CN104709453A - 喷气式无人潜艇 - Google Patents

Abstract

潜艇，武器装备。该发明提出一个新的喷气推进技术，喷气发动机(图2：2)安装在艏部，喷嘴朝前，通过喷气罩(图2：1)导管实现倒喷，气体把水与潜艇局部隔离，减少水对潜艇的阻力和粘性，实现潜艇的快速运动。该发明巡航时用电力推进(图2：6，电池；图2：7，电机；图2：8，螺旋桨)，时速30节，最高时速40节；锁定目标后用电力和喷气双动力推进，时速要达到80节以上；在80节的基础上，火箭炮发动机点火，利用延时发射技术再把潜艇加速到100节以上。该发明集无人机、潜艇、鱼雷、火箭炮、自动化、信息化技术于一身，将成为未来防空、反潜、反舰、反蛙人、信息战、巡逻侦查以及对岸快速打击的重要武器装备。

Description

喷气式无人潜艇

技术领域

潜艇，武器装备。

背景技术

上个世纪末，美军开始研发无人潜艇，2005年初公布了修改版“无人潜艇计划”，并投入巨资鼓励民间机构参与新型无人潜艇的研发，希望到2020年能拥有1000艘无人潜艇。同一年，德国无人潜艇计划取得进展，一艘新型无人潜艇试水。日本防卫省在2007年就对外表示，将发展无人潜艇等先进设备，争取在2013年完成研发并着手部署。美国海军反潜战中心正在推进开发下一代完全自立型无人潜艇，这种新型无人潜艇的3个基本使命是：①收集情报、进行水面搜索和侦察；②侦察水雷、收集海洋战术数据；③在沿岸浅海水域进行反潜战。在执行任务期间，除了搜索鱼雷、探测和处理等功能外，还将作为以网络为主的作战网节交点，这种具有高度传感器功能的一个个通信交点，对整个舰队提升海上作战能力具有重要作用(百度百科等)。据日本《读卖新闻》8日报道，日本防卫省已经决定与美国共同研发“无人潜水艇”的方针。研发无人潜水艇的关键在于不使用空气、能长时间续航的高性能燃料电池。日本防卫省计划从2014年开始至2018年度，花费约26亿日元研究该电池。2014年内，防卫省将决定研发电池的承包商开始制作电池。报道指出，目前，美国海军拥有75艘这样的新型潜艇，且计划到2015年至少增至150艘。(中国国防科技信息网《无人潜艇揭秘日美共同研发》2014-10-23)

2008年7月15日，中国首艘长程遥控无人潜艇在大连建成，长9米，重11吨，是大连海事大学和大连海韵潜游公司联合研制的。通过航海实验后，将作为综合的海上实验平台，可以进行如航道测量，水中避碰，水中通信定位等实验(央视国际：《中国首艘长程遥控无人潜艇建成可用于航道测量》2008年07月16日)。

目前，水面舰艇和潜艇推进方式主要有两种，一是螺旋桨推进，一是喷水式推进。例如：美国“福特”级核动力航母，螺旋桨推进，最高时速超过30节；日本“出云”号准航母，螺旋桨推进，最高时速达30节；前苏联P级核潜艇，螺旋桨推进，时速达到40节；美国濒海战斗舰“自由”号，喷水式推进，最大时速可达40节；中国039宋级常规潜艇，螺旋桨推进，最高时速22节。美日无人潜艇的推进方式也是这两种，一是电力驱动的螺旋桨推进，一个电力驱动的水泵推进，其速度也没有超过船舶的速度。武器装备的速度是决定战争胜负的重要因素之一，美军在空中有优势，俄军在水下有长处，如俄罗斯超空泡“暴风”鱼雷时速200节，有一定的遏制力。

发明内容

水中快速打击是军事家思考的重要课题。喷气推进方式比螺旋桨、喷水推进速度快，但 由于燃料消耗多，用于客运、货运、日常巡航并不划算。据目前公开的文献，各国军舰、潜艇都没有采用喷气推进方式。如果是水中快速打击，价值就不同了。从理论上讲，喷气推进技术经过半个多世纪的发展，在航空中已经成熟，运用于航海没有理论障碍，只是具体的目前能够攻克的技术问题。与空气比，水有浮力大，隐蔽性好等优点。在逐步克服了水的阻力大、粘性大、通信难、燃料消耗多等缺点后，喷气式无人潜艇将集无人机、潜艇、鱼雷、火箭炮、自动化、信息化技术于一身，成为未来防空、反潜、反舰、信息战、巡逻侦查以及对岸快速打击的重要武器装备。因此，提出喷气式无人潜艇方案。

该发明艇体为流线型设计(图1)，长28米：艏长10米；身长8米，身宽3米；艉长10米；高6米，吃水3.5米；艇口(长8米、宽1.2米、吃水线以上高2.5米)以上为伸缩式进气口、伸缩式数据链天线等；排水140吨；潜艇外壳用28毫米厚潜艇用钢板焊接。

该发明巡航时用电力推进(图2：6，电池；图2：7，电机；图2：8，，螺旋桨)，巡航时速30节，最高时速40节。中国潜艇全电推进技术已经成熟，而且领先美俄法等国，匹配相应的电池、电机时速能达到40节以上，完全能够用在无人潜艇上。40节在水下不是安全速度，世界有多种鱼雷已经达到60节以上。锁定目标后用电力和喷气双动力推进，时速要达到80节以上，以实现快速打击目标的目的。该发明提出一个新的喷气推进技术，喷气发动机(图2：2)安装在艏部，喷嘴朝前，通过喷气罩(图2：1)导管实现倒喷，气体把水与潜艇局部隔离，减少水对潜艇的阻力和粘性，实现潜艇的快速运动。这和超空泡原理很相似。前苏联海军早在上世纪七十年代就发展了火箭推进的代号为BA-III的“暴风”超高速鱼雷，时速已达到200节，其气泡一是利用超高速自行产生，二是把鱼雷发动机的尾气引到前面放出(百度百科)。喷嘴用活塞式设计，发动机点火，气流冲开活塞实现喷气作业；喷气结束，活塞关闭喷嘴防止海水灌入。该发明设油箱(图2：3：油箱、油箱与水箱之间的软隔、水箱)、进气管(图2：5：伸缩式北斗数据链天线、捷联惯导系统、进气管，伸缩高度为5米。)，半浮半沉时具备喷气发动机工作的环境；下沉时关闭进气管，利用压缩气体、汽化器和气体发生器(图2：4：压缩空气箱、汽化器和气体发生器，压缩空气箱、汽化器和气体发生器与水胆之间的软隔，水胆)供气，继续维持喷气发动机工作。如用昆仑II喷气发动机为动力，最大推力5780千克，加力推力8010千克。通过喷气罩分出12根导管，排除导管对推力的消耗，每个导管仍然有500千克左右的推力。电力推进加喷气推进能达到时速80节以上，80节以上是个比较安全的速度，目前还没有几件鱼雷能超过80节。油箱与水箱共用一个空间，油箱大，水箱小，油箱水箱之间用软隔隔开。油箱储油9吨，可供喷气发动机工作3个小时。喷气发动机消耗油，水箱自动灌水，以保持潜艇自身重量和平衡。压缩空气箱等与水胆共用一个空间，压缩空气箱等与水胆之间用软隔隔开。水胆注满20吨水，潜艇就能卧底，排出20吨水，潜艇就浮出水面。潜艇卧底时抛出伸缩式鱼漂式北斗数据链天线(图4：7)与外界联系。伸缩式鱼漂式北斗数据链天线有两种工作模式，一是艇上伸缩高度为10米，潜艇在水下10米潜行，伸缩式北斗数据链天线、捷联惯导系统、进气管缩进艇内以后，伸缩式鱼漂式北斗数据链天线还能继续工作。二是伸缩式鱼漂式北斗数据链天线艇外数据线长1000米，潜艇卧在500米水深处依然能与外界联系。

该发明装备舰空导弹、潜射火箭炮(口径301、122)、超级炸弹。舰空导弹(图3：1)6枚，型号如“海红旗-16”，垂直发射，弹长5.5米，主要打击目标为反潜机、直升机、无人机、舰载机。潜射301毫米火箭炮(图3：2)10管，安装在艇体两侧，每侧5管。潜射火箭炮是以“A200-11”火箭炮(口径301毫米，弹长7264毫米，重836公斤，弹头235-500公斤，射程200公里)为基础改造而成的潜对潜、潜对舰、潜对陆的运用延时发射技术加速潜艇运动的潜射火箭炮。潜对陆火箭炮用常规火箭弹就可以。潜对陆火箭炮利用点火后延时发射技术，潜艇在运动中调整方向和仰冲45°，水下点火，水面齐射。主要打击敌机场、雷达站、港口、空防等军事目标。潜对潜，潜对舰用火箭炮弹头为500公斤高爆破甲弹，破甲厚度大于180毫米，水下平射有效射程5000米。潜射122毫米火箭炮(图3：3)8管，安装在艇体底部，前后各4管，打击目标：鱼雷、水雷、潜航器、水下机器人、无人潜艇、蛙人等，有效射程2000米。在喷气式无人潜艇体内，在舰空导弹发射箱与火箭炮发射管之间还有一定的空间，足可以安装一枚U形超级炸弹，用来彻底摧毁“出云”号准航母和“福特”号核动力航母。

该发明操作系统由水下夜视仪、声呐(图4：1)，艏浮潜操纵面(图4：2)，艏侧推(图4：3)，系艇环(图4：4)，北斗数据处理器和自动驾驶仪(图4：5)，伸缩式北斗数据链天线、捷联惯导系统(图4：6)，伸缩式鱼漂式北斗数据链天线(图4：7)，围壳舵和十字尾操纵面(图4：8)组成。艏浮潜操纵面、艏侧推、围壳舵和十字尾操纵面构成喷气式无人潜艇操作系统，艏浮潜操纵面与围壳舵和十字尾操纵面配合，能够快速上浮下潜；艏侧推与围壳舵和十字尾操纵面配合，能够快速左右转向。艏浮潜操纵面、艏侧推、围壳舵和十字形尾操纵面在自动驾驶仪的操作下能完成前进、按各种角度左右转向、按各种角度下潜上浮、灵活躲避障碍物、加速减速、停止等动作，通过北斗数据处理器能接收指挥中心指令，智能完成锁定目标、启动武器系统、优选最佳攻击方案、对水中、水面、空中目标进行精确打击。

能克敌制胜就是好武器，把舰空导弹、火箭炮和超级炸弹改装在喷气式无人潜艇上，投入不多，提高了武器装备的隐身性、通用性、机动性和威力，达到快速克敌制胜的目的。喷气式无人潜艇的基本创意是集无人机、潜艇、鱼雷、火箭炮、自动化、信息化等已有技术于一身，成为未来防空、反潜、反舰、反蛙人、信息战、巡逻侦查以及对岸快速打击的重要武器装备。创意与科学试验结合起来，发明创造思想与科学的制造工艺结合起来，使之成为国防利器。喷气式无人潜艇能为已有潜艇、战舰提供一道安全屏障，扩大活动空间，提升战力和国家非核遏制力，为中国海军走向深蓝提供安全保障和技术支持，用创新挫败美国的“抵消战略”。

附图说明

喷气式无人潜艇具备潜艇的特征，又有无人机、鱼雷等特点。下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1，喷气式无人潜艇示意图：艇体为流线型设计。

图2，该发明动力系统示意图：图2：6，电池；图2：7，电机；图2：8，螺旋桨；图2：2， 喷气发动机；图2：1，喷气罩，喷气发动机通过导管实现倒喷。图2：3，油箱、油箱与水箱之间的软隔、水箱；图2：5，进气管、伸缩式北斗数据链天线、捷联惯导系统；图2：4，压缩空气箱、汽化器和气体发生器，压缩空气箱、汽化器和气体发生器与水胆之间的软隔，水胆。

图3，该发明武器装备系统示意图：图3：1，舰空导弹；图3：2、图3：3，潜射火箭炮；超级炸弹。

图4，该发明操作系统示意图：图4：1，水下夜视仪、声呐；图4：2，艏浮潜操纵面；图4：3，艏侧推；图4：4，系艇环；图4：5，北斗数据处理器和自动驾驶仪；图4：6，伸缩式北斗数据链天线、捷联惯导系统；图4：7，伸缩式鱼漂式北斗数据链天线；图4：8，，围壳舵和十字型尾操纵面。

具体实施方式

实现喷气式无人潜艇攻击时速100节的方式：

电力推进，时速为40节；喷气发动机加力，时速达到80节以上；火箭炮点火，利用延时发射技术为潜艇加速到100节以上。

实现火箭炮潜射有效射程5000米的方式：

水比空气阻力大，射程千米的狙击步枪在水中的有效射程不足1米。如按此计算，射程200公里的火箭炮在水中的有效射程不足200米。这种计算是错的，狙击步枪与火箭炮不是一种发射方式，步枪是用弹壳发射子弹，子弹出膛后利用惯性飞行，火箭炮是用火箭发射炮弹，炮弹飞出发射筒后火箭还继续推动炮弹飞行，射程200公里的火箭发动机在空中工作时间约150秒。无论在空中还是水中，尽管工作环境不同，火箭发动机的工作时间是接近的。火箭发动机工作150秒绝不会只运行200米，绝不会每秒不足2米。鱼雷的时速为60节，每秒约30米。喷气式无人潜艇电力推进时速为40节，每秒约20米，电力加喷气推进时速达80节，每秒约40米。在此基础上，火箭发动机点火，利用延时发射技术，让火箭发动机为潜艇加力，使其加速到100节以上，每秒50米以上。在每秒50米的基础上发射火箭炮，火箭发动机再工作100秒就能达到有效射程5000米的设计目标。军事科学家要进行火箭炮水下发射试验，了解水下发射特性，克服不利因素，优化火箭水下运行轨迹，设计制造出威力强大的能够爆破航母甲板的破甲弹，实现快速、远程、精准摧毁目标的目的。

围绕喷气式无人潜艇方案提出如下攻关课题：

喷嘴活塞、喷气罩、喷气导管整体优化设计、试验；

火箭炮潜射弹道优化设计、试验，点火后延时发射技术设计、试验，破甲弹设计、试验；

超级炸弹设计、试验，复合引爆技术设计、试验；

北斗数据链天线、捷联惯导系统、进气管伸缩整合设计；

北斗数据处理器和自动驾驶仪整合技术设计、完全自立智能化攻关课题；

艇体优化设计、制造工艺技术攻关、模块总装；

远程控制、人艇协同、天海协同、陆海协同、舰艇协同、艇艇协同等战术设计。

潜对陆战术设计之一：战云密布，某航母编队扼守某海峡，甲方舰击沉我某海域海巡船，喷气式无人潜艇两个营编队奉命从南麂山列岛出发紧急支援，100分钟赶到指定作战海域。第一营18艘喷气式无人潜艇配合巡航导弹负责对岸打击，进入射程后，18艘潜艇同时瞄准甲方机场、雷达站、空防阵地、军营等，潜艇下潜百米，以45°角仰冲，火箭点火，延时发射，潜艇冲出水面的瞬间180发火箭弹齐射。尽管某航母编队和甲方有优良的反导系统，也难以拦截180枚火箭弹的攻击。如用360枚防空导弹拦截180枚火箭弹，成本高，也拦不住，总会有火箭弹击中目标，达到对岸快速打击的目的。陆海协同、舰艇协同，为巡航导弹精确打击目标创造了条件。喷气式无人潜艇打击完陆上目标后，仍然有对空、对舰作战能力。

潜对空战术设计之二：火箭弹运行轨迹暴露了潜艇的位置，甲方6架反潜机搜索而至，第一营18艘潜艇咬住6架反潜机，双弹齐射，打个措手不及，6架反潜机应声栽入海中。

潜对舰战术设计之三：第二营18艘喷气式无人潜艇在某海水域咬住“甲方舰队”，空海一齐打。“甲方舰队”的舰炮、反潜导弹找不到目标，反潜机、舰载机成了喷气式无人潜艇的靶子。一艘喷气式无人潜艇单挑甲方准航母，在其他潜艇配合下，施展出百秒绝杀术。相距4000米，潜艇与甲方准航母相互发起饱和攻击，潜艇启动喷气发动机和火箭，以每秒50米的速度横击甲方准航母，甲方准航母以每秒15米速度行驶，舰炮齐射，直升机升空，并发射每秒30米的双鱼雷迎击。50秒后，距离甲方准航母2300米，距离鱼雷500米处，潜艇发射4枚火箭弹，同时微调攻击路线。两枚火箭弹击中两枚鱼雷，另两枚火箭弹击中甲方准航母。70秒后，潜艇距离甲方准航母1300米，发射122毫米火箭弹4枚、301毫米火箭弹6枚打击甲方准航母，甲方准航母发射6枚鱼雷迎击，数枚火箭弹重创甲方准航母。100秒后，喷气式无人潜艇撞击甲方准航母，超级炸弹把甲方准航母送入琉球海槽。第三营喷气式无人潜艇开进某海峡，逼退某航母编队。

Claims (4)

1.一种喷气式无人潜艇，包括艇艏、艇体、艇口、艇艉(图1)，其特征是设有电力、喷气动力系统(图2)，舰空导弹、潜射火箭炮武器系统(图3)，北斗数据处理器和自动驾驶仪操作系统(图4)组成。

2.如权利要求1所述的电力、喷气动力系统是在电力推进的基础上，喷气发动机(图2：2)安装在艏部，喷嘴朝前，通过喷气罩(图2：1)导管实现倒喷，气体把水与潜艇局部隔离，减少水对潜艇的阻力和粘性，实现潜艇的快速运动，达到每秒40米。

3.如权利要求2所述在电力和喷气发动机推进的基础上，潜射火箭炮发动机点火，利用延时发射技术给潜艇加力，使其加速到每秒50米以上的攻击速度。

4.如权利要求3所述的火箭炮是以“A200-11”火箭炮等为基础改造而成的潜对潜、潜对舰、潜对陆的运用延时发射技术加速潜艇运动的潜射火箭炮。