CN109204753A - 潜艇用多任务无人机的发射运载器及运载方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种潜艇用多任务无人机的发射运载器，包括发射运载器主体、若干姿态调节气囊、上浮气囊、悬浮气囊；发射运载器主体内均匀设置若干无人机，若干姿态调节气囊沿发射运载器主体末端外壁周向均匀布设，上浮气囊沿发射运载器主体前端外壁周向设置一圈，悬浮气囊沿发射运载器主体前端外壁周向设置一圈；上浮气囊、悬浮气囊内初始无气体且在一定条件下充气；姿态调节气囊和相应无人机位于发射运载器主体相同位置的内外，每一姿态调节气囊充气时间并不相同且充气后的一段时间后放气。

Description

潜艇用多任务无人机的发射运载器及运载方法
技术领域
本发明涉及一种无人飞行器技术，特别是一种潜艇用多任务无人机的发射运载器及运载方法。
背景技术
潜艇具有隐蔽性好、机动性和突击能力强的特性，可以使其在不依赖其他兵种的情况下，长期在海上活动，进行独立作战，对敌国具有很大的威胁性，因此成为各国海军重点发展的海上作战力量。然而，海水这个天然的屏障在赋予潜艇良好隐蔽性的同时，也使其失去了远距离隐蔽探测水面目标的能力。从而使得潜艇在为潜射远程巡航导弹提供目标指示、大范围准确感知战场环境以及与己方作战体系相互融合方面存在很大缺陷。
无人机体积小、隐身好、航程远的特性，将其改造为通过潜艇发射的潜射无人机可以大幅提升潜艇在现代战争条件下的战场感知能力以及系统作战能力。潜艇本身空间有限，而现有的潜射无人机发射系统多为单架机发射系统，这很大程度上限制了潜艇可携带的无人机数量以及潜射无人机在潜艇作战体系中的应用效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种潜艇用多任务无人机的发射运载器，包括发射运载器主体、若干姿态调节气囊、上浮气囊、悬浮气囊；发射运载器主体内均匀设置若干无人机，若干姿态调节气囊沿发射运载器主体末端外壁周向均匀布设，上浮气囊沿发射运载器主体前端外壁周向设置一圈，悬浮气囊沿发射运载器主体前端外壁周向设置一圈；上浮气囊、悬浮气囊内初始无气体且在一定条件下充气；姿态调节气囊和相应无人机位于发射运载器主体相同位置的内外，每一姿态调节气囊充气时间并不相同且充气后的一段时间后放气。
本发明还提供一种潜艇用多任务无人机的发射运载方法，包括以下步骤：
步骤1，潜艇发射运载器发射出鱼雷管；
步骤2，对悬浮气囊进行充气使发射运载器主体悬浮于海水中；
步骤3，待潜艇运行到安全距离以外，对上浮气囊进行充气使发射运载器主体浮出水面；
步骤4，分别对姿态调节气囊进行充放气对发射运载器主体进行姿态调整；每一姿态调节气囊充气后相应的无人机发射。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)本发明可将若干架不同任务类型的潜射无人机从水下发射到空中；(2)为了保证潜艇的隐蔽性，当发射运载器脱离潜艇后，并不直接浮出水面进行发射，而是待潜艇运行到安全距离以外后在浮出水面发射无人机。
下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为发射运载器结构示意图。
图2为控制单元示意图。
图3为发射运载器发射运载方法示意图。
具体实施方式
结合图1，一种潜艇用多任务无人机的发射运载器，包括发射运载器主体 (1)、若干姿态调节气囊(2)、上浮气囊(3)、悬浮气囊(4)。发射运载器主体 (1)内均匀设置若干无人机，若干姿态调节气囊(2)沿发射运载器主体(1) 末端外壁周向均匀布设，上浮气囊(3)沿发射运载器主体(1)前端外壁周向设置一圈，悬浮气囊(4)沿发射运载器主体(1)前端外壁周向设置一圈。
上浮气囊(3)、悬浮气囊(4)内初始无气体且在一定条件下充气。所示的条件如下：
发射运载器从潜艇发射脱离后，悬浮气囊(4)充气使得发射运载器主体(1) 悬停于水中；
待潜艇离开发射地点至指定范围外，上浮气囊(3)充气使得发射运载器主体(1)上浮至水面。
姿态调节气囊(2)和相应无人机位于发射运载器主体(1)相同位置的内外，每一姿态调节气囊(2)充气时间并不相同且充气后的一段时间后放气。
发射运载器主体(1)包括外壳、端盖、发射筒，外壳和端盖形成以密闭的腔体，发射筒若干且设置与腔体内，发射筒内设置无人机。
轮流为姿态调节气囊(2)充气，充入的气体量使得发射运载器主体(1)调整姿态至指定发射角度；待无人机发射后，相应的姿态调节气囊(2)放气。通过上述方法，在水面下气囊充气后必然会处于运载器上方，通过调整该姿态调节气囊改变发射运载器主体(1)姿态。
结合图2，发射运载器通过控制单元，控制姿态、发射等过程。控制单元包括单片机、继电器、气瓶、充气阀、放气阀、姿态传感器、水压传感器、燃气发生器、火工品。单片机输出端通过继电器分别与充气阀、放气阀、燃气发生器、火工品连接，单片机输入端分别与姿态传感器和水压传感器连接，充气阀、放气阀若干且设置于相应的姿态调节气囊(2)上，气瓶分别与每一充气阀连接，燃气发生器设置于发射运载器主体(1)内，火工品设置于发射运载器主体(1)的端盖上。图中AI为模拟输入，DO为数字输出。发射运载器姿态调整控制输入来自DO，控制输出为继电器，执行机构为充、放气阀，姿态信息来自姿态传感器，通过单片机实现发射运载器的闭环姿态控制，水压传感器用于发射筒的上浮控制反馈。
充气阀用于通过气瓶给姿态调节气囊充气。
放气阀用于姿态调节气囊放弃。
姿态传感器是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统，包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据。本发明中的姿态传感器测量发射运载器主体(1)的姿态角度，当发射运载器主体(1)的姿态角度未满足发射姿态角时，通过对姿态调节气囊2的充放气实现姿态角的调整。
水压传感器是由一种检测水压的装置，其工作原理是水的压力直接作用在传感器的膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这个压力的标准信号。本发明中水压传感器测量发射运载器主体(1)，特别是端盖处的水压，当水压小于设定的阈值时，证明发射运载器主体(1)已经漂浮在水面上。
燃气发生器是产生具有一定压力及温度的燃烧气体作为涡轮的工质的装罝。一般由压气机、燃料泵及燃烧室等部件及其附属系统组成。本发明中燃气发生器产生一定的压力推动无人机的发射。
火工品是装有火药或炸药，受外界刺激后产生燃烧或爆炸，以引燃火药、引爆炸药或做机械功的一次性使用的装置。本发明中火工品驱动端盖的开关。
单片机根据姿态传感器、水压传感器的信号产生控制继电器开启的信号，使得充气阀、放气阀、燃气发生器、火工品工作。
结合图3，一种潜艇用多任务无人机的发射运载方法，包括以下步骤：
步骤S101，潜艇发射运载器发射出鱼雷管；
步骤S102，对悬浮气囊(4)进行充气使发射运载器主体(1)悬浮于海水中；
步骤S103，待潜艇运行到安全距离以外，对上浮气囊(3)进行充气使发射运载器主体(1)浮出水面；
步骤S104，发射运载器主体(1)端盖打开；
步骤S105，分别对姿态调节气囊(2)进行充放气对发射运载器主体(1) 进行姿态调整；每一姿态调节气囊(2)充气后相应的无人机发射。
步骤S102中，为了保证潜艇的隐蔽性，当发射运载器脱离潜艇后，并不直接浮出水面进行发射，而是通过控制单元驱动充气阀，使得气瓶对悬浮气囊4 进行充气使其悬浮于海水中。
步骤S103中，通过控制单元驱动充气阀，使得气瓶对上浮气囊(3)进行充气使其上升并悬浮于海面上。
步骤S104中，先用水压传感器获得周围水压，当传感器传回的压力小于设定阈值后，火工品打开端盖。
步骤S105中，以三架无人机为例，三架无人机均布于发射筒内部。由于无人机发射有角度要求，如图3所示，因此需要姿态调节气囊对发射运载器进行姿态调节。发射运载器依靠固定在发射运载器发射口处的环形气囊上浮出水面，则其出水后的姿态基本保持发射口朝上的竖直状态。通过发射运载器尾部沿周向均布的三个气囊来实现其姿态调节，具体过程为：先为其中一个姿态调节气囊充气，则发射运载器尾部由于气囊浮力作用上浮，根据要求控制气囊充气量，使得发射运载器达到指定的发射角度；待第一个无人机发射升空后，将第一个姿态调节气囊放气并同时对第二个姿态调节气囊充气，由于在水面下气囊充气后必然会处于运载器上方，从而在对第二个姿态调节气囊充气的过程中可以使发射运载器绕其轴线旋转120度，达到第二架无人机的发射姿态；第三架无人机的发射过程同以上步骤。

Claims (7)

1.一种潜艇用多任务无人机的发射运载器，其特征在于，包括发射运载器主体(1)、若干姿态调节气囊(2)、上浮气囊(3)、悬浮气囊(4)；其中
发射运载器主体(1)内均匀设置若干无人机，
若干姿态调节气囊(2)沿发射运载器主体(1)末端外壁周向均匀布设，上浮气囊(3)沿发射运载器主体(1)前端外壁周向设置一圈，
悬浮气囊(4)沿发射运载器主体(1)前端外壁周向设置一圈；
上浮气囊(3)、悬浮气囊(4)内初始无气体且在一定条件下充气；
姿态调节气囊(2)和相应无人机位于发射运载器主体(1)相同位置的内外，每一姿态调节气囊(2)充气时间并不相同且充气后的一段时间后放气。
2.根据权利要求1所述的发射运载器，其特征在于，还包括控制单元，控制单元包括单片机、继电器、气瓶、充气阀、放气阀、姿态传感器、水压传感器、燃气发生器、火工品；其中
单片机输出端通过继电器分别与充气阀、放气阀、燃气发生器、火工品连接，单片机输入端分别与姿态传感器和水压传感器连接，
充气阀、放气阀若干且设置于相应的姿态调节气囊(2)上，
气瓶分别与每一充气阀连接，
燃气发生器设置于发射运载器主体(1)内，
火工品设置于发射运载器主体(1)的端盖上。
3.基于权利要求1所述的发射运载器的潜艇用多任务无人机的发射运载方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，潜艇发射运载器发射出鱼雷管；
步骤2，对悬浮气囊(4)进行充气使发射运载器主体(1)悬浮于海水中；
步骤3，待潜艇运行到安全距离以外，对上浮气囊(3)进行充气使发射运载器主体(1)浮出水面；
步骤4，分别对姿态调节气囊(2)进行充放气对发射运载器主体(1)进行姿态调整；
每一姿态调节气囊(2)充气后相应的无人机发射。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤4中对每一姿态调节气囊(2)充放气的具体过程为：
轮流为姿态调节气囊(2)充气，充入的气体量使得发射运载器主体(1)调整姿态至指定发射角度；
待无人机发射后，相应的姿态调节气囊(2)放气。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，发射运载器主体(1)的姿态由姿态传感器获得。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤4之前先利用火工品打开发射运载器主体(1)的端盖。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，火工品打开发射运载器主体(1)的端盖前先用水压传感器获得周围水压，当传感器传回的压力小于设定阈值后，火工品打开端盖。
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