CN101846278A - 一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法 - Google Patents

Abstract

一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，为了使潜艇潜航时将潜艇航行灯的阻力减小到最小，将噪音降到最低，以适应潜艇特别是核潜艇战术性能的要求，将潜艇航行灯的结构设计成流线型，将本来在外部易产生阻力和噪音的零部件结构如挡光板、拉紧螺栓、填料函、安装结构等，精简掉不要或隐藏到潜艇航行灯灯体的里面，以此来减小潜艇潜航时潜艇潜航灯所产生的阻力和噪音；为了提高潜艇航行灯工作时的可靠性，用光效高、寿命长的陶瓷金卤灯作光源；在潜艇航行灯的底部设计有活动底盖，拧开底盖安装螺栓可将内部整个电源、光源零部件全部取出维修或更换。

Description

一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法

所属技术领域

本发明涉及一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法。

背景技术

在公海和连接于公海而可供海船航行的一切水域中航行的一切船舶，包括潜艇和一切水面舰船，都要求遵守《1972年国际海上避碰规则》的规定，在夜间停泊、自由航行或者编队航行时，都要安装信号灯，包括右舷灯、左舷灯、桅灯、艉灯、环照灯等。目前，公知的潜艇上使用的航行灯均根据中华人民共和国船舶行业标准CB518-1996《潜水航行灯规范》进行设计和制造，采用与普通船用信号灯基本相同的结构，只是根据潜艇潜航深度的不同，将结构设计成密封且具有较高的抗压强度而已。

传统的《潜水航行灯》的外部结构组成从下而上分四层：底座、透镜和挡光罩、上压圈和上盖。底座上装有透镜和挡光罩，底座下焊接有安装脚；透镜是一个圆柱面的玻璃罩，用来密封；挡光罩套在透镜外面，是用薄不锈钢板制作的一个247.5°(右舷灯和左舷灯)、135°(桅灯)或225°(艉灯)的不完整圆柱面，在开口处两端各有一个小平面，挡光罩与透镜之间有一圈约10～20毫米宽的窄缝；透镜和挡光板上装有上压圈，上压圈上面有上盖。上盖与上压圈之间在外部四周用3个短螺栓拉紧，中间用橡胶圈密封；3个长螺栓设置在挡光罩的外部四周，将结合好的上盖和上压圈、透镜和挡光罩、底座拉紧成一体，确保底座、透镜和挡光板、上压圈、上盖四部分密封。

我们知道，潜艇特别是核潜艇，作为国家最重要的战略武器平台，潜艇航行灯不但要满足普通船用电气号灯的通用技术要求，还需要满足潜艇的如下特殊的战术性能要求：

1、潜艇潜航时，要求潜艇航行灯阻力要尽量的小，以确保潜艇的潜航速度和降低能量消耗，延长潜航时间；

2、潜艇潜航时，要求潜艇航行灯的外部结构尽量不要产生振动，不要产生噪音，不要影响潜艇隐蔽潜航时的静音性能；

3、可靠性高；

4、使用维护方便。

而传统《潜水航行灯》的外部结构中：

1)总体结构是一个圆柱体，由水动力学原理可知，当潜艇特别是核潜艇在水中高速潜航时，水流容易产生涡街，不但阻力大，而且容易使灯具结构产生振动，产生噪音。

2)结构外部用以拉紧各结构的每一个短螺栓与上盖、上压圈之间，每一个长螺栓与挡光板之间都有一道狭缝，潜艇特别是核潜艇在水中高速航行时，狭缝中的水流容易产生高速紊流，使相关结构特别是用薄不锈钢板制作的挡光板结构产生振动，从而产生噪音；当然这种结构也增加阻力；

3)由水动力学原理可知，挡光罩与透镜之间的狭缝结构中的水流特别容易引起振动，引起噪音；

4)几乎上面的每一个外部结构零件均没有考虑到阻力和噪音问题。

5)结构复杂、可靠性低，使用传统白炽灯灯泡寿命低，维护不便。

我们知道，潜艇特别是核潜艇，潜航速度可达30节以上，即15～20米/秒，海水相对潜艇航行灯流速很大。而当高速流体流过传统潜艇航行灯时，不但容易形成大的阻力，而且容易形成紊流和涡街，容易使结构件产生振动，振动容易产生声响，影响潜艇的静音性能。每艘潜艇的每个部件均保证低阻力、低噪音，才能保证整艘潜艇的低阻力、低噪音，才能满足现代潜艇快速、静音的战术性能要求。如果每艘潜艇的5、6台航行灯均阻力大、噪音大，对整艘潜艇的战术性能影响也是不可忽视的。

我们国家目前的潜艇航行灯是基于中华人民共和国船舶行业标准CB518-1996《潜水航行灯规范》进行设计和制造的，这些潜艇航行灯虽然符合《1972年国际海上避碰规则》、《船用电气号灯技术条件》GB/T3028-1995、《潜水航行灯规范》CB518-1996等规定，但这些规定都是只规范了水面航行船舶技术性能方面的要求，而潜艇特别是现代核潜艇，作为国家最重要的战略武器平台，潜艇航行灯不但要满足普通船用电气号灯的通用技术要求，还必须满足潜艇的战术性能要求。

当然，CB518-1996《潜水航行灯规范》并不是叫《潜艇航行灯规范》，但这个《规范》由国防科学技术工业委员会发布，而有关单位根据《潜水航行灯规范》CB518-1996制造的“潜水航行灯”又明文写着“用于常规动力潜艇、核动力潜艇夜间航行之灯光信号、编队航行信号、停泊信号”，如果实际用于我国潜艇特别是现代新潜艇，就必将对其战术性能产生影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在潜艇潜航时，对水流的阻力小、且不易产生振动、不易产生噪音的潜艇航行灯，以使潜艇航行灯适应潜艇特别是核潜艇战术性能要求的方法，从而可以提高潜艇潜航时的速度和潜航时间，满足潜艇静音性能方面的要求，加上使用可靠性高、使用寿命长的陶瓷金卤灯灯泡，从而适应潜艇在外海长时间潜航时在可靠性、方便维护、尽量免维护等性能方面的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1)根据水动力学原理，潜艇航行灯在潜艇潜航时所产生的阻力为：

$R=\frac{1}{2}\mathrm{C\ρ}{\mathrm{SV}}^2$

式中，C为阻力系数；ρ为流体密度(kg·秒²/米⁴)；S为潜艇航行灯对水流面的投影面积(米²)；V为水流与潜艇航行灯的相对速度(米/秒)。

由于ρ、S、V三个参数是由需要决定的，“C”这个参数起很大作用。我们知道，绕流体对水流的阻力，即对“C”的影响，其形状是关键，而水滴型(流线型)绕流体“C”最小，即对水流的阻力最小，因此，本发明一改传统潜水航行灯的外形圆柱体结构，将潜艇航行灯的总体外形结构设计成流线型。

2)将所有容易增大阻力和容易产生噪音的结构如密封挡光橡胶圈、挡光板、拉紧螺栓(15)等，全部隐藏到透镜(12)里面，使之不和水接触，和水之间也就没有有相对运动，就连安装结构也设计成隐藏形式的安装螺孔(2)，因而不会产生阻力、振动，也就不会发出噪音。

3)整个潜艇航行灯主要只有一个流线型截面底座(1)、一个流线型截面的透镜(12)和一个流线型截面上盖(13)三个零件与水流大面积接触，在外部没有任何分支型零部件，可以充分减小灯具在水中运动的阻力，可以充分减小潜艇潜航时产生结构噪音和空气泡噪音的可能性。

4)将潜艇航行灯的光源改用陶瓷金卤灯，工作更可靠，寿命长达10000小时，可长时间免维护，符合军品高可靠性和方便维护的要求。陶瓷金卤灯作为潜艇航行灯的光源，其优越性为：

陶瓷金卤灯光效高，一个25瓦的陶瓷金卤灯泡可抵120瓦传统船用信号灯灯泡的亮度；

陶瓷金卤灯的使用寿命可达10000小时，是传统白炽灯的近10倍，可以长期工作不用更换和维护；

陶瓷金卤灯只有到使用寿命时只会逐步光衰，不存在传统船用信号灯那样使用的白炽灯突然断灯丝，突然发生故障的问题，工作可靠性高；

陶瓷金卤灯发光体体积小，更有利于提高信号灯断光性能。

本发明的有益效果是，可以提供一种在潜艇潜航时阻力小、不易产生结构振动、不易产生噪音的潜艇航行灯；这种潜艇航行灯采用陶瓷金卤灯作为光源，陶瓷金卤灯光效高，工作可靠，工作寿命长，可长时间免维护；因此本发明所能提供的潜艇航行灯可以适应潜艇特别是核潜艇战术性能的要求，有利于提高我军潜艇特别是核潜艇提高航速和静音性能等的战术性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

图1、图2、图3是本发明潜艇航行灯中右舷灯的结构示意图，其中，图1是主视图，图2是图1的俯视图在D-D处的剖视图，图3是图1的左视图。

图1中，1.底座；2.安装螺孔；3.底盖安装螺栓；4.底盖；5.线路板安装螺栓；6.线路板；7.电源；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；10.右舷灯密封挡光橡胶圈；11.绿色透光玻璃；12.透镜；13.上盖；14.右舷灯挡光板；15.拉紧螺栓；28.底盖密封圈；29.弹性体。

图2中，1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；10.右舷灯密封挡光橡胶圈；11.绿色透光玻璃；12.透镜；14.右舷灯挡光板；15.拉紧螺栓。

图3中，1.底座；2.安装螺孔；3.底盖安装螺栓；4.底盖；5.线路板安装螺栓；6.线路板；7.电源；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；10.右舷灯密封挡光橡胶圈；11.绿色透光玻璃；12.透镜；13.上盖；14.右舷灯挡光板；15.拉紧螺栓；16.填料函密封圈；17.填料函垫圈；18.填料函压紧螺帽；28.底盖密封圈。

图4是本发明潜艇航行灯中右舷灯在潜艇潜航时，绕流右舷灯四周的水流示意图，图中，12.透镜。从图4可以看出，由于本发明潜艇航行灯最外层就是透镜(12)，外面没有任何其他分支零配件和结构，而透镜(12)是一个流线型截面，水流呈稳流状态，不会产生涡街和紊流漩涡；同时透镜(12)是一个厚玻璃刚性体，所以本发明潜艇航行灯在潜艇潜航时，阻力小，不会产生结构振动，不会产生结构噪音和空气泡噪音等噪音。

图5是本发明潜艇航行灯左舷灯结构示意图的俯视图，其主视图原理与图1相似。图5中，1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；12.透镜；15.拉紧螺栓；19.左舷灯密封挡光橡胶圈；20.左舷灯挡光板；21.红色透光玻璃。

图6是本发明潜艇航行灯桅灯结构示意图的俯视图，其主视图原理与图1相似。图6中，1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；12.透镜；15.拉紧螺栓；22.桅灯密封挡光橡胶圈；23.桅灯挡光板。

图7是本发明潜艇航行灯艉灯结构示意图的俯视图，其主视图原理与图1相似。图7中，1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；12.透镜；15.拉紧螺栓；24.艉灯密封挡光橡胶圈；25.艉灯挡光板。

图8和图9是本发明潜艇航行灯航迹灯结构示意图，其中图8是俯视图，图9是左视图，其主视图原理与图1相似。

图8中，1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；12.透镜；15.拉紧螺栓；26.航迹灯密封挡光橡胶圈；27.航迹灯挡光板。

图9中，1.底座；2.安装螺孔；3.底盖安装螺栓；4.底盖；5.线路板安装螺栓；6.线路板；7.电源；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；12.透镜；13.上盖；15.拉紧螺栓；16.填料函密封圈；17.填料函垫圈；18.填料函压紧螺帽；26.航迹灯密封挡光橡胶圈；27.航迹灯挡光板；28.底盖密封圈。

图10是本发明潜艇航行灯锚灯结构示意图，其主视图原理与图1相似。图8中，1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；12.透镜；15.拉紧螺栓。锚灯是一种环照灯，没有挡光板；锚灯的密封挡光橡胶圈分上下两部分，由于中间不连续，图10是在中间进行剖视，所以在图中没有显示出来。

具体实施方式

图1、图2和图3是本发明潜艇航行灯右舷灯的实施例结构示意图。

图1、图2、图3中，透镜(12)是一个用无色透明钢花玻璃制作、具有根据抗压强度要求所需要的厚度、截面为流线型的筒体；底座(1)用不锈钢加工而成且与透镜(12)截面形状相匹配；底座(1)的上部有凹槽用来安装透镜(12)，通过线路板安装螺栓(5)安装线路板(6)；线路板(6)上部安装有灯座(8)和陶瓷金卤灯灯泡(9)，线路板(6)下部安装有供陶瓷金卤灯灯泡(9)使用的电源(7)；底座(1)的下部有底盖密封圈(28)、底盖(4)和底盖安装螺栓(3)；底座(1)的下部还有隐藏形式的安装螺孔(2)，目的是省略传统潜水航行灯与水流接触的安装脚和安装螺栓，减小阻力，避免振动；

底座(1)的下部还有底盖密封圈(28)和底盖(4)，底盖(4)上有填料函密封圈(16)、填料函垫圈(17)和填料函压紧螺帽(18)；这一部分结构是将传统潜水航行灯设计在灯体外部的填料函结构和接线盒结构隐藏到灯体内部，目的还是为了减小阻力、降低噪音。

当需要维护或更换电源(7)时，只要拧开底盖安装螺栓(3)将底盖(4)打开；当需要维护或更换灯座(8)和陶瓷金卤灯灯泡(9)时，只要拧开线路板安装螺栓(5)将线路板(6)取出即可；当需要更换整个右舷灯时，只要拧开安装螺孔(2)上的安装螺栓即可。

在透镜(12)的上部设置有上盖(13)，上盖(13)用不锈钢制作，上盖(13)的上部成流线型，下部有与透镜(12)配合的凹槽和与拉紧螺栓(15)相配合的螺孔；拉紧螺栓(15)将底座(1)、透镜(12)和上盖(13)连为一体；

为了获得右舷灯所需要的绿色光线，在透镜(12)的内部设置有绿色透光玻璃(11)，绿色透光玻璃(11)必须要保证右舷灯色度坐标要求；

为了保证右舷灯光束符合CB518的角度要求，本发明由右舷灯密封挡光橡胶圈(10)、右舷灯挡光板(14)和陶瓷金卤灯灯泡(9)共同配合来达到目的；右舷灯密封挡光橡胶圈(10)有几重作用：保证光束角度、挡光即起着传统潜水航行灯挡光罩的作用，起上盖(13)与透镜(12)之间密封圈的作用，起底座(1)与透镜(12)之间密封圈的作用，起底座(1)、透镜(12)、上盖(13)之间相互隔离不易发出声响的作用，它贴紧透镜(12)和绿色透光玻璃(11)起着使该两种玻璃结构零件不易破碎的作用。

以上本发明潜艇航行灯右舷灯的结构零件不多，主要金属件只有底座(1)和上盖(4)两个零件，可以用不锈钢蜡模铸造好后机械加工完成，由于产量不大，也可直接用不锈钢板机械加工而成；右舷灯上、中、下三部分，即上盖(4)、透镜(12)和底座(1)三个主要零件用右舷灯密封挡光橡胶圈(10)隔离，既可以保证密封，又可以保证不互相碰撞摩擦，保证不产生噪音，又不易移动位置，安全可靠；右舷灯上、中、下三部分，即上盖(4)、透镜(12)和底座(1)三个主要零件用内部拉紧螺栓(15)拉紧，使整个灯体成为一个刚性体，既密封、又耐压、又阻力小、又不易产生噪音；使用陶瓷金卤灯光源光效高、工作可靠、寿命长，既可靠又可长时间免维护，非常适合潜艇航行灯使用。因此，本发明潜艇航行灯右舷灯可以满足潜艇特别是新型核潜艇战术性能的要求。

图5是本发明潜艇航行灯左舷灯的实施例结构示意图。左舷灯与右舷灯结构相同，只是右舷灯光束是向右112.5°，而左舷灯光束是向左112.5°；右舷灯是绿色光束，而左舷灯是红色光束，左舷灯使用一块红色透光玻璃(21)。

图6是本发明潜艇航行灯桅灯的实施例结构示意图。桅灯与右舷灯结构也相同，只是右舷灯光束是向右112.5°，而桅灯光束是向前225°；右舷灯是绿色光束，而桅灯是白色光束，桅灯不需要右舷灯中的绿色透光玻璃(11)。

图7是本发明潜艇航行灯艉灯的实施例结构示意图。艉灯与桅灯结构相同，只是桅灯光束向前225°，而艉灯光束是向后135°。

图8和图9是本发明潜艇航行灯航迹灯的实施例结构示意图。航迹灯与桅灯基本结构相同，只是桅灯光束向前225°，而航迹灯光束是向后7～10°，当然，航迹灯密封挡光橡胶圈(26)的形状和航迹灯挡光板(27)的位置也相应有所不同；为了确保角度，灯头(8)的安装位置向前移动一定距离。

图10是本发明潜艇航行灯锚灯的实施例结构示意图。锚灯与桅灯结构相同，桅灯光束向前225°，而锚灯是一个环照灯，锚灯的密封挡光橡胶圈是中间断开的上下两部分，在图中未表示出来，同时锚灯没有挡光板。

本发明的潜艇航行灯外部金属零件底座(1)、底盖安装螺栓(3)、底盖(4)、上盖(13)采用喷涂聚四氟乙烯涂料进行保护，聚四氟乙烯涂料不但有良好的耐化学腐蚀性能，喷涂聚四氟乙烯涂料后零件上还不易黏附赃物和水垢。

本发明的潜艇航行灯有别于传统的潜水航行灯，除需要按照中华人民共和国船舶行业标准CB518-1996《潜水航行灯规范》进行光束和环境适应性测试外，还需要在水动力试验环境中进行绕流阻力测试和噪音测试。

Claims (10)

1.一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征是：潜艇航行灯的总体外形结构设计成流线型，整个潜艇航行灯主要只有一个流线型截面底座(1)、一个流线型截面的透镜(12)和一个流线型截面上盖(13)三个主要零件与水流大面积接触，在以上三个零件外部没有任何其他零部件或分支型结构。

2.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于：用于挡光用的挡光圈、挡光板，用于拉紧上盖(13)、透镜(12)和底座(1)的拉紧螺栓(15)，用于接入电缆线的填料函的所有零件，用于安装安装螺栓的安装螺孔(2)等结构，均设计在底座(1)、透镜(12)、上盖(13)所构成的灯体内部，使以上零件不与水流接触。

3.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于：右舷灯透镜(12)是一个用无色透明钢花玻璃制作、具有根据抗压强度要求所需要的厚度、截面为流线型的筒体；底座(1)用不锈钢加工而成且与透镜(12)截面形状相匹配；底座(1)的上部有凹槽用来安装透镜(12)，通过线路板安装螺栓(5)安装线路板(6)；线路板(6)上部安装有灯座(8)和陶瓷金卤灯灯泡(9)，线路板(6)下部安装有供陶瓷金卤灯灯泡(9)使用的电源(7)；底座(1)的下部还有隐藏形式的安装螺孔(2)，目的是省略传统潜水航行灯与水流接触的安装脚结构，减小阻力，避免振动；

底座(1)的下部还有底盖密封圈(28)、底盖(4)和底盖安装螺栓(3)，底盖(4)上有填料函密封圈(16)、填料函垫圈(17)和填料函压紧螺帽(18)；这一部分结构是将传统潜水航行灯设计在灯体外部的填料函结构和接线盒结构隐藏到灯体内部，目的是为了减小阻力、降低噪音；

当需要维护或更换电源(7)时，拧开底盖安装螺栓(3)将底盖(4)打开；当需要维护或更换灯座(8)和陶瓷金卤灯灯泡(9)时，拧开线路板安装螺栓(5)将线路板(6)取出；当需要更换整个右舷灯时，拧开安装螺孔(2)上的安装螺栓；

在透镜(12)的上部设置有上盖(13)，上盖(13)用不锈钢制作，上盖(13)的上部成流线型，下部有与透镜(12)配合的凹槽和与拉紧螺栓(15)相配合的螺孔；拉紧螺栓(15)将底座(1)、透镜(12)和上盖(13)连为一体；

为了获得右舷灯所需要的绿色光束，在透镜(12)的内部设置有绿色透光玻璃(11)，绿色透光玻璃(11)必须要保证右舷灯色度坐标要求，绿色透光玻璃(11)的形状与透镜(12)相匹配。

为了保证右舷灯光束符合CB518的角度要求，由右舷灯密封挡光橡胶圈(10)、右舷灯挡光板(14)和陶瓷金卤灯灯泡(9)共同配合来达到目的；右舷灯密封挡光橡胶圈(10)有几重作用：保证光束角度、挡光即起着传统潜水航行灯挡光罩的作用，起上盖(13)与透镜(12)之间密封圈的作用，起底座(1)与透镜(12)之间密封圈的作用，起底座(1)、透镜(12)、上盖(13)之间相互隔离不易发出声响的作用，它贴紧透镜(12)和绿色透光玻璃(11)起着使该两种玻璃结构零件不易破碎的作用。

4.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于：左舷灯与右舷灯结构相同，只是右舷灯光束是向右112.5°，而左舷灯光束是向左112.5°；右舷灯是绿色光束，而左舷灯是红色光束，左舷灯使用一块红色透光玻璃(21)。

5.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于：桅灯与右舷灯结构也相同，只是右舷灯光束是向右112.5°，而桅灯光束是向前225°；右舷灯是绿色光束，而桅灯是白色光束，桅灯不需要右舷灯中的绿色透光玻璃(11)。

6.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于：艉灯与桅灯结构相同，只是桅灯光束向前225°，而艉灯光束是向后135°。

7.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于：航迹灯与桅灯基本结构相同，只是桅灯光束向前225°，而航迹灯光束是向后7～10°，当然，航迹灯密封挡光橡胶圈(26)的形状和航迹灯挡光板(27)的位置也相应有所不同；为了确保角度，灯头(8)的安装位置向船前方向移动一定距离。

8.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于：锚灯与桅灯结构相同，桅灯光束向前225°，而锚灯是一个环照灯，锚灯的密封挡光橡胶圈是中间断开的上下两部分，在图中未表示出来，同时锚灯没有挡光板。

9.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于：潜艇航行灯使用陶瓷金卤灯灯泡作为光源。

10.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于：潜艇航行灯外部金属零件底座(1)、底盖安装螺栓(3)、底盖(4)、上盖(13)采用喷涂聚四氟乙烯涂料进行保护。

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