CN112173447B - 筒式多面角反射器装载投放一体装置、串联面角反射器及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于水声、电磁学工程技术领域，公开了一种筒式多面角反射器投放一体装置、多角反射器及应用，可进行水下声学角反射器、水面电磁角反射器装载及投放工作。装载筒内多个角反射器通过连接缆绳连接或独立存储在内部；装载筒体外部有接口，可以通过缆绳外接浮力设备，实现水面角反射器的漂浮式投放。本发明通过拖曳水下串联声学角反射器的方式来模拟舰船目标尺度信号特征；也可进行多个水声角反射器单独投放作为水下标记物；可外接浮力设备满足声学或电磁学角反射器的自漂浮。本发明可最大程度上减少存储、运输的不便，极大的加强了布放的简便性，实现了多平台布放的实际可行性。

Description

筒式多面角反射器装载投放一体装置、串联面角反射器及 应用

技术领域

本发明属于声学工程技术领域，涉及一种筒式多面角反射器装载投放一体装置、串联面角反射器及应用，主要以水下声学角反射器和水面电磁角反射器为主，以筒形装载具的方式来实现角反射器存储运输及多任务化的投放，并以预制接口来实现多模块化的组合，满足不同的工作需求。

背景技术

角反射器，通常由两面或三面金属板相互垂直构成，由于其方向朔回特性，可以将入射的信号反射入射方向，由此特性最先应用于光学角反射器，电磁波角反射器来模拟回波信号，进行目标示廓或作为假目标。随着水下声学的发展，对于目标声散射特性的研究日益完善，水下角反射器因结构简单，对主/被动声纳信号反射能力强，具有广泛的应用。如对于水下障碍物的标记、水下假目标的模拟，及对船体自身声反射信号的增强等。而串联水声角反射器在实现大型目标或者水下障碍物声回波信号模拟的前提下，需要将若干个水声角反射器用绳索串联而成，以满足目标反射尺度特征功能。具有结构简单、造价低、无能耗、环境适应性强等特点。但是串联角反射器由于体积较大、使用材料多为金属而较重，在存储使用上并不方便，多个角反射器串联组合的方式使得其在运输，投放时费时费力。

综上所述，现有技术存在的问题是：水下声学角反射器的目标回波强度值与其边长成正比，为了满足一定的回波强度值(即目标强度值)，角反射器边长通常较大，体积也较大，由于其金属结构，其质量无法做到十分轻便。而目前角反射器通常时固定在一定的载体或结构上，无法实现移动布放，因此也无相应的装载投放一体装置，本专利意在解决此种情况，实现角反射器的运输存储与投放问题。

解决上述技术问题的难度：如何使得角反射器装载筒在投入水中后顺利打开并释放多个串联的角反射器。需要根据特定水域的深度来定制装载投放筒中应力槽来实现在达到目标深度后自动裂开并释放；也可以用爆炸螺栓连接筒体，在预设条件满足后实现筒体爆破来满足释放条件。为满足角反射器之间连接绳不发生缠绕而顺利展开，需使用可溶于盐水的困扎带将缆绳困扎，且溶解速度不可太快，角反射器顺利投放后由海底流带动下将链接缆绳缓慢展开。

解决上述技术问题的意义：将角反射器存储运输及投放三位一体化，不需要多余的流程，在需要布放时可直接运输至布放区域，将其投入水中即可。可满足多平台下的角反射器布放装载和投放合一的装置可以极大的简化存储到投放的时间，实现快速定点目标区域投放，还可节约极大的成本，满足工程化批量应用的目的。

发明内容

针对现有技术问题，本发明提出了一种筒式多面角反射器装载投放一体装置、串联面角反射器及应用。

本发明是这样实现的，一种筒式结构角反射器存储投放一体装置，将收纳与投放功能合一，将多个串联的角反射器装载于筒内；筒体预置应力凹槽，入水一定深度后所述预置应力凹槽在水压作用下自行打开释放内部所述角反射器，或采用爆炸螺栓打开筒盖实现水面情况下筒体内角反射器自动释放。

进一步，所述装载筒设有外部接口，可外接浮力设备，用于所述角反射器在释放后自漂浮，或外接拖拽设备。

进一步，所述拖拽设备包括锚链、充气设备、小型无人艇等。

进一步，所述角反射器包括：声学角反射器、电磁学角反射器，金属二面、三面及多面角反射器与充气式角反射器。

进一步，所述装载筒采用不耐压壳体，并在壳体上预置应力凹槽；

所述爆炸螺栓连接筒体与筒盖；

连接钩于拖曳状态下装载筒与外接浮力设备或外接拖拽设备扣接

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述筒式结构角反射器存储投放一体装置的单独角反射器设备。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述筒式结构角反射器存储投放一体装置的水声多角反射器设备。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述筒式结构角反射器存储投放一体装置的对于轻质电磁波角反射器设备、水面自漂浮式角反射器设备。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述筒式结构角反射器存储投放一体装置的船只/无人艇搭配装载桶拖拽作业上拖曳式的串联角反射器，在装载桶内预装无人小航行器，投放后实现释放拖曳一体化。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

本发明可进行水下声学角反射器、水面电磁角反射器装载投放。装载筒内多个角反射器串联叠装，多个角反射器通过连接缆绳连接或独立存储在筒体内部；装载筒有接口，可以通过缆绳来外接浮力设备，实现水面角反射器的投放。本发明将角反射器进行模块化封装，可以减小存储空间与存储成本，也可最大化增加使用便利性。可以通过拖曳水下串联声学角反射器的方式来模拟舰船尺度信号特征；多个水声角反射器可单独投放作为水下标记物；可外接浮力设备满足声学或电磁学角反射器的自漂浮。采用筒式装具进行封装与投放，并结合现有布放平台设计拖曳式投放筒装具与自漂浮式投放筒装具，可最大程度上减少存储、运输的不便，极大的加强了布放的简便性，保障了多平台布放的实际可行性。

本发明在无浮筒的情况下可实现拖曳式作业，在串联浮筒的情况下，可实现自漂浮式布放与作业。

附图说明

图1是本发明实施例提供的筒式结构角反射器存储投放一体装置示意图。

图1中，1、装载筒；1-1、预置应力凹槽，1-2、筒盖；2、两面角反射器；3、三面角反射器。

图2是本发明实施例提供的即为水下多个角反射器串联情况下的工作模式效果图(串联角反射器的使用场景，模拟潜艇)。

图2中：2、两面角反射器；4、拖曳设备(无人艇等)；5、噪声播放器；其中虚线弧为声纳波。

图3是本发明实施例提供的常见的金属角反射器实物图。

图4是本发明实施例提供的常见的充气式电磁角反射器实物图。

图5是本发明实施例提供的本发明充气式角反射器投放方式应用场景图。

图6是本发明实施例提供的本发明金属角反射器固定于海洋浮标之上应用场景图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有的角反射器不方便存储使用，多个角反射器串联组合的方式使得其在运输，投放时费时费力。针对现有串联水声角反射器中多个多面角反射器不方便存储、携带及多平台投放的问题，本发明实施例提供了一种筒式多面角反射器装载投放一体装置、串联面角反射器及应用。

如图1所示，本发明实施例提供的筒式多面角反射器投放装置包括：串联式多面水声角反射器、连接缆绳、连接钩、装载筒1、外接设备。

所述串联式多面水声角反射器可为两面角反射器2或三面角反射器3。

装载筒1中虚线为预置应力凹槽1-1，筒盖1-2与筒身分离式连接，可用锁紧扣，并非承力单元，可在不同任务时安装爆炸螺栓等来实现布放。

两面角反射器2或三面角反射器3均为简单结构的角反射器，可将多个此类角反射器进行串联连接后装入筒体；

连接缆绳并未画出，采用普通缆绳即可，角反射器(两面角反射器2或三面角反射器3)在加工时可在尾部预留连接钩，连接缆绳上配备锁紧扣即可。

图2是本发明实施例提供的即为水下多个角反射器串联情况下的工作模式(串联角反射器的使用场景，模拟潜艇)，单个角反射器满足目标回波强度特诊，多个角反射器串联则可满足目标尺度特征。图2中包括：两面角反射器2、拖曳设备(无人艇等)4、噪声播放器5；其中虚线弧为声纳波。或用三面角反射器3取代两面角反射器2。噪声播放器5将两面角反射器2接收的声纳波反射出去。

在本发明中，两面角反射器2或三面角反射器3分为金属材料与非金属材料。对于非金属材料的电磁角反射器，主要是充气式，可将其压缩折叠装填入装载筒1体内，投放方式可选择船只或者飞行器，由于此类角反射器材质较轻，可采用非金属筒体，筒体预置多道应力凹槽(如图1的1-1)，入水时受冲击打开，装载筒体1内充气式角反射器遇水发生反应自动充气从而完成释放工作；对于海基平台布放，可以考虑在筒体加装辅助设备，如爆炸螺栓等通过化学能辅助筒体打开释放内部角反射器。

对于水下声学反射器，通常以串联的形式使用，以多个完全相同的角反射器组成，体积较大。

本发明可通过连接钩将多个角反射器(两面角反射器2或三面角反射器3)组合连接，其在水中为负浮力，投入水中后自动下沉。采用拖曳式时尾部缆绳可控制入水深度，各角反射器缆绳长度来控制目标尺度信息；自漂浮式释放时也可采用串联浮球设计，使其阵列在水中姿态保持水平或近似水平状态。

筒体可采用不耐压壳体，并在壳体上预置应力凹槽(图1的1-1)，在投放入水之后，在一定深度的条件下，水压力大于壳体耐受力的条件下，壳体破裂从而使得装载筒内串联角反射器(两面角反射器2或三面角反射器3)释放在水中，且随着惯性以及水流的运动可按预设尺度的展开，极大的减小了工作量；也可采用爆炸螺栓连接筒体与筒盖(如图1的1-2)，入水后产生反应，自行解脱，将桶内串联角反射器(两面角反射器2或三面角反射器3)释放。连接钩可用于拖曳状态下与运载平台的连接，在遇到紧急情况时或需要加速机动，可自行解脱抛弃拖曳设备4，从而保障运载平台的安全性。

对于外接设备，可采用模块化设计，使用特定连接方式与装载筒1进行连接。在自漂浮状态时，外接浮力设备，在筒体入水后自行分离，从而达到提供浮力的目的。在固定于具体位置时，可外接锚系设备，筒体入水后锚系设备也自行分离，使其固定。此两种外接设备皆可用于阵列角反射器的布放，实现更大强度的目标模拟。

对于单独角反射器，由于对目标回波强度的要求，通常无法兼顾体积和质量，充气式体积一般较大，现有技术金属角反射器通常质量较大，人为搬运费时费力。如满足实施方案所述，可在港口直接将其吊装上船，多个角反射器也无需多次搬运，在投放时可使用滑轨，由于其圆柱形设计，摩擦力较小，更为轻松的就可实现多个布放。经过比较，可极大程度的减小布放所需的人力，具有更强的空间使用率，布放时间也可极大时间的减少，实现移动式布放，无需更多的人为操作，极大的满足了海上作业的安全性和快捷性。

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例

本发明由装载筒体、多个角反射器、缆绳、可溶于水的困扎带、连接钩，外接设备等组成。

筒体由金属材料或非金属复合材料组成，呈圆柱状，筒体预制应力槽，在投入一定水深后，水压作用在筒体，应力槽因受力而崩裂，可顺利的释放出筒内角反射器；对于布放水面角反射器时，水压无法作用于整个筒体，因此可考虑在筒盖预制爆炸螺栓，则筒体投放入水的瞬间可使得筒盖爆开，水涌入筒体产生倾斜继而顺利释放内部角反射器，也可在筒体安装，在入水后爆开筒体，也可顺利释放。

对于多个角反射器的情况，可用连接钩与缆绳进行相互连接，且缆绳应提前使用可溶于水的困扎带进行整理以节约内部空间且防止缠绕。待筒体打开后困扎带逐渐溶解，连接缆绳也缓慢释放避免缠绕。

对于角反射器，通常以二面、三面金属或多面充气角反射器为主，可实现多样化的配置，电磁学水面角反射器，声学水面、水下角反射器都可根据需求进行选装。

对于外接设备，如需满足角反射器的自漂浮，则应外接浮力设备，如浮力球、浮力板或可调节浮力的设备等，若要选择较浅水域的定位漂浮，则可外接锚系装置。

所述筒式角反射器装载投放装置收纳与投放功能合一，可以将多个角反射器装载于其中，筒身在满足基础装载条件下，可采用不同材料不同尺寸满足多元化需求，筒体可有预制应力槽来实现入水一定深度后自行打开释放内部角反射器，也可采用爆炸螺栓来实现水面情况下的自动释放

筒体具有外部接口，可外接浮力设备来满足水面角反射器在释放后实现自漂浮，也可外接其他设备实现模块化应用，例如在投放充气电磁角反射器时，可外接锚链或充气设备等，根据应用场景进行多功能模块的选择。

对于水声角反射器串联情况，多个角反射器可采用缆绳与连接钩进行串联连接。为了避免缆绳缠绕，可将缆绳进行提前捆扎，使用可溶于水的(溶于盐水)扎带，在入水后逐渐打开，缆绳受浮力和重力得作用可缓慢释放而不缠绕。

对于角反射器得布放方式：拖曳式角反射器可用船只/无人艇搭配装载桶，在到达指定位置后筒体按规定方式打开，船只/无人艇拖拽串联角反射器进行作业；自漂浮式、锚式声学/电磁学角反射器可以通过船载方式，在指定位置将其投入水中，筒体打开释放内部角反射器，也可进行空中投放；

筒体预留外部接口，可实现模块化，根据不同得需求外接不同模块，如需要完成自漂浮式工作时，外接浮力设备；需要锚系工作时，外接锚链装置，可以满足多元化需求。

本发明提供新的角反射器投放方法，角反射器的使用范围日益扩大，但其使用方式较为单一，或固定于移动平台或固定水上浮标之上，或由船只进行人为水面投放，这种方式不仅费时费力，在船只行进过程中布放还具有一定的危险性。若要考虑多个水下声学角反射器的拖曳，则需在港口内部完成准备。

对于水下声学角反射器的投放，无论是串联水下角反射器还是单独多个角反射器的投放，有了存储投放一体化筒，可以方便设备的运输，在到达布放点后，只需推至船尾或侧舷，直接将整个筒体投入水中即可。对于拖曳式的串联角反射器，也可在筒体内预装无人小航行器，则投放之后可满足释放拖曳一体化。而水面自漂浮式角反射器，通过筒体的外置接口连接浮力设备，在入水后自动分离，浮力设备提供较大正浮力，使得在水下展开的多面角反射器阵列可以悬浮在水面。对于轻质电磁波角反射器，通常是由充气材料覆盖涂层制成，因此质量较小，可将其压缩为很小的体积装载于非金属复合材料的筒体内，由海基平台或空基平台投放。在空基平台投放时，筒体在空中打开，释放数量较多的电磁波角反射器，其在接触水面后迅速反应充气，可实现特定区域内大面积区域覆盖式投放，可作为电磁波假目标的主要释放方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种筒式结构角反射器存储投放一体装置，其特征在于，所述筒式结构角反射器存储投放一体装置将收纳与投放功能合一，将多个串联的角反射器装载于装载筒内；筒体预置应力凹槽，入水一定深度后所述预置应力凹槽在水压作用下自行打开释放内部所述角反射器，或采用爆炸螺栓打开筒盖实现水面情况下筒体内角反射器自动释放；

所述装载筒设有外部接口，可外接浮力设备，用于所述角反射器在释放后自漂浮，或外接拖曳设备；

所述拖曳设备为锚链或充气设备或小型无人艇。

2.如权利要求1所述的筒式结构角反射器存储投放一体装置，其特征在于，所述角反射器为声学角反射器或电磁学角反射器。

3.如权利要求1所述的筒式结构角反射器存储投放一体装置，其特征在于，所述角反射器为金属二面角反射器、金属三面角反射器、金属多面角反射器或充气式角反射器中的一种。

4.如权利要求1所述的筒式结构角反射器存储投放一体装置，其特征在于，

所述装载筒采用不耐压壳体，并在壳体上预置应力凹槽；

所述爆炸螺栓连接筒体与筒盖；

拖曳状态下装载筒与外接浮力设备或外接拖曳设备通过连接钩扣接。

5.一种搭载权利要求1～4任意一项所述筒式结构角反射器存储投放一体装置的单独角反射器设备。

6.一种搭载权利要求1～4任意一项所述筒式结构角反射器存储投放一体装置的水声多角反射器设备。

7.一种搭载权利要求1～4任意一项所述筒式结构角反射器存储投放一体装置的轻质电磁波多角反射器设备、水面自漂浮式多角反射器设备。

8.一种搭载权利要求1～4任意一项所述筒式结构角反射器存储投放一体装置的船只/无人艇搭配装载桶拖曳作业上拖曳式的串联角反射器，在装载筒内预装无人小航行器，投放后实现释放拖曳一体化。

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