CN110865380B - 一种固定型核能供电声呐点阵单元及点阵系统 - Google Patents

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Abstract

一种固定型核能供电声呐点阵单元及点阵系统，属于海洋勘探技术领域。本发明解决了现有的声呐因动力源问题无法兼顾成本与运行周期性能的问题。它包括防护罩以及固设在防护罩内且由上到下依次固接的声呐系统、屏蔽隔板组件和核能装置部件，所述防护罩固设在海床上，所述屏蔽隔板组件上开设有若干管线通道，声呐系统与核能装置部件之间通过若干管线通道联接，声呐系统外部包覆有散热鳍片，且所述散热鳍片插设在防护罩上，散热鳍片上远离声呐系统的一端位于防护罩外部。避免了现有技术中由于需要为声呐供电的海底电缆的铺设造成的大成本花费，避免了现有技术中电缆供电的声呐在维修商的繁杂的工艺与程序，成本等问题。

Description

一种固定型核能供电声呐点阵单元及点阵系统
技术领域
本发明涉及一种固定型核能供电声呐点阵单元及点阵系统，属于海洋勘探技术领域。
背景技术
当今国际情况错综复杂，在我国边疆海域安全行驶日益紧张的情况下，保国家疆土不被外来者侵犯挑衅愈发重要。我国现有海域设置的声呐主要采用两种方式：一种是常规供电系统的浮动装置，其移动性能好，建造、安装、运行与维护成本相对较低，但是电池寿命短，即运行周期短；另一种是以海底电缆供电与信号传输的半固定装置，该种方式运行周期长，但是相对的在建造、安装、运行与维护上需要耗费巨大的人力财力成本。即上述两种装置均不能同时兼顾成本和运行周期性能，因此我国迫切需要一种低成本、长周期的声呐探测装置。
发明内容
本发明是为了解决现有的声呐因动力源问题无法兼顾成本与运行周期性能的问题，进而提供了。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案一种固定型核能供电声呐点阵单元及点阵系统是：
一种固定型核能供电声呐点阵单元，它包括防护罩以及固设在防护罩内且由上到下依次固接的声呐系统、屏蔽隔板组件和核能装置部件，所述防护罩固设在海床上，
所述屏蔽隔板组件上开设有若干管线通道，声呐系统与核能装置部件之间通过若干管线通道联接，
声呐系统外部包覆有散热鳍片，且所述散热鳍片插设在防护罩上，散热鳍片上远离声呐系统的一端位于防护罩外部。
进一步地，声呐处理系统的顶部安装有天线。
进一步地，所述屏蔽隔板组件包括铅板及包覆在铅板外部的防护层，所述防护层的材质为船用钢材。
进一步地，所述核能装置部件为核反应堆。
进一步地，所述核能装置部件为核电池。
一种基于上述点阵单元的点阵系统，它包括设置在海岛上的监测站以及若干分布在海洋环境中的所述点阵单元，每个点阵单元的探测范围至少与其相临的一个点阵单元的探测范围相交，当目标船进入到其中一个点阵单元的探测范围内时，该点阵单元接收到船体运转发射的声波，识别后迅速将目标船的坐标位置转发给其相临的一个或多个点阵单元，接收到该坐标位置信号的一个或多个点阵单元作为中继器，转发出同样的信号，最终将收集到的信号传送到监测站。
进一步地，船体运转发射的声波为原始信号，当某个点阵单元接收到的是原始信号时，将该原始信号加密处理，加密处理完成后，将该加密信号转发给与其相临的其它点阵单元；
当某个点阵单元接收到的信号为加密信号时，首先判断该加密信号是否为首次接收，如果是，则迅速将该加密信号转发给与其相临的其它点阵单元；如果不是，则不动作。
一种基于上述点阵单元的点阵系统，它包括设置在海岛上的监测站以及若干分布在海洋环境中的所述点阵单元，每个点阵单元的探测范围至少与其相临的一个点阵单元的探测范围相交，在正常工况下，每个点阵单元均会间歇性发射信号，保持每相临两个点阵单元之间的联系；
当目标船进入到其中一个点阵单元的探测范围内时，该点阵单元接收到船体运转发射的声波，立即进入静默状态，暂停发出信号，防止目标船找到该点阵单元的坐标后将其摧毁；在其余点阵单元工况保持不变的情况下，在终端会发现该点阵单元的消失，由此判断出在该静默的点阵单元探测范围内出现目标船；当目标船从一个点阵单元的探测范围移动到另一个点阵单元的探测范围内后，所述另一个点阵单元立即进入静默状态，当目标船只离开探测区域后，该点阵单元在设定时限后接收不到船体前进发出的声波，则回到正常状态，恢复与相邻点阵单元的通讯。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
通过核能装置部件作为声呐系统的动力源，突破了现有技术中对声呐系统所采用的供电系统的局限性，实现了跨领域的声呐系统与核能装置部件的有效结合，不仅大大延长了声呐系统的运行周期，还同时避免了复杂的供电与信号传输系统，有效解决了现有技术中的声呐系统无法兼顾成本与运行周期性能的问题。
通过本申请的点阵单元，避免了现有技术中由于需要为声呐供电的海底电缆的铺设造成的大成本花费，避免了现有技术中电缆供电的声呐在维修商的繁杂的工艺与程序，成本等问题。
本申请与现有技术相比，体积更小，重量更轻。
通过设置散热鳍片，为整个声呐系统降温，防止系统温度过高影响原件寿命与灵敏度。
附图说明
图1为具体实施方式一中点阵单元的主视示意图；
图2为一种排布形式的声呐点阵系统示意图；
图3为具体实施方式二所述的点阵系统中，当目标船进入其中一个声呐点阵单元的探测范围内时的转发示意图；
图4为另一种排布形式的声呐点阵系统示意图；
图5为具体实施方式二中点阵单元的工作原理示意图；
图6为具体实施方式三所述的点阵系统；
图7为具体实施方式三中点阵单元的工作原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，一种固定型核能供电声呐点阵单元，它包括防护罩1以及固设在防护罩1内且由上到下依次固接的声呐系统2、屏蔽隔板组件3和核能装置部件4，所述防护罩1固设在海床100上，
所述屏蔽隔板组件3上开设有若干管线通道，声呐系统2与核能装置部件4之间通过若干管线通道联接，
声呐系统2外部包覆有散热鳍片5，且所述散热鳍片5插设在防护罩1上，散热鳍片5上远离声呐系统2的一端位于防护罩1外部。声呐系统2及核能装置部件4通过防护罩1固设在海床100上，
本申请采用现有技术中的声呐系统2，完成水下探测和通讯任务。核能装置部件4为声呐系统2提供所需的电能，通过核能装置部件4作为声呐系统2的动力源，突破了现有技术中对声呐系统2所采用的供电系统的局限性，实现了跨领域的声呐系统2与核能装置部件4的有效结合，不仅大大延长了声呐系统2的运行周期，还同时避免了复杂的供电与信号传输系统，有效解决了现有技术中的声呐系统2无法兼顾成本与运行周期性能的问题。
通过本申请的点阵单元，避免了现有技术中由于需要为声呐供电的海底电缆的铺设造成的大成本花费，避免了现有技术中电缆供电的声呐在维修商的繁杂的工艺与程序，成本等问题。
本申请与现有技术相比，体积更小，重量更轻。
通过设置散热鳍片5，为整个声呐系统2降温，防止系统温度过高影响原件寿命与灵敏度。
通过设置屏蔽隔板组件3，将声呐系统2与核能装置部件4隔开，防止中子对上方声呐系统2产生干扰或伤害电路元件。
本申请中声呐系统2、屏蔽隔板组件3及核能装置部件4，每相临的两个结构之间固接的方式可以为通过螺栓固接、焊接或其它能够在海底依旧实现稳定连接的固接方式。
所述管线通道用以实现声呐系统2与核能装置部件4之间的电连接及信号连接。为了便于声呐系统2与核能装置部件4之间的电连接，本申请的核能装置部件4可以采用现有技术中的核反应堆或核电池。当采用核反应堆时，所述管线通道为冷却剂管线通道；当采用核电池时，所述管线通道为电路通道。
声呐处理系统的顶部安装有天线6。如此设计，可以设置双天线6，起到加强信号的接收与发射能力。声呐系统2处理接收到的信号与向天线6输出需要发射的信号。
所述屏蔽隔板组件3包括铅板及包覆在铅板外部的防护层，所述防护层的材质为船用钢材。如此设计，通过设置铅板起到对中子的屏蔽作用，通过船用钢材制成的防护层隔绝外部海水腐蚀。
所述核能装置部件4为核反应堆。如此设计，采用小型化反应堆系统，该反应堆采用压水堆模式，并且利用退役潜艇反应堆卸下的乏燃料，经处理后作为该反应堆堆芯燃料。此再次利用不仅处理的核潜艇退役乏燃料后处理问题，还在能源问题与成本问题上有巨大优点，在我国少铀背景情况下节约了大量核资源。在采用反应堆作为供电系统时，在反应堆设有堆芯吊篮，冷却剂下降通道，下腔室等第三代压水堆常用部件。在设计方法中，该组件所采用的外壳材料为第三代压水堆反应堆压容器材料。
所述核能装置部件4为核电池。即采用放射性同位素电池系统。如此设计，利用放射性同位素衰变放出的载能粒子并将其能量转化为电能。
具体实施方式二：结合图1～5说明本实施方式，一种基于上述点阵单元的点阵系统，它包括设置在海岛上的监测站以及若干分布在海洋环境中的所述点阵单元，每个点阵单元的探测范围至少与其相临的一个点阵单元的探测范围相交，当目标船进入到其中一个点阵单元的探测范围内时，该点阵单元接收到船体运转发射的声波，识别后迅速将目标船的坐标位置转发给其相临的一个或多个点阵单元，接收到该坐标位置信号的一个或多个点阵单元作为中继器，转发出同样的信号，最终将收集到的信号传送到监测站。本申请可以根据实际需要，选择若干数量的悬浮型核能供电声呐点阵单元，每个声呐点阵单元有自己独立的探测范围，可将各单元按照想要的排列方式布置在海洋环境中，类似于一张无形的探测信号网，同时各声呐点阵单元可将其它点阵单元发出的信号接收并转发，通过若干点阵单元的链式传递过程，将会大大增加探测范围。其它点阵单元在接收到坐标位置信号后，作为跳板或类似中继器，放大发射出同一信号，其效果类似于烽火台的工作原理。根据本申请的点阵系统，能够实时监测目标船只的位置信息。
在无海岛海域，可制作浮动信号塔或者信号船来代替在海岛设立的信号站。
所述处理中心指的是需要收集目标船只信息的军方、指挥部、国防部等。
通过本申请的点阵单元，避免了现有技术中由于需要为声呐供电的海底电缆的铺设造成的大成本花费，避免了现有技术中电缆供电的声呐在维修商的繁杂的工艺与程序，成本等问题。在单个点阵单元在被破坏的时候，其他点阵单元还能正常运行并维持该声呐阵列。
船体运转发射的声波为原始信号，当某个点阵单元接收到的是原始信号时，将该原始信号加密处理，加密处理完成后，将该加密信号转发给与其相临的其它点阵单元；
当某个点阵单元接收到的信号为加密信号时，首先判断该加密信号是否为首次接收，如果是，则迅速将该加密信号转发给与其相临的其它点阵单元；如果不是，则不动作。如此设计，即同一点阵单元就同一坐标位置信息只转发一次。在接收到其他点阵单元转发回来的相同位置信号后，该点阵单元在识别后不会进行转发，从而避免了重复转发，大大提高系统运行效率。
具体实施方式三：结合图1、2、4、6及7说明本实施方式，一种基于上述点阵单元的点阵系统，它包括设置在海岛上的监测站以及若干分布在海洋环境中的所述点阵单元，每个点阵单元的探测范围至少与其相临的一个点阵单元的探测范围相交，在正常工况下，每个点阵单元均会间歇性发射信号，保持每相临两个点阵单元之间的联系；
当目标船进入到其中一个点阵单元的探测范围内时，该点阵单元接收到船体运转发射的声波，立即进入静默状态，暂停发出信号，防止目标船找到该点阵单元的坐标后将其摧毁；在其余点阵单元工况保持不变的情况下，在终端会发现该点阵单元的消失，由此判断出在该静默的点阵单元探测范围内出现目标船；当目标船从一个点阵单元的探测范围移动到另一个点阵单元的探测范围内后，所述另一个点阵单元立即进入静默状态，当目标船只离开探测区域后，该点阵单元在设定时限后接收不到船体前进发出的声波，则回到正常状态，恢复与相邻点阵单元的通讯。每个点阵单元均会以低功率、短间隔时间内发射信号，以保证整个系统在终端能检测到每个单元的存在。
在无海岛海域，可制作浮动信号塔或者信号船来代替在海岛设立的信号站，即所述终端所在的位置。
本申请可以根据实际需要，选择若干数量的悬浮型核能供电声呐点阵单元，每个声呐点阵单元有自己独立的探测范围，可将各单元按照想要的排列方式布置在海洋环境中，类似于一张无形的探测信号网，通过静默的点阵单元的位置，可以得知目标船的移动轨迹与大概方位。当目标船离开某一点阵单元的探测范围时，该点阵单元恢复此前的通讯。
所述终端指的是需要收集目标船只信息的军方、指挥部、国防部等所用于监测相关信息的电脑。
通过本申请的点阵单元，避免了现有技术中由于需要为声呐供电的海底电缆的铺设造成的大成本花费，避免了现有技术中电缆供电的声呐在维修商的繁杂的工艺与程序，成本等问题。在单个点阵单元在被破坏的时候，其他点阵单元还能正常运行并维持该声呐阵列。

Claims (5)

1.一种具有固定型核能供电声呐点阵单元的点阵系统，其特征在于：所述固定型核能供电声呐点阵单元包括防护罩(1)以及固设在防护罩(1)内且由上到下依次固接的声呐系统(2)、屏蔽隔板组件(3)和核能装置部件(4)，所述防护罩(1)固设在海床(100)上，
所述屏蔽隔板组件(3)上开设有若干管线通道，声呐系统(2)与核能装置部件(4)之间通过若干管线通道联接，
声呐系统(2)外部包覆有散热鳍片(5)，且所述散热鳍片(5)插设在防护罩(1)上，散热鳍片(5)上远离声呐系统(2)的一端位于防护罩(1)外部；
点阵系统包括设置在海岛上的监测站以及若干分布在海洋环境中的所述点阵单元，每个点阵单元的探测范围至少与其相邻 的一个点阵单元的探测范围相交，在正常工况下，每个点阵单元均会间歇性发射信号，保持每相邻 两个点阵单元之间的联系；
当目标船进入到其中一个点阵单元的探测范围内时，该点阵单元接收到船体运转发射的声波，立即进入静默状态，暂停发出信号，防止目标船找到该点阵单元的坐标后将其摧毁；在其余点阵单元工况保持不变的情况下，在终端会发现该点阵单元的消失，由此判断出在该静默的点阵单元探测范围内出现目标船；当目标船从一个点阵单元的探测范围移动到另一个点阵单元的探测范围内后，所述另一个点阵单元立即进入静默状态，当目标船只离开探测区域后，该点阵单元在设定时限后接收不到船体前进发出的声波，则回到正常状态，恢复与相邻点阵单元的通讯。
2.根据权利要求1所述的一种具有固定型核能供电声呐点阵单元的点阵系统，其特征在于：声呐系统的顶部安装有天线(6)。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有固定型核能供电声呐点阵单元的点阵系统，其特征在于：所述屏蔽隔板组件(3)包括铅板及包覆在铅板外部的防护层，所述防护层的材质为船用钢材。
4.根据权利要求3所述的一种具有固定型核能供电声呐点阵单元的点阵系统，其特征在于：所述核能装置部件(4)为核反应堆。
5.根据权利要求3所述的一种具有固定型核能供电声呐点阵单元的点阵系统，其特征在于：所述核能装置部件(4)为核电池。
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