平尾翼执行器和垂直尾翼执行器,确定半潜器的上下和左右运动方向。
光电潜望窗是具有普通光学和红外线两个观察通道的潜望镜,能够完成常规和夜间的观察任务。光电潜望窗获取的图像以数字信号传输到信号处理加密机,经过调制、功放处理和加密后,再由发射换能器基阵向水下母艇发送。加密后的信号使得敌人无法破译和利用,保证了半潜器和母艇的安全。水下母艇发出的加密控制指令,以水声数字通信的数据传输形式进行传送,传来的信号通过该半潜器的接收换能基阵,进入信号处理解密机,最终到达半潜器的控制系统,指挥半潜器的上浮、下潜状态和行走路径,并保证半潜器处于水下母艇的可控范围,不致迷失。
当该半潜器需要下潜时,与压载水舱相通的通气阀和通海阀全部打开,电动机拖动注水系统,注水系统通过注水阀向压载水舱注水。当半潜器需要快速上浮时,关闭注水阀和通气阀,打开通海阀和急吹阀,电动机拖动压气机对高压气瓶充气,使高压气瓶放出高压气体,挤出压载水舱内的海水。水深传感器发出的信号在半潜器保持潜水状态时,为水平尾翼的动作提供潜深微调的信息。
本发明的有益效果是,该半潜器本体潜于海面下,仅露出潜望窗进行探测,在接近敌人时可以完全潜入水下进行躲藏,隐蔽性好;不需其它运载器对其拖曳而能自动迁移位置,也不需卷收电缆的繁琐操作;探测结果以水声无线信号传输到其它水下运载器,不借助电缆就能完成传输任务,具有很大的灵活性,保证了与之通讯的其它水下运载器的隐蔽性,半潜器和母艇之间的信号传递均经过加密处理,不致被敌人修改、破译、截获或利用。在军用和民用各种场合都能获得广泛的应用,具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明半潜器外型结构示意图。
图2是本发明半潜器结构原理框图。
图3是本发明半潜器动力系统结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的描述。
如图1、图2、图3所示,本发明包括壳体1、垂直尾翼2、可逆转螺旋桨3、水平尾翼4、顶架5、连接管6、声纳舱7、通气管8、动力系统9、水平尾翼执行器10、垂直尾翼执行器11、光电潜望窗12、信号处理加密机13、发射换能器基阵14、水压传感器15、接收换能器基阵16、信号处理解密机17、控制系统18、压气机19、高压气瓶20、急吹阀21、压载水舱22、通气阀23、注水系统24、注水阀25、通海阀26。
声纳舱7设置在壳体1的艏部,可逆转螺旋桨3设置在壳体1的艉部。垂直尾翼2固定在壳体1艉部的底面上,水平尾翼4为对称的两件,安装在壳体1艉部的两侧。顶架5通过连接管6垂直固定在壳体1的上表面。通气管8和光电潜望窗12安装在顶架5内。发射换能器基阵14和接收换能器基阵16安装在声纳舱7内。动力系统9,水平尾翼执行器10,垂直尾翼执行器11,信号处理加密机13,水压传感器15,信号处理解密机17,控制系统18,压气机19,高压气瓶20,急吹阀21,压载水舱22,通气阀23,注水系统24,注水阀25,通海阀26全安装在壳体1内。
通气管8与动力系统9管连接。动力系统9与可逆螺旋桨3、压气机19和注水系统24动力连接。压气机19通过高压气瓶20、急吹阀21与压载水舱22管连接。注水系统24通过注水阀25与压载水舱22管连接。压载水舱22通过通海阀26与大海相通;压载水舱22通过通气阀23与大气相通。
控制系统18的3个输出端分别与动力系统9、水平尾翼执行器10、垂直尾翼执行器11的输入端电连接。控制系统18的3个输入端分别与信号处理加密机13、水压传感器15、信号处理解密机17的输出端电连接。
光电潜望窗12的信号输出端经穿过连接管6的导线与信号处理加密机13的输入端电连接。信号处理加密机13的另一个输出端与发射换能器基阵14的输入端电连接。接收换能器基阵16的输出端与信号处理解密机17的输入端电连接。水平尾翼执行器10与水平尾翼4机械连接;垂直尾翼执行器11与垂直尾翼2机械连接。动力系统9由柴油机27、发电机28、蓄电池29、电动机30组成,柴油机27与发电机28动力连接,发电机28分别与蓄电池29、电动机30电连接,蓄电池29与电动机30电连接。
当顶架5露出水面时,顶架5中的通气管8,吸入新鲜空气传输到动力系统9,动力系统9燃烧排放的废气也经通气管8排入大气,此时柴油机27工作,发电机28驱动电动机30;当半潜器潜入水中不能进气致使柴油机27不工作时,由蓄电池29驱动电动机30。动力系统9在控制系统18的控制下工作,驱动可逆转螺旋桨3,推动半潜器前进和后退;驱动压气机19和注水系统24,使半潜器上浮或下潜,控制系统18驱动水平尾翼执行器10和垂直尾翼执行器11,确定半潜器的上下和左右运动方向。
光电潜望窗12具有普通光学和红外线两个观察通道,能够完成常规和夜间的观察任务。光电潜望窗12获取的图像数字信号传输到信号处理加密机13,经调制、功放处理和加密后,再经发射换能器基阵14向水下母艇发送。该图像信号最大传输距离为10千米,灰度16级,带宽五千赫兹,以每32秒一幅320×200像素的图像速率传输,加密后的信号使得敌人无法破译和利用,保证了该半潜器和母艇的安全。水下母艇发出的加密控制指令,以水声数字通信的数据传输形式向半潜器传送,工作频率5-8KHz,带宽3KHz。该半潜器的接收换能器基阵16可以接收传来的信号,再送入信号处理解密机17,最终到达控制系统18,指挥半潜器的上浮、下潜状态和行走路径,并保证半潜器处于水下母艇的可控范围,不致迷失。接收换能器基阵16与发射换能器基阵14也可以是合置成一体的接收一发射双功能阵列。
当半潜器接收到母艇的指令开始下潜时,通气阀23和通海阀26全部打开,电动机30拖动注水系统24,通过注水阀25向压载水舱22注水。当半潜器需要快速上浮时,关闭注水阀25和通气阀23,打开通海阀26和急吹阀21,电动机30拖动压气机19对高压气瓶20充气,使高压气瓶20放出高压气体,挤出压载水舱22内的海水。
在半潜器保持潜水状态时,水压传感器15发出的信号,为水平尾翼4的动作提供潜深微调的信息。
Claims (5)
1.一种光电双通道自动了望跟随半潜器,包括壳体(1)、垂直尾翼(2)、可逆转螺旋桨(3)、水平尾翼(4)、顶架(5)、连接管(6)、通气管(8)、动力系统(9)、水平尾翼执行器(10)、垂直尾翼执行器(11)、水压传感器(15)、接收换能器基阵(16)、控制系统(18)、压气机(19)、高压气瓶(20)、急吹阀(21)、压载水舱(22)、通气阀(23)、注水系统(24)、注水阀(25)、通海阀(26),其特征在于还包括声纳舱(7)、光电潜望窗(12)、信号处理加密机(13)、发射换能器基阵(14)、信号处理解密机(17),该半潜器本体潜于海面下,全天候由光电潜望窗(12)露出水面进行探测,又可全部潜入水下隐蔽;光电潜望窗(12)具有普通光学和红外线两个观察通道,能够完成常规和夜间的观察任务,半潜器探测的信号经加密后以水声无线信号传输到水下母艇,水下母艇发出的加密控制指令,以水声数字通信的数据传输形式传送到半潜器,经解密后指挥半潜器工作,声纳舱(7)设置在壳体(1)的艏部,可逆转螺旋桨(3)设置在壳体(1)的艉部,垂直尾翼(2)固定在壳体(1)艉部的底面上,水平尾翼(4)为对称的两件,安装在壳体(1)艉部的两侧,顶架(5)通过连接管(6)垂直固定在壳体(1)的上表面,通气管(8)和光电潜望窗(12)安装在顶架(5)内,发射换能器基阵(14)和接收换能器基阵(16)安装在声纳舱(7)内,动力系统(9)、水平尾翼执行器(10)、垂直尾翼执行器(11)、信号处理加密机(13)、水压传感器(15)、信号处理解密机(17)、控制系统(18)、压气机(19)、高压气瓶(20)、急吹阀(21)、压载水舱(22)、通气阀(23)、注水系统(24)、注水阀(25)、通海阀(26)全安装在壳体(1)内,通气管(8)与动力系统(9)管连接,动力系统(9)与可逆螺旋桨(3)、压气机(19)和注水系统(24)动力连接,压气机(19)通过高压气瓶(20)、急吹阀(21)与压载水舱(22)管连接,注水系统(24)通过注水阀(25)与压载水舱(22)管连接,压载水舱(22)通过通海阀(26)与大海相通;压载水舱(22)通过通气阀(23)与大气相通,控制系统(18)的3个输出端分别与动力系统(9)、水平尾翼执行器(10)、垂直尾翼执行器(11)的输入端电连接;控制系统(18)的3个输入端分别与信号处理加密机(13)、水压传感器(15)、信号处理解密机(17)的输出端电连接,光电潜望窗(12)的信号输出端与信号处理加密机(13)的输入端电连接,信号处理加密机(13)的另一个输出端与发射换能器基阵(14)的输入端电连接,接收换能器基阵(16)的输出端与信号处理解密机(17)的输入端电连接,水平尾翼执行器(10)与水平尾翼(4)机械连接;垂直尾翼执行器(11)与垂直尾翼(2)机械连接。
2.根据权利要求1所述的光电双通道自动了望跟随半潜器,其特征是所述的动力系统(9)包括柴油机(27)、发电机(28)、蓄电池(29)、电动机(30),柴油机(27)与发电机(28)动力连接,发电机(28)分别与蓄电池(29)、电动机(30)电连接,蓄电池(29)与电动机(30)电连接。
3.根据权利要求1所述的光电双通道自动了望跟随半潜器,其特征是所述的光电潜望窗(12)探测到的图像信号的最大传输距离为10千米,灰度16级,带宽五千赫兹,以每32秒一幅320×200像素的图像速率传输。
4.根据权利要求1所述的光电双通道自动了望跟随半潜器,其特征是所述的水下母艇发出的加密控制指令的工作频率为5-8KHz,带宽3KHz。
5.根据权利要求1所述的光电双通道自动了望跟随半潜器,其特征是所述的接收换能器基阵(16)与发射换能器基阵(14)是合置成一体的接收-发射双功能阵列。
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