CN110127012B - 一种降低舰船内爆损伤及后续燃烧的智能氮气—细水雾系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氮气—细水雾抑爆技术，特指一种降低舰船内爆损伤及后续燃烧的智能氮气—细水雾系统，包括水箱、水泵、底座、高压氮气瓶组、控制阀、智能控制台、舱室、水雾浓度监测仪、氮气浓度监测仪、加速度传感器，两相流喷嘴a与两相流喷嘴b，水雾浓度监测仪、氮气浓度监测仪、加速度传感器、两相流喷嘴a与两相流喷嘴b设于舱室上，两相流喷嘴a与两相流喷嘴b通过水管连接于水泵，水泵通过水管连接于水箱，水泵固定于底座上，两相流喷嘴a与两相流喷嘴b通过气管连接于控制阀，控制阀通过气管连接于高压氮气瓶组，水泵、控制阀、水雾浓度监测仪、氮气浓度监测仪与加速度传感器通过导线连接于智能控制台。

Description

一种降低舰船内爆损伤及后续燃烧的智能氮气—细水雾系统

技术领域

本发明涉及氮气—细水雾抑爆技术，特指一种降低舰船内爆损伤及后续燃烧的智能氮气—细水雾系统。

背景技术

随着反舰导弹技术的快速发展，其飞行方式多为末端弹道呈水平状态和掠海飞行的飞航式，隐蔽性和命中精度都得到了极大的提升，舰船也将面临越来越严酷的攻击威胁。目前各个国家采用率最高的反舰导弹是半穿甲内爆式战斗部，其攻击原理是等战斗部穿破进入舰船体内之后，通过延时引信将战斗部引爆，其战斗部高爆炸药在舱室空间内剧烈燃烧，产生的高温、高速破片及冲击波对舰船内部造成巨大毁伤。

针对反舰导弹的攻击，现代大型水面舰船需要对部分舱室进行额外保护，如弹药舱室这类重要的舱室以及舷侧端舱室这类容易受到导弹攻击的舱室。目前，众多国内外学者研究发现，向舱室内部喷射细水雾能有效降低高爆炸药的爆炸威力。其主要原理在于舱室内细水雾对爆轰能量有较大的吸收，主要通过细水雾的气化吸热实现。在这个基础上，再加入惰性气体氮气，氮气能够降低舱室内氧气浓度，从而减弱爆炸后燃烧反应，减少反应能量释放，达到降低爆炸威力的作用，而且由于惰性气体的加入，原先反应中的自由基或自由原子的能量会大量的转移到惰性气体分子上，爆炸反应能量降低。因此向舱室喷射氮气及细水雾是降低导弹爆炸威力及提高舰船防护能力的有效手段。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种降低舰船内爆损伤及后续燃烧的智能氮气—细水雾系统，及时有效地降低导弹战斗部的燃烧增强效应，削弱战斗部的爆炸威力，提高舰船防护性能，降低反舰导弹对舰体的毁伤。

为了实现上述目的，本发明应用的技术方案如下：

一种降低舰船内爆损伤及后续燃烧的智能氮气—细水雾系统，包括水箱、水泵、底座、高压氮气瓶组、控制阀、智能控制台、舱室、水雾浓度监测仪、氮气浓度监测仪、加速度传感器，两相流喷嘴a与两相流喷嘴b，水雾浓度监测仪、氮气浓度监测仪、加速度传感器、两相流喷嘴a与两相流喷嘴b设于舱室上，两相流喷嘴a与两相流喷嘴b通过水管连接于水泵，水泵通过水管连接于水箱，水泵固定于底座上，两相流喷嘴a与两相流喷嘴b通过气管连接于控制阀，控制阀通过气管连接于高压氮气瓶组，水泵、控制阀、水雾浓度监测仪、氮气浓度监测仪与加速度传感器通过导线连接于智能控制台。

进一步而言，所述两相流喷嘴a的进水口连接有水管c，水管c通过三通水管接头连接有水管b，两相流喷嘴b的进水口连接有水管e，水管e通过直角水管接头连接有水管d，水管d通过三通水管接头连接于水管b，水管b连接于水泵。

进一步而言，所述水泵通过水管a连接于水箱，水泵通过六角螺栓固定于底座上。

进一步而言，所述两相流喷嘴a的进气口连接有气管e，气管e通过三通气管接头连接有气管d，两相流喷嘴b的进气口连接有气管f，气管f通过三通气管接头连接于气管d，气管d连接于控制阀。

进一步而言，所述控制阀通过气管c连接于高压氮气瓶组。

进一步而言，所述高压氮气瓶组包括高压氮气瓶a、高压氮气瓶b与高压氮气瓶c，控制阀通过气管c连接于高压氮气瓶c，高压氮气瓶c通过气管b连接于高压氮气瓶b，高压氮气瓶b通过气管a连接于高压氮气瓶a。

进一步而言，所述水泵通过导线b连接于智能控制台，控制阀通过导线a连接于智能控制台，水雾浓度监测仪通过导线c连接于智能控制台，氮气浓度监测仪通过导线d连接于智能控制台，加速度传感器通过导线f连接于智能控制台。

进一步而言，所述水雾浓度监测仪、氮气浓度监测仪与加速度传感器设于舱室一侧的侧壁上，舱室另一侧的侧壁上设有监测仪孔a、监测仪孔b与传感器孔，监测仪孔a与水雾浓度监测仪对应设置，监测仪孔b与氮气浓度监测仪对应设置，传感器孔与加速度传感器对应设置。

进一步而言，所述两相流喷嘴a与两相流喷嘴b设于舱室的顶部上，舱室的顶部上设有与两相流喷嘴a和两相流喷嘴b对应设置的螺纹孔。

进一步而言，所述两相流喷嘴a与两相流喷嘴b所喷出的细水雾液滴大小为微米级。

本发明有益效果：

本发明在现有舰船消防系统的基础上，提供了一种降低舰船内爆损伤及后续燃烧的智能氮气—细水雾系统，本发明可以通过增加水管、气管、导线、水雾浓度监测仪、氮气浓度监测仪、加速度传感器以及两相流喷嘴的数量，将整个舰船中所需保护的舱室均纳入系统中，并在舰船进入战斗状态之后，通过舰长远程操作智能控制台，使整个系统开始喷水雾及氮气，将整个舰船中所需保护舱室的水雾喷至饱和，通过水雾浓度监测仪实时监测各个舱室的水雾浓度，低于一定阈值便开始喷水雾，使各个舱室持续保持饱和水雾浓度状态，同时通过氮气浓度监测仪实时监测各个舱室的氮气浓度，当氮气浓度高于一定阈值时，降低氮气进气速度，当氮气浓度低于一定阈值时，加快氮气进气速度，使各个舱室持续保持合适的氮气浓度，因此无论雷达有无监测到反舰导弹，系统都能起到保护作用，并在反舰导弹攻击到某舱室时，智能控制台通过该处的加速度传感器做出即时反应，对被攻击的舱室进行持续喷雾，以确保对爆炸的燃烧效应进行有效抑制，尽可能减少爆炸对舰船的毁伤，本发明有效地降低导弹战斗部的燃烧增强效应，削弱战斗部的爆炸威力，提高舰船防护性能，降低反舰导弹对舰体的毁伤。

附图说明

图1是本发明实施在单个舱室结构立体图；

图2是本发明实施在单个舱室结构平面图；

图3是图2俯视图；

图4是图2侧视图。

1.水箱；2.水泵；3.底座；4.高压氮气瓶组；5.控制阀；6.智能控制台；7.舱室；8.水雾浓度监测仪；9.氮气浓度监测仪；10.加速度传感器；11.两相流喷嘴a；12.两相流喷嘴b；13.三通水管接头；14.直角水管接头；15.三通气管接头；16.水管a；17.水管b；18.水管c；19.水管d；20.水管e；21.气管a；22.气管b；23.气管c；24.气管d；25.气管e；26.气管f；27.导线a；28.导线b；29.导线c；30.导线d；31.导线f；32.六角螺栓；33.螺纹孔；34.监测仪孔a；35.监测仪孔b；36.传感器孔；41.高压氮气瓶a；42.高压氮气瓶b；43.高压氮气瓶c。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1至图4所示，本发明所述一种降低舰船内爆损伤及后续燃烧的智能氮气—细水雾系统，包括水箱1、水泵2、底座3、高压氮气瓶组4、控制阀5、智能控制台6、舱室7、水雾浓度监测仪8、氮气浓度监测仪9、加速度传感器10，两相流喷嘴a11与两相流喷嘴b12，水雾浓度监测仪8、氮气浓度监测仪9、加速度传感器10、两相流喷嘴a11与两相流喷嘴b12设于舱室7上，两相流喷嘴a11与两相流喷嘴b12通过水管连接于水泵2，水泵2通过水管连接于水箱1，水泵2固定于底座3上，两相流喷嘴a11与两相流喷嘴b12通过气管连接于控制阀5，控制阀5通过气管连接于高压氮气瓶组4，水泵2、控制阀5、水雾浓度监测仪8、氮气浓度监测仪9与加速度传感器10通过导线连接于智能控制台6。以上所述构成本发明基本结构。

本发明在现有舰船消防系统的基础上，提供了一种降低舰船内爆损伤及后续燃烧的智能氮气—细水雾系统，本发明可以通过增加水管、气管、导线、水雾浓度监测仪8、氮气浓度监测仪9、加速度传感器10以及两相流喷嘴的数量，将整个舰船中所需保护的舱室7均纳入系统中，并在舰船进入战斗状态之后，通过舰长远程操作智能控制台6，使整个系统开始喷水雾及氮气，将整个舰船中所需保护舱室7的水雾喷至饱和，通过水雾浓度监测仪8实时监测各个舱室7的水雾浓度，低于一定阈值便开始喷水雾，使各个舱室7持续保持饱和水雾浓度状态，同时通过氮气浓度监测仪9实时监测各个舱室7的氮气浓度，当氮气浓度高于一定阈值时，降低氮气进气速度，当氮气浓度低于一定阈值时，加快氮气进气速度，使各个舱室7持续保持合适的氮气浓度，因此无论雷达有无监测到反舰导弹，系统都能起到保护作用，并在反舰导弹攻击到某舱室7时，智能控制台6通过该处的加速度传感器10做出即时反应，对被攻击的舱室7进行持续喷雾，以确保对爆炸的燃烧效应进行有效抑制，尽可能减少爆炸对舰船的毁伤，本发明有效地降低导弹战斗部的燃烧增强效应，削弱战斗部的爆炸威力，提高舰船防护性能，降低反舰导弹对舰体的毁伤。

实际应用中，本发明所述的控制阀5可由工作人员手动操作控制，也可由智能控制台6控制，在实际工作中能够灵活使用。

实际应用中，本发明所述的水箱1、水泵2、底座3、高压氮气瓶组4、控制阀5、智能控制台6均布置在船舰消防舱室，隶属于舰船消防系统，同舰船其它消防设备布置在一起，便于工作人员操作及使用。

更具体而言，所述两相流喷嘴a11的进水口连接有水管c18，水管c18通过三通水管接头13连接有水管b17，两相流喷嘴b12的进水口连接有水管e20，水管e20通过直角水管接头14连接有水管d19，水管d19通过三通水管接头13连接于水管b17，水管b17连接于水泵2。采用这样的结构设置，实现两相流喷嘴a11与两相流喷嘴b12分别与水泵2之间的连接。

更具体而言，所述水泵2通过水管a16连接于水箱1，水泵2通过六角螺栓32固定于底座3上。采用这样的结构设置，保证水泵2在工作过程中的稳固，同时便于整个系统的布置和安装。

更具体而言，所述两相流喷嘴a11的进气口连接有气管e25，气管e25通过三通气管接头15连接有气管d24，两相流喷嘴b12的进气口连接有气管f26，气管f26通过三通气管接头15连接于气管d24，气管d24连接于控制阀5。采用这样的结构设置，实现两相流喷嘴a11与两相流喷嘴b12分别与控制阀5之间的连接。

更具体而言，所述控制阀5通过气管c23连接于高压氮气瓶组4。采用这样的结构设置，实现控制阀5与高压氮气瓶组4之间的连接。

更具体而言，所述高压氮气瓶组4包括高压氮气瓶a41、高压氮气瓶b42与高压氮气瓶c43，控制阀5通过气管c23连接于高压氮气瓶c43，高压氮气瓶c43通过气管b22连接于高压氮气瓶b42，高压氮气瓶b42通过气管a21连接于高压氮气瓶a41。

更具体而言，所述水泵2通过导线b28连接于智能控制台6，控制阀5通过导线a26连接于智能控制台6，水雾浓度监测仪8通过导线c29连接于智能控制台6，氮气浓度监测仪9通过导线d30连接于智能控制台6，加速度传感器10通过导线f31连接于智能控制台6。采用这样的结构设置，实现水泵2、控制阀5、水雾浓度监测仪8、氮气浓度监测仪9与加速度传感器10分别与智能控制台6之间的连接。

实际应用中，本发明所述的三通水管接头13、直角水管接头14、三通气管接头15、水管a16、水管b17、水管c18、水管d19、水管e20、气管a21、气管b22、气管c23、气管d24、气管e25、气管f26、导线a27、导线b28、导线c29、导线d30和导线e31均属于舰船管路系统，根据舰船已有管路进行布置，不需要额外增加开设管路，节约成本同时便于布置。

更具体而言，所述水雾浓度监测仪8、氮气浓度监测仪9与加速度传感器10设于舱室7一侧的侧壁上，舱室7另一侧的侧壁上设有监测仪孔a34、监测仪孔b35与传感器孔36，监测仪孔a34与水雾浓度监测仪8对应设置，监测仪孔b35与氮气浓度监测仪9对应设置，传感器孔36与加速度传感器10对应设置。采用这样的结构设置，通过监测仪孔a34便于水雾浓度监测仪8监测舱室7内的细水雾浓度，以确保舱室7内部细水雾浓度持续达到饱和；通过监测仪孔b35便于氮气浓度9监测舱室7内的氮气浓度，以控制舱室7内部氮气浓度一直处于合适浓度；通过传感器孔36便于加速度传感器10监测舱室7舷侧端受到反舰导弹攻击，以通知水泵控制器控制水泵2持续喷射细水雾。

实际应用中，因为氮气密度较低于空气密度，监测仪孔b35也可作为空气出口。

更具体而言，所述两相流喷嘴a11与两相流喷嘴b12设于舱室7的顶部上，舱室7的顶部上设有与两相流喷嘴a11和两相流喷嘴b12对应设置的螺纹孔33。采用这样的结构设置，通过螺纹孔33便于将两相流喷嘴a11与两相流喷嘴b12螺纹固定于舱室7的顶部上，拆卸与安装均非常方便。

更具体而言，所述两相流喷嘴a11与两相流喷嘴b12所喷出的细水雾液滴大小为微米级。采用这样的结构设置，若液滴大小过大，各液滴之间容易融合继而形成大液滴而不再是水雾，并且相同质量下的液滴，体积越小，表面积越大，更容易吸收能量，减弱爆轰威力，综合考虑，本发明采用液滴大小为微米级的细水雾。

以上对本发明实施例中的技术方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种降低舰船内爆损伤及后续燃烧的智能氮气—细水雾系统，其特征在于：包括水箱(1)、水泵(2)、底座(3)、高压氮气瓶组(4)、控制阀(5)、智能控制台(6)、舱室(7)、水雾浓度监测仪(8)、氮气浓度监测仪(9)、加速度传感器(10)，两相流喷嘴a(11)与两相流喷嘴b(12)，所述水雾浓度监测仪(8)、氮气浓度监测仪(9)、加速度传感器(10)、两相流喷嘴a(11)与两相流喷嘴b(12)设于舱室(7)上，所述两相流喷嘴a(11)与两相流喷嘴b(12)通过水管连接于水泵(2)，所述水泵(2)通过水管连接于水箱(1)，所述水泵(2)固定于底座(3)上，所述两相流喷嘴a(11)与两相流喷嘴b(12)通过气管连接于控制阀(5)，所述控制阀(5)通过气管连接于高压氮气瓶组(4)，所述水泵(2)、控制阀(5)、水雾浓度监测仪(8)、氮气浓度监测仪(9)与加速度传感器(10)通过导线连接于智能控制台(6)；

所述两相流喷嘴a(11)的进水口连接有水管c(18)，所述水管c(18)通过三通水管接头(13)连接有水管b(17)，所述两相流喷嘴b(12)的进水口连接有水管e(20)，所述水管e(20)通过直角水管接头(14)连接有水管d(19)，所述水管d(19)通过三通水管接头(13)连接于水管b(17)，所述水管b(17)连接于水泵(2)；

所述水泵(2)通过水管a(16)连接于水箱(1)，所述水泵(2)通过六角螺栓(32)固定于底座(3)上；

所述两相流喷嘴a(11)的进气口连接有气管e(25)，所述气管e(25)通过三通气管接头(15)连接有气管d(24)，所述两相流喷嘴b(12)的进气口连接有气管f(26)，所述气管f(26)通过三通气管接头(15)连接于气管d(24)，所述气管d(24)连接于控制阀(5)；

所述控制阀(5)通过气管c(23)连接于高压氮气瓶组(4)；

所述高压氮气瓶组(4)包括高压氮气瓶a(41)、高压氮气瓶b(42)与高压氮气瓶c(43)，所述控制阀(5)通过气管c(23)连接于高压氮气瓶c(43)，所述高压氮气瓶c(43)通过气管b(22)连接于高压氮气瓶b(42)，所述高压氮气瓶b(42)通过气管a(21)连接于高压氮气瓶a(41)；

所述水泵(2)通过导线b(28)连接于智能控制台(6)，所述控制阀(5)通过导线a(26)连接于智能控制台(6)，所述水雾浓度监测仪(8)通过导线c(29)连接于智能控制台(6)，所述氮气浓度监测仪(9)通过导线d(30)连接于智能控制台(6)，所述加速度传感器(10)通过导线f(31)连接于智能控制台(6)；

所述水雾浓度监测仪(8)、氮气浓度监测仪(9)与加速度传感器(10)设于舱室(7)一侧的侧壁上，所述舱室(7)另一侧的侧壁上设有监测仪孔a(34)、监测仪孔b(35)与传感器孔(36)，所述监测仪孔a(34)与水雾浓度监测仪(8)对应设置，所述监测仪孔b(35)与氮气浓度监测仪(9)对应设置，所述传感器孔(36)与加速度传感器(10)对应设置；

所述两相流喷嘴a(11)与两相流喷嘴b(12)设于舱室(7)的顶部上，所述舱室(7)的顶部上设有与两相流喷嘴a(11)和两相流喷嘴b(12)对应设置的螺纹孔(33)；

所述两相流喷嘴a(11)与两相流喷嘴b(12)所喷出的细水雾液滴大小为微米级；

通过水雾浓度监测仪(8)实时监测各个舱室的水雾浓度，低于一定阈值便开始喷水雾，使各个舱室持续保持饱和水雾浓度状态，同时通过氮气浓度监测仪(9)实时监测各个舱室的氮气浓度，当氮气浓度高于一定阈值时，降低氮气进气速度，当氮气浓度低于一定阈值时，加快氮气进气速度，使各个舱室持续保持合适的氮气浓度，智能控制台(6)通过加速度传感器做出即时反应，对被攻击的舱室进行持续喷雾。

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