CN112816964B - 一种水雷光引信现场标定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水雷光引信现场标定装置及方法，采用该标定装置能够实现从水面到水下数百米深范围内对水雷光引信的灵活标定。该水雷光引信水下标定装置中的水下照度计、倾斜仪、压力变送器A等仪器仪表密封于水雷舱内，信号通过水密电缆传到试验船上，雷上的光探测窗口朝上。采用两根主吊缆索将水雷水平悬吊于水中，通过对两根主吊缆索的独立收放以调整两根主吊缆索的长度能够控制水雷的深度和姿态；通过一套导向索单元能够阻止水雷在水中旋转，防止水密通信电缆、主吊缆索相互缠绕。灯架用来夹紧猎雷灯和压力变送器B，其通过两个导向孔分别套在两根主吊缆索上，标定时通过调整猎雷灯电缆的长度，改变猎雷灯和水雷光探测窗口的距离。
Description
技术领域
本发明涉及一种水雷引信技术，特别是一种能够对水雷光引信进行水上现场标定的装置及方法，属于水中兵器引信领域。
背景技术
水雷反猎技术是未来水雷技术的主要发展方向之一，而光引信是水雷反猎引信之一。
光引信所处的海水介质非常复杂，光波在海水中的传播特性受水域、深度、气候、环境、天气、地形、季节、生物等诸多因素的影响；且有些因素有着明显的区域性和季节性变化特点，因此光在海水中的传播特性不但与海域有关，而且同一地点也会随时间推移而变化。但作为一种水雷武器引信系统，应不论外部环境如何变化，其工作特性均能通过自适应而保持稳定。为此，需要研究水雷光引信在不同海域环境条件下的工作特性，选择不同水下环境对光引信进行标定是研究水雷光引信的方法之一。
目前在进行水雷光引信标定时，通常是把悬吊水雷的缆绳每隔一段距离标示一个深度节，然后把带有光引信、水下照度计的水雷放入水中，一根水密电缆从水雷中引出，把光引信和水下照度计的光探测数据传送到船上的计算机中。这种方法使用深度受限，在海流的作用下，悬吊的水雷会发生飘移，海流越大、漂移越远，标定光源很难对于准光引信的光窗，标定过程复杂度，且准确度不高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种水雷光引信现场标定装置，能够实现从水面到水下数百米深范围内对水雷光引信的灵活标定，且精度较高、操作较方便。
所述的水雷光引信现场标定装置，包括：水下照度计、压力变送器A、倾斜仪、猎雷灯、水密通信电缆；还包括两根主吊缆索和灯夹；待标定的为设置有光引信的水雷；
所述水雷的光学窗口朝向水面，所述水下照度计和压力变送器A安装在所述水雷朝上的端面上，分别用于感知水下光照度和水雷深度；安装在所述水雷内的倾斜仪用于测量所述水雷的水平姿态，所述水下照度计、压力变送器A以及倾斜仪探测的信息连同光引信的光探测信息通过水密通信电缆发送到试验船上的计算机中；
所述水雷通过两根主吊缆索水平悬吊于水中；两根所述主吊缆索分别与试验船上的两个主吊缆索收放装置相连，两个主吊缆索收放装置能够对两根主吊缆索独立控制，通过调整两根主吊缆索的长度调节所述水雷的深度和姿态；
所述猎雷灯和压力变送器B固定安装在灯夹上，所述猎雷灯与所述光学窗口相对；所述灯夹能够沿所述主吊缆索上下滑动，猎雷灯电缆和压力变送器B的电缆缠绕在一起后形成电缆束连接在所述试验船上，通过收放所述电缆束能够调节所述猎雷灯和光学窗口的距离。
作为本发明的一种优选方式，还包括导向索单元；所述导向索单元包括：导向索滑轮、导向索、滑环、重块和牵引索；所述导向索一端缠绕在所述试验船上，另一端通过导向索滑轮后连接重块；所述牵引索一端连接水雷，另一端通过滑环连接到导向索上，所述滑环能够沿所述导向索上下滑动；收放所述水雷时，所述牵引索带动滑环沿所述导向索同步运动。
作为本发明的一种优选方式，所述灯夹包括：上灯夹、下灯夹和缆索夹；所述上灯夹中部一侧端面设置有两个半圆形槽，两个半圆形槽与所述上灯夹一侧端面中间位置的两个半圆形槽一一对应，由此所述上灯夹和下灯夹对接后，在其对接面上形成两个圆孔，分别用于夹紧安装猎雷灯和压力变送器B；
同时所述上灯夹左右两侧分别和两个缆索夹对接后形成用于使两根主吊缆索穿过的导向孔，两根主吊缆索分别从所述灯夹上的导向孔穿过后与再与试验船上的两个主吊缆索收放装置相连。
作为本发明的一种优选方式，所述主吊缆索收放装置包括设置在所述试验船上的主吊缆索绞车和滑轮，所述主吊缆索一端系在所述水雷上，另一端通过所述滑轮后缠绕在与之对应的主吊缆索绞车上，通过所述主吊缆索绞车实现所述主吊缆索的收放；所述滑轮通过滑轮支架固定在所述试验船上。
此外，基于上述标定装置，本发明提供一种水雷光引信现场标定方法，采用该标定装置对所述水雷的光引信进行现场标定的流程为：
步骤1：通过试验船将待标定的水雷及标定装置运载到满足试验深度要求和环境要求的海域，然后锚泊定位；
步骤2：通过释放所述主吊缆索将安装有光引信、水下照度计、压力变送器A、倾斜仪的水雷释放到水中，所述压力变送器A把水雷的深度信息通过所述水密通信电缆传回到试验船上的计算机中，用于实时监视水雷深度；当所述水雷到达设定水深时，停止释放所述主吊缆索；通过所述倾斜仪观察水雷的水平状态，若水雷倾斜度超过设置范围值，则分别调整两根主吊缆索的长度以调整所述水雷的水平状态，直到水雷的水平姿态满足设置要求；
步骤3：释放猎雷灯电缆和压力变送器B电缆的电缆束，以下放灯夹，所述灯夹上的压力变送器B将所述猎雷灯所处深度信息传回到试验船上的计算机中，当所述猎雷灯到达设定深度时，停止放缆；
步骤4：给水雷光引信上电，打开猎雷灯，进行首次设定深度和设定距离的标定；标定完成后，通过释放猎雷灯电缆和压力变送器B电缆的电缆束调整猎雷灯的深度，以改变所述猎雷灯和光学窗口的距离，进行改变设定距离后的第二次标定；然后继续按设定的距离要求加大所述猎雷灯和光学窗口的距离进行标定，直到水雷光引信检测不到光信号为止，由此完成水雷在设定深度、不同感光距离的标定；
步骤5：调整水雷的水下布放深度，调整结束后通过所述倾斜仪观察水雷的水平状态，保证水雷的水平姿态满足设置要求；然后重复步骤3和步骤4的标定过程，从而完成水雷光引信在该水域不同水深、不同感光距离的标定工作。
有益效果：
(1)采用该标定装置能够实现从水面到水下数百米深范围内对水雷光引信的灵活标定，且精度较高、操作较方便。
(2)该标定装置采用两根缆索悬挂水雷，用水雷内的压力变送器A感知水雷的深度，用倾斜仪感知水雷的水平姿态，通过调整两根缆索的长度可控制水雷的深度和姿态，即两根缆索同时收放能够调整水雷的水深，分别收放能够调整水雷的水平姿态。
(3)猎雷灯装在有压力变送器B的灯夹上，灯夹上的两个可拆卸圆孔套住悬挂水雷的两根缆索，猎雷灯朝下照射水雷，通过压力变送器B感知猎雷灯的水下深度，通过调整猎雷灯电缆的长度，确定猎雷灯的水深，能够控制猎雷灯与水雷光引信窗口的距离。
(4)为防止水雷因海流、波浪等引起的水雷水下扭转，导致缆绳间相互缠绕，在两根缆索外设置导向索单元，用一根牵引索连接水雷和导向索，当水雷在水中收放升降时，通过牵引索带动滑环在导向索上滑动，通过牵引索产生的恢复力阻止水雷旋转。
附图说明
图1为本发明的水雷光引信现场标定装置的结构示意图；
图2为猎雷灯和压力变送器安装示意图；
图3为灯夹安装示意图。
其中：1-导向索滑轮，2-试验船，3-导向索，4-滑环，5-重块，6-牵引索，7-牵引螺钉，8-光学窗口，9-水雷，10-吊环螺钉，11-主吊缆索，12-猎雷灯，13-灯夹，14-猎雷灯电缆，15-滑轮组，16-水密通信电缆，19-上灯架，20-下灯夹，21-压力变送器B，24-缆索夹
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
本实施例提供一种能够实现从水面到水下数百米深范围内对水雷光引信的灵活标定的水雷光引信现场标定装置。
如图1所示，该水雷光引信水下标定装置包括：水下照度计、压力变送器A、倾斜仪、两根主吊缆索11、猎雷灯12、灯夹13、滑轮组15和水密通信电缆16。
其中水雷9为圆台或圆柱型，光引信的传感器和电路密封在水雷9的雷体内，其中光学窗口8朝向水面，水下照度计、压力变送器A也安装在雷体朝上的端面(即顶端面)上，分别用来感知水下光照度以及水雷深度信息；安装在雷体内的倾斜仪用于测量水雷9的水平姿态，水下照度计、压力变送器以及倾斜仪探测的信息连同光引信的光探测信息通过多芯水密通信电缆16发送到试验船2上的计算机中。
在水雷9顶端面设置有两个螺纹安装孔，两个吊环螺钉10分别旋入两个螺纹安装孔中；两根主吊缆索11(采用承力钢缆)并列设置，一端分别系在两个吊环螺钉10上，另一端通过滑轮组15分别连到两个主吊缆索绞车上(两个主吊缆索绞车设置在试验船2上)，由此通过两根主吊缆索11将水雷水平悬吊于水中；通过两个主吊缆索绞车能够实现对两根主吊缆索11的独立控制，从而通过调整两根主吊缆索11的长度控制水雷的深度和姿态，即当两个主吊缆索绞车同时同步收放两根缆索时能够调整水雷的水深，当两个主吊缆索绞车分别独立收放时能够调整水雷的水平姿态。其中滑轮组15包括三个滑轮和一个用于支撑滑轮的滑轮支架，滑轮支架通过螺钉固定或焊接在船舷甲板上，各滑轮间的间距可灵活调整；两根主吊缆索11分别通过滑轮组15中位于两侧的两个滑轮后连接到对应的主吊缆索绞车上。
为解决猎雷灯光源和水雷光窗口距离和姿态控制的问题，对猎雷灯12采用如下安装方式：如图1-图3所示，采用灯夹13固定安装猎雷灯12和压力变送器B21，并实现猎雷灯12和压力变送器B21沿主吊缆索11上下滑动的导向。
灯夹13包括：上灯夹19、下灯夹20和缆索夹24，其中上灯夹19中部一侧端面设置有一大一小两个半圆形槽，两个半圆形槽与上灯夹19一侧端面中间位置的两个半圆形槽一一对应，由此上灯夹19和下灯夹20对接后，在其对接面上形成一大一小两个圆孔(两个圆孔的轴线沿竖直方向)，分别用于夹紧安装猎雷灯12和压力变送器B21。通过灯夹13夹紧安装猎雷灯12和压力变送器B21后，将猎雷灯电缆14和压力变送器B的电缆集成一束形成电缆束并通过滑轮组15位于中间位置的滑轮后缠绕固定在船舷边(也可为该电缆束设置收放绞车)，通过收放该电缆束能调整猎雷灯12和压力变送器B21的入水深度，进而控制猎雷灯和水雷光窗口的距离。
上灯夹19左右两侧还设置有用于和缆索夹24上的半圆形槽配合的半圆形槽，用于夹紧安装主吊缆索11；安装时，上灯夹19左右两侧的半圆形槽套上主吊缆索11，再和缆索夹24的半圆形槽对准后，用紧固件(如螺钉和螺帽)紧固。即两根主吊缆索11分别从灯夹13穿过后与再通过滑轮组15分别连到两个主吊缆索绞车上，保证灯夹13能够沿主吊缆索11上下移动。
采用该标定装置进行水雷光引信水下现场标定的流程为：
进行水雷光引信水下现场标定时，先将滑轮组15、主吊缆索绞车等安装到试验船2上，并调试好(若水雷9较轻，可不用绞车，改用人工收放)。再将待标定的水雷9及标定装置等吊放到试验船2的甲板上，然后试验船2载运水雷9及标定装置到满足试验深度要求和环境要求的海域，然后锚泊定位。
首先将光引信、水下照度计、压力变送器A、倾斜仪等安装固定在水雷9中，其中光引信窗口8、照度计、压力变送器A安装在雷体上表面，倾斜仪固定在雷体内的平面上，一根多芯水密通信电缆16从雷内引出，用于传输雷内各传感器的输出信号。
把水密通信电缆16的引出端接到船甲板上的控制计算机中，对光引信、水下照度计、压力变送器A、倾斜仪进行模拟调试，待调试正常后，对水雷9进行气密检查。
把两颗吊环螺钉10分别拧紧到水雷9的螺纹安装孔中，再把两根主吊缆索11分别连接到吊环螺钉10上，两根主吊缆索11的另一端分别缠绕在两个主吊缆索绞车上。然后把水雷9吊放到水面(水雷9较轻时用人工布放)，把两根主吊缆索11分别放入滑轮组15两边的滑轮凹槽中，主吊缆索绞车收紧主吊缆索11，卸去吊车钩。
启动主吊缆索绞车，释放水雷9入水，水雷9上的压力变送器A把水雷9的深度信息不断传回到船甲板上的计算机中，试验人员通过计算机监视水雷深度，当水雷9到达设定水深时，锁紧主吊缆索绞车。通过倾斜仪观察水雷的水平状态，若水雷9倾斜过大，则收放调整两根主吊缆索11，直到水雷水平姿态满足要求。
用上灯夹19和下灯夹20夹住猎雷灯12和压力变送器B21，再用紧固件紧固上下灯夹。然后把猎雷灯12的光窗方向朝向水面，把两根主吊缆索11分别放置在上灯夹19的两个半圆形槽中，再分别把两片缆索夹24的半圆弧凹槽对准上灯夹的半圆形槽，然后用紧固件紧固。装配好后保证在两根主吊缆索11上的灯夹13能够自由上下移动。然后把压力变送器B21的电缆、猎雷灯电缆14每隔3米左右用纸绳或纸带缠绕在一起形成电缆束，然后猎雷灯电缆14接上电源，并通电检查灯是否发光，把压力变送器B21的电缆接计算机。释放猎雷灯电缆14，下放灯夹13，灯夹13上的压力变送器B21不断将猎雷灯12所处深度信息传回到船甲板的计算机中，到达设定深度时，停止放缆，然后将猎雷灯电缆14和压力变送器B21的电缆形成的电缆束缠绕固定在船舷边。
给水雷光引信上电，打开猎雷灯12，进行首次设定深度和设定距离的标定，标定完成后，通过释放猎雷灯电缆14调整猎雷灯12深度，改变猎雷灯12和水雷光学窗口8的距离，进行改变设定距离后的第二次标定；然后继续加大猎雷灯12和光学窗口8的距离进行标定，直到水雷光引信检测不到光信号为止，完成水雷9在某一设定深度、不同感光距离的标定工作。
调整水雷9的水下布深，重复上述标定过程，从而完成水雷光引信在某一水域不同水深、不同感光距离的标定工作。
完成本海域标定后，将猎雷灯12连同灯夹13提升到船舷边，卸开紧固件，取下缆索夹24，将灯夹13连同猎雷灯12等放回船甲板。启动主吊缆索绞车，把水雷9提升到船舷边，用吊车把水雷9吊到船甲板上。
清洗、整理样机，准备下次试验。
实施例2：
在上述实施例1的基础上，为避免因水雷9的旋转导致主吊缆索11和水密通信电缆16发生绞缠问题，增设了导向索单元。
如图1所示，导向索单元包括：导向索滑轮1、导向索3、滑环4、重块5、牵引索6和牵引索螺钉7。其中导向索3一端缠绕在船甲板的导向索绞车上，另一端通过导向索滑轮1(导向索滑轮1支撑在船甲板上)下接重块5，在重块5拉力的作用下，导向索3被张紧。牵引索6一端通过牵引螺钉7连接水雷，另一端通过滑环4连接到导向索3上。当水雷9在布放、测试、回收过程中，于水中升/降运动时，牵引索6带动滑环4沿导向索3同步运动。若因水流扰动导致水雷9发生旋转时，受作用在导向索3上的牵引力作用，水雷9只能绕主吊缆索11转动一个较小的角度，在达到水下力平衡点时停止运动，从而避免了因水雷9的旋转导致主吊缆索11和水密通信电缆16发生绞缠问题，保证标定的顺利进行。
现场标定安装时，将牵引索螺钉7拧入水雷9测斜面的螺纹孔中，将牵引索6的一端连到牵引螺钉7上，另一端则连接滑环4。把水雷吊放到水面后，将导向索绞车上的导向索3的一端连接到重块6上。然后用吊车将重块5吊放到水面，导向索绞车收紧，吊车脱钩回位，设定导向索深度，启动导向索绞车释放导向索3，将重块5吊放到设定的水深，然后锁紧导向索绞车。
然后卸开连在牵引索6上的滑环4的销轴，用滑环4套住导向索3，再拧紧滑环4销轴，随后检查牵引索6的连接，保证滑环4能在导向索3上无障碍的上下滑动。
完成标定后，启动导向索绞车，把重块5提升到水面，换钩后，再用吊车把重块5收回船甲板。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种水雷光引信现场标定装置，包括：水下照度计、压力变送器A、倾斜仪、猎雷灯(12)、水密通信电缆(16)；其特征在于，还包括两根主吊缆索(11)和灯夹(13)；待标定的为设置有光引信的水雷(9)；
所述水雷(9)的光学窗口(8)朝向水面，所述水下照度计和压力变送器A安装在所述水雷(9)朝上的端面上，分别用于感知水下光照度和水雷深度；安装在所述水雷(9)内的倾斜仪用于测量所述水雷(9)的水平姿态，所述水下照度计、压力变送器A以及倾斜仪探测的信息连同光引信的光探测信息通过水密通信电缆(16)发送到试验船(2)上的计算机中；
所述水雷(9)通过两根主吊缆索(11)水平悬吊于水中；两根所述主吊缆索(11)分别与试验船(2)上的两个主吊缆索收放装置相连，两个主吊缆索收放装置能够对两根主吊缆索(11)独立控制，通过调整两根主吊缆索(11)的长度调节所述水雷(9)的深度和姿态；
所述猎雷灯(12)和压力变送器B(21)固定安装在灯夹(13)上，所述猎雷灯(12)与所述光学窗口(8)相对；所述灯夹(13)能够沿所述主吊缆索(11)上下滑动，猎雷灯电缆(14)和压力变送器B(21)的电缆缠绕在一起后形成电缆束连接在所述试验船(2)上，通过收放所述电缆束能够调节所述猎雷灯(12)和光学窗口(8)的距离。
2.如权利要求1所述的水雷光引信现场标定装置，其特征在于，还包括导向索单元；所述导向索单元包括：导向索滑轮(1)、导向索(3)、滑环(4)、重块(5)和牵引索(6)；所述导向索(3)一端缠绕在所述试验船上，另一端通过导向索滑轮(1)后连接重块(5)；所述牵引索(6)一端连接水雷，另一端通过滑环(4)连接到导向索(3)上，所述滑环(4)能够沿所述导向索(3)上下滑动；收放所述水雷(9)时，所述牵引索(6)带动滑环(4)沿所述导向索(3)同步运动。
3.如权利要求1所述的水雷光引信现场标定装置，其特征在于，所述灯夹(13)包括：上灯夹(19)、下灯夹(20)和缆索夹(24)；所述上灯夹(19)中部一侧端面设置有两个半圆形槽，两个半圆形槽与所述上灯夹(19)一侧端面中间位置的两个半圆形槽一一对应，由此所述上灯夹(19)和下灯夹(20)对接后，在其对接面上形成两个圆孔，分别用于夹紧安装猎雷灯(12)和压力变送器B(21)；
同时所述上灯夹(19)左右两侧分别和两个缆索夹(24)对接后形成用于使两根主吊缆索(11)穿过的导向孔，两根主吊缆索(11)分别从所述灯夹(13)上的导向孔穿过后与再与试验船(2)上的两个主吊缆索收放装置相连。
4.如权利要求1所述的水雷光引信现场标定装置，其特征在于，所述主吊缆索收放装置包括设置在所述试验船(2)上的主吊缆索绞车和滑轮，所述主吊缆索(11)一端系在所述水雷(9)上，另一端通过所述滑轮后缠绕在与之对应的主吊缆索绞车上，通过所述主吊缆索绞车实现所述主吊缆索(11)的收放；所述滑轮通过滑轮支架固定在所述试验船(2)上。
5.一种水雷光引信现场标定方法，其特征在于，采用上述权利要求1-4任一项所述的标定装置；对所述水雷(9)的光引信进行现场标定的流程为：
步骤1：通过试验船(2)将待标定的水雷(9)及标定装置运载到满足试验深度要求和环境要求的海域，然后锚泊定位；
步骤2：通过释放所述主吊缆索(11)将安装有光引信、水下照度计、压力变送器A、倾斜仪的水雷(9)释放到水中，所述压力变送器A把水雷(9)的深度信息通过所述水密通信电缆(16)传回到试验船(2)上的计算机中，用于实时监视水雷深度；当所述水雷(9)到达设定水深时，停止释放所述主吊缆索(11)；通过所述倾斜仪观察水雷(9)的水平状态，若水雷(9)倾斜度超过设置范围值，则分别调整两根主吊缆索(11)的长度以调整所述水雷(9)的水平状态，直到水雷(9)的水平姿态满足设置要求；
步骤3：释放猎雷灯电缆(14)和压力变送器B(21)电缆的电缆束，以下放灯夹(13)，所述灯夹(13)上的压力变送器B(21)将所述猎雷灯(12)所处深度信息传回到试验船(2)上的计算机中，当所述猎雷灯(12)到达设定深度时，停止放缆；
步骤4：给水雷光引信上电，打开猎雷灯(12)，进行首次设定深度和设定距离的标定；标定完成后，通过释放猎雷灯电缆(14)和压力变送器B(21)电缆的电缆束调整猎雷灯(12)的深度，以改变所述猎雷灯(12)和光学窗口(8)的距离，进行改变设定距离后的第二次标定；然后继续按设定的距离要求加大所述猎雷灯(12)和光学窗口(8)的距离进行标定，直到水雷光引信检测不到光信号为止，由此完成水雷在设定深度、不同感光距离的标定；
步骤5：调整水雷(9)的水下布放深度，调整结束后通过所述倾斜仪观察水雷(9)的水平状态，保证水雷(9)的水平姿态满足设置要求；然后重复步骤3和步骤4的标定过程，从而完成水雷光引信在该水域不同水深、不同感光距离的标定工作。
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| 一种单体制激光近炸引信光学系统设计及分析;贾培刚, 陈显文, 白万民;西安工业学院学报(04);全文 * |
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