CN108341029A - 水下蛙人驱赶系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下蛙人驱赶系统及其使用方法。水下蛙人驱赶系统包括拖曳艇，拖曳艇上设有蛙人驱赶控制中心和绞车系统，其中：蛙人驱赶控制中心包括控制系统，绞车系统、声纳探测器、高压脉冲放电装置与控制系统连接，供电系统为控制系统、绞车系统和高压脉冲放电装置供电，高压脉冲放电装置通过电缆向电极瞬间释放高压脉冲，以使电极形成驱赶蛙人的电场；电缆缠绕在绞车系统上；电极经由深度索与可控浮体连接，以使可控浮体拖曳电极到达水下指定位置；可控浮体与控制系统无线通讯，受控制系统控制。本发明实施操作十分便捷，可基于电场对水下蛙人实现有效驱赶，警告蛙人立刻离开而不会对蛙人造成任何身体伤害。

Description

水下蛙人驱赶系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种对水下蛙人进行驱赶的系统以及该系统的使用方法，属于蛙人防御领域。

背景技术

如今，水下蛙人已对海军的水面舰艇、军用港口、码头和军事设施等海上军事目标构成了重要威胁。现代蛙人配置了现代化的各种高精尖装备，已经能够胜任各种复杂环境下的水下作业。除了能潜入敌方海军港口和海军军事基地进行破坏活动外，蛙人还能够对停靠在军港内的军舰实施攻击和破坏、布雷和反水雷等作业。

面对水下蛙人的这种日益增加的威胁，目前我国加大了对防御蛙人技术的研究工作，重点主要集中在对蛙人的探测，比如采用专用蛙人探测声纳，声纳基于对人类特有的胸腔呼吸方式的识别，来实现探测跟踪水下蛙人，又比如，有些文献资料中记载了采用宽吻海豚来搜索、定位和标记蛙人的技术。但是，从目前已有的防御蛙人技术来看，并没有出现当发现可能为蛙人的可疑目标后如何进行处理的相关技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下蛙人驱赶系统及其使用方法，其实施操作十分便捷，可基于电场对水下蛙人实现有效驱赶，警告蛙人立刻离开而不会对蛙人造成任何身体伤害。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种水下蛙人驱赶系统，其特征在于：它包括拖曳艇，拖曳艇上设有蛙人驱赶控制中心和绞车系统，其中：蛙人驱赶控制中心包括控制系统，绞车系统、声纳探测器、高压脉冲放电装置与控制系统连接，供电系统为控制系统、绞车系统和高压脉冲放电装置供电，高压脉冲放电装置通过电缆向电极瞬间释放高压脉冲，以使电极形成驱赶蛙人的电场；电缆缠绕在绞车系统上；电极经由深度索与可控浮体连接，以使可控浮体拖曳电极到达水下指定位置；可控浮体与控制系统无线通讯，受控制系统控制。

一种所述的水下蛙人驱赶系统的使用方法，其特征在于，它包括步骤：

1)接到蛙人驱赶命令后，所述拖曳艇航行至指定水域；

2)所述声纳探测器对水下蛙人位置进行跟踪定位，将蛙人位置信息反馈给所述控制系统；

3)所述绞车系统将所述电缆下放入水；

4)所述控制系统基于水下蛙人位置，通过所述绞车系统控制所述电缆的下放长度，以及通过对所述可控浮体的遥控，使所述电极被拖曳至与水下蛙人相距设定距离且与蛙人处于同一水深的位置上，以及使所述电极展开来形成辐射蛙人的电场；

5)所述高压脉冲放电装置通过所述电缆向所述电极瞬间集中释放高压脉冲，使所述电极形成驱赶蛙人的电场；

6)所述控制系统通过所述声纳探测器判断水下蛙人是否离开：若蛙人被驱赶离开，则所述控制系统发出停止驱赶指令，收回所述电缆、所述电极、所述深度索和所述可控浮体，所述拖曳艇返航；若蛙人未被驱赶离开，则重复执行5)。

在所述步骤6)中，若蛙人未被驱赶离开，则所述高压脉冲放电装置提高瞬时释放的高压脉冲的电压值及持续时间后重复执行所述步骤5)，直至蛙人被驱赶离开。

本发明的优点是：

本发明基于声纳探测器跟踪定位蛙人位置后，将电极下放至与蛙人同深但相距一定距离的位置上，通过集中瞬间放电形成一定电势梯度分布的电场，从而在蛙人身上形成一定的电压降来使蛙人身体发麻，达到驱赶蛙人的目的，但不会对蛙人造成任何身体伤害。

附图说明

图1是本发明水下蛙人驱赶系统的组成示意图。

图2是蛙人驱赶控制中心的组成示意图。

图3是电缆与电极板相连所用的连接头结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明水下蛙人驱赶系统包括拖曳艇10，拖曳艇10上设有蛙人驱赶控制中心20和绞车系统30，其中：蛙人驱赶控制中心20包括控制系统21，绞车系统30、声纳探测器22、高压脉冲放电装置24的信号端口与控制系统21的相应信号端口连接，供电系统23为控制系统21、绞车系统30和高压脉冲放电装置24供电，即供电系统23的供电端口与控制系统21、绞车系统30、高压脉冲放电装置24的电源端口连接，高压脉冲放电装置24的放电端口通过电缆40向电极50瞬间释放其内储存的电能形成的高压脉冲，以使电极50形成驱赶蛙人的电场(如图1)；电缆40缠绕在绞车系统30上；电极50经由深度索70与可控浮体60连接，以使可控浮体60拖曳电极50到达水下指定位置；可控浮体60与控制系统21无线通讯，绞车系统30、声纳探测器22、高压脉冲放电装置24、可控浮体60受控制系统21控制。

在实际设计中，如图1，电极50可包括两个电极板51，电缆40的一端与高压脉冲放电装置24的放电端口连接而另一端与各电极板51的一端连接，各电极板51的另一端分别与一深度索70的一端连接，各深度索70的另一端分别与一可控浮体60连接，其中：通过可控浮体60的拖曳，两个电极板51可形成一个钝角夹角，如图1所示。

在实际实施中，考虑到蛙人的机动能力以及电极50攻击效果，应合理设计两个电极板51之间的夹角，两个电极板51间的夹角过小，如小于等于90度，则会给拖曳艇10的机动性能带来困难，两个电极板51间的夹角过大，如180度左右，则会增大实施难度，因此，两个电极板51间的夹角设置成钝角为宜。通常，两个电极板51互相分离的端部之间的间距设为10m为宜。

在实际制作中，电极板51可包括互相绞紧在一起的两股铜导电芯，该两股铜导电芯外包有导电外壳。铜导电芯优选采用截面面积直径为50mm、长度为5m的导电芯。

在本发明中，电极板51与电缆40之间的连接好坏是整个系统能否正常可靠工作的关键，因此，本发明采用填料函密封+硫化膜密封的双重密封方式，来满足电极板51与电缆40之间在水下的水密要求，具体来说：

如图3，电极板51与电缆40之间通过连接头80连接，其中：

连接头80包括接线构件81，接线构件81包括构件主体811，构件主体811的一端设有电缆接线端子812而另一端设有电极板接线槽813，电极板接线槽813与构件主体811之间形成台阶结构814，电缆40的导电体通过专用工装与接线构件81的电缆接线端子812固定连接，以保证拖曳时电缆40不被拉脱，电极板51的端部卡接在接线构件81的电极板接线槽813内后，电极板51和接线构件81的电极板接线槽813共同套设一转接套82，转接套82一端与构件主体811相接触(即转接套82一端与构件主体811相对电极板接线槽813形成的台阶结构814相抵顶接触)并焊接，焊接有效保证了水密性能，转接套82另一端的内容置槽821内放置填料函83后与套设于电极板51上的压紧螺母84相螺接，即转接套82的端部外壁设有外螺纹，此外螺纹与压紧螺母84的内螺纹相互螺接，转接套82、压紧螺母84和填料函83共同实现电极板51与接线构件81之间的可靠固定连接，接线构件81的一部分、转接套82、压紧螺母84以及电极板51的一部分外壁上共同硫化有一层硫化膜85。

如图3，接线构件81的构件主体811外壁上设有硫化膜85可渗入的若干硫化凹槽815，同样，转接套82外壁上设有硫化膜85可渗入的若干硫化凹槽822。在实际设计中，硫化凹槽815、822可为环状或段状，不受局限。

如图3，填料函83的外壁可设计为锥面结构，相应地，转接套82上的内容置槽821呈与填料函83的锥面结构相适配的锥面，这样设计的目的在于增大填料函83与转接套82之间的接触面积，增大电极板51轴向预紧力，增大填料函83弹性变形量，从而拧紧压紧螺母84后可确保填料函83可以紧贴电极板51外表面。

在实际制作时，硫化膜85优选为通过两次硫化形成的硫化膜，即其可采用如下硫化工艺来实现：

1)硫化前表面清理；

2)电极板51表面打磨糙化处理，构件主体811、转接套82、压紧螺母84表面喷砂处理，以增加其与硫化胶的接触面积；

3)表面均匀涂抹聚氨酯粘接剂，自然风干(如30min)，使粘接剂中的溶剂大部分挥发；

4)在表面外设置模具；

5)将配好的硫化胶匀速注入模具，应在十分钟内注满；

6)浇注完成后，温度控制在105℃左右，硫化90min后脱模；

7)脱模后，温度控制在100℃左右，继续硫化15小时。

在本发明中，拖曳艇10、绞车系统30、声纳探测器22、可控浮体60、深度索70为本领域的已有设备或器件，控制系统21、高压脉冲放电装置24、供电系统23为本领域的熟知技术，故其具体构成不在这里详述。

控制系统21用于对作业全过程进行数据采集和处理，接受和下达控制指令，实时监测工况数据，对作业处理效果做出评估等。控制系统21可包括用于控制和处理的电子设备，如计算机等。

供电系统23用于对拖曳艇10上的电能进行电力变化后向控制系统21、绞车系统30、高压脉冲放电装置24供给电能，其中：将要释放给电极50的电能被事先储存在高压脉冲放电装置24内。

绞车系统30用于在控制系统21的控制下，对电缆40和电极50进行收放，主要为根据声纳探测器22探测到的蛙人位置信息，来控制绞车系统30对电缆40的收放长度，从而来调节电极50在水下的布放深度。绞车系统30可包括绞车。

声纳探测器22主要是基于人类特有胸腔呼吸方式采用声纳识别原理，跟踪定位水下蛙人位置。

高压脉冲放电装置24用于通过电缆40向电极50瞬间集中释放高压脉冲，来使电极50形成驱赶蛙人的一定电势梯度的电场。高压脉冲放电装置24所释放高压脉冲的时刻、高压脉冲的电压大小和高压脉冲的持续时间(即高压脉冲的脉冲宽度)受控制系统21控制。

电极50的作用是将高压脉冲放电装置24释放的高压脉冲以电波形式辐射出去，从而在水中形成驱赶蛙人的一定电势梯度的电场。

可控浮体60用于拖曳电极50至指定位置，通常可控浮体60可采用带有展开翼板的双头浮体，当然不限于此。

本发明还提出了一种上述水下蛙人驱赶系统的使用方法，包括步骤：

1)接到蛙人驱赶命令后，拖曳艇10航行至指定水域，电缆40和电极50被拖曳于拖曳艇10的后面；

2)声纳探测器22对水下蛙人位置进行跟踪定位，将蛙人位置信息反馈给控制系统21；

3)绞车系统30将电缆40下放入水，电缆40和电极50依靠自重下沉；

4)控制系统21基于水下蛙人位置，通过绞车系统30控制电缆40的下放长度，以及通过对可控浮体60的遥控，使电极50被拖曳至与水下蛙人90相距设定距离且与蛙人90处于同一水深的位置上，以及使电极50展开来形成辐射蛙人90的电场，深度索70用于使电极50在水中下沉；

5)控制系统21控制高压脉冲放电装置24放电，高压脉冲放电装置24将自身事先存储的电能通过电缆40向电极50瞬间集中释放高压脉冲，使电极50形成驱赶蛙人的一定电势梯度的电场；

6)控制系统21通过声纳探测器22判断水下蛙人90是否离开：若蛙人90因受电击，身体发麻而被驱赶离开，则驱赶效果理想，控制系统21发出停止驱赶指令，收回电缆40、电极50、深度索70和可控浮体60，拖曳艇10返航；若蛙人90未被驱赶离开，则驱赶效果不好，重复执行步骤5)。

如图1，当电极50包括两个电极板51时，每个电极板51由一个可控浮体60拖曳，从而通过可控浮体60的拖曳使两个电极板51展开构成一个钝角，形成可以产生一定电势梯度的电场。

在实际实施时，电极50与水下蛙人90相距的设定距离为100米左右，误差在10米以内，也就是说，电极50与水下蛙人90相距的距离介于90米至110米之间为宜。

在实际实施时，根据电极50所处水深和所在水域的导电率来确定高压脉冲放电装置24输出的高电压范围(依据水深和水的导电率，如何确定高压电范围的方法为熟知方法，不在此详述)，其中：高压脉冲放电装置24瞬时释放的高压脉冲的电压值在10000V至30000V之间，即高压范围介于10000V至30000V之间，持续时间(即高压脉冲的脉冲宽度)在30ms至1000ms之间。

在实际操作中，对于步骤6)，若蛙人未被驱赶离开，则高压脉冲放电装置24提高瞬时释放的高压脉冲的电压值及持续时间后，重复执行步骤5)，直至蛙人90被驱赶离开。

在这里需要说明的是，当电场电压到达蛙人90位置，穿透蛙人90身上配置的装备后，水、蛙人90与电极50之间串联形成闭合回路，在蛙人90身体上会形成一定的电压降，使蛙人90身体发麻，从而来达到驱赶蛙人90的目的，但不会对蛙人90造成任何身体伤害，这是因为，电极50与蛙人90之间具有一定的距离，电极50输出的电压经过这段距离后会迅速下降，到达蛙人90身体时，电压已经低于30V，而人体只有受到超过30V-40V电压降时才存在触电危险。因此，本发明的这种电麻现象只是对蛙人90提出一种警告，并不致命，当然如果蛙人90还不离开，则可通过升高高压脉冲电压幅值以及增加高压脉冲持续时间的方式来使蛙人触电丧失活动能力，这也是非致命的。总之，本发明的这种驱赶技术是一种非致命的驱赶手段。

本发明的优点是：

本发明基于声纳探测器跟踪定位蛙人位置后，将电极下放至与蛙人同深但相距一定距离的位置上，通过集中瞬间放电形成一定电势梯度分布的电场，从而在蛙人身上形成一定的电压降来使蛙人身体发麻，达到驱赶蛙人的目的，但不会对蛙人造成任何身体伤害。

以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水下蛙人驱赶系统，其特征在于：它包括拖曳艇，拖曳艇上设有蛙人驱赶控制中心和绞车系统，其中：蛙人驱赶控制中心包括控制系统，绞车系统、声纳探测器、高压脉冲放电装置与控制系统连接，供电系统为控制系统、绞车系统和高压脉冲放电装置供电，高压脉冲放电装置通过电缆向电极瞬间释放高压脉冲，以使电极形成驱赶蛙人的电场；电缆缠绕在绞车系统上；电极经由深度索与可控浮体连接，以使可控浮体拖曳电极到达水下指定位置；可控浮体与控制系统无线通讯，受控制系统控制。

2.如权利要求1所述的水下蛙人驱赶系统，其特征在于：

所述电极包括两个电极板，所述电缆的一端与所述高压脉冲放电装置连接而另一端与各电极板的一端连接，各电极板的另一端分别与一所述深度索的一端连接，各所述深度索的另一端分别与一所述可控浮体连接，其中：通过所述可控浮体的拖曳，两个电极板形成一个钝角夹角。

3.如权利要求2所述的水下蛙人驱赶系统，其特征在于：

所述电极板包括互相绞紧在一起的两股铜导电芯，该两股铜导电芯外包有导电外壳。

4.如权利要求2所述的水下蛙人驱赶系统，其特征在于：

所述电极板与所述电缆之间通过连接头连接，其中：连接头包括接线构件，接线构件包括构件主体，构件主体的一端设有电缆接线端子而另一端设有电极板接线槽，电极板接线槽与构件主体之间形成台阶结构，所述电缆的导电体与接线构件的电缆接线端子固定连接，所述电极板的端部卡接在接线构件的电极板接线槽内后，所述电极板和接线构件的电极板接线槽共同套设一转接套，转接套一端与构件主体相接触并焊接，转接套另一端的内容置槽内放置填料函后与套设于所述电极板上的压紧螺母相螺接，接线构件的一部分、转接套、压紧螺母以及所述电极板的一部分外壁上共同硫化有一层硫化膜。

5.如权利要求4所述的水下蛙人驱赶系统，其特征在于：

所述接线构件的所述构件主体外壁上设有所述硫化膜可渗入的若干硫化凹槽，所述转接套外壁上设有所述硫化膜可渗入的若干硫化凹槽。

6.如权利要求4所述的水下蛙人驱赶系统，其特征在于：

所述填料函的外壁为锥面结构，所述转接套上的所述内容置槽呈与所述填料函的锥面结构相适配的锥面。

7.如权利要求4所述的水下蛙人驱赶系统，其特征在于：

所述硫化膜为通过两次硫化形成的硫化膜。

8.一种权利要求1至7中任一项所述的水下蛙人驱赶系统的使用方法，其特征在于，它包括步骤：

1)接到蛙人驱赶命令后，所述拖曳艇航行至指定水域；

2)所述声纳探测器对水下蛙人位置进行跟踪定位，将蛙人位置信息反馈给所述控制系统；

3)所述绞车系统将所述电缆下放入水；

4)所述控制系统基于水下蛙人位置，通过所述绞车系统控制所述电缆的下放长度，以及通过对所述可控浮体的遥控，使所述电极被拖曳至与水下蛙人相距设定距离且与蛙人处于同一水深的位置上，以及使所述电极展开来形成辐射蛙人的电场；

5)所述高压脉冲放电装置通过所述电缆向所述电极瞬间集中释放高压脉冲，使所述电极形成驱赶蛙人的电场；

6)所述控制系统通过所述声纳探测器判断水下蛙人是否离开：若蛙人被驱赶离开，则所述控制系统发出停止驱赶指令，收回所述电缆、所述电极、所述深度索和所述可控浮体，所述拖曳艇返航；若蛙人未被驱赶离开，则重复执行5)。

9.如权利要求8所述的水下蛙人驱赶系统的使用方法，其特征在于：

所述电极与所述水下蛙人相距的设定距离为100米；

根据所述电极所处水深和所在水域的导电率来确定所述高压脉冲放电装置输出的高电压范围，其中：所述高压脉冲放电装置瞬时释放的高压脉冲的电压值在10000V至30000V之间，持续时间在30ms至1000ms之间。

10.如权利要求8所述的水下蛙人驱赶系统的使用方法，其特征在于：

在所述步骤6)中，若蛙人未被驱赶离开，则所述高压脉冲放电装置提高瞬时释放的高压脉冲的电压值及持续时间后重复执行所述步骤5)，直至蛙人被驱赶离开。