CN113790633B - 一种冰下破冰发射装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冰下发射技术领域，具体涉及一种冰下破冰发射装置及方法。本发明是专门设计用于从冰面下直接破冰发射弹体，水下运载器的发射过程、破冰弹的破冰过程及弹体的发射过程都是在短时间内完成，整个冰下破冰发射弹体过程极短，此外破冰弹的爆炸破冰方式能大大提高冰下破冰能力，独立的发射平台使得弹体尺寸不存在平台限制。本发明结构简单，整体尺寸可根据所需发射弹体尺寸进行灵活设计，具有破冰能力强，破冰发射速度快，隐蔽性好，弹体尺寸不受限的优点。

Description

一种冰下破冰发射装置及方法

技术领域

本发明属于冰下发射技术领域，具体涉及一种冰下破冰发射装置及方法。

背景技术

北极地区连接亚欧北美三洲，是世界上主要大国间的地理中心，拥有得天独厚的地域优势。从北极地区飞往各大国的飞行器，其航程远小于各国之间现有的航线距离，且该地区常年被海冰覆盖，广袤的海冰为水下结构物及水下发射活动提供了天然屏障，这使得开展极地冰下破冰发射研究具有重要意义。

目前，在北极地区开展过冰下破冰发射作业的国家极少。已开展的相关研究主要针对发射任务前的潜器冰下破冰过程，主要包括上浮破冰，调整姿态，清理碎冰，执行任务，加载下沉等作业，整个破冰发射过程周期漫长，出冰后潜器目标明显，隐蔽性较差，且极易对潜器艇体结构造成损坏。尚未见到一种能从冰下直接释放水下运载器，而后快速破冰发射弹体的冰下破冰发射装置。

发明内容

本发明的目的在于提供可实现从冰下直接破冰发射弹体的一种冰下破冰发射装置。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括弹体发射平台和水下运载器；所述的弹体发射平台包括平台外壳体2；所述的平台外壳体2整体安装在平台基座16上，平台外壳体2外侧上部设有高压储气瓶，平台外壳体2外侧下部设有桩腿，在平台外壳体2上端设有平台外壳盖1，在平台外壳体内腔34中设有高压发射滑块35和高压发射气腔36；所述的平台外壳盖1在平台外壳体2内部压强大于外部压强时开启；所述的高压发射气腔36安装在平台外壳体内腔34底部；所述的高压发射滑块35设置在高压发射气腔36上方；所述的平台基座16底面下方设有螺旋钻杆17，在平台基座16内部设有防水电机41和高压气泵；所述的高压储气瓶通过高压导气管与平台基座16内部的高压气泵连接，在高压导气管靠近高压气泵的下端位置连接有发射气管，发射气管另一端贯穿平台基座16上部并与高压发射气腔36连通；所述的螺旋钻杆17上端穿过平台基座16底面并与防水电机41连接；所述的水下运载器设置在平台外壳体2内部，位于高压发射滑块35上方；所述的水下运载器前端安装有破冰弹24，在水下运载器内部装填有目标弹体。

本发明还可以包括：

所述的高压发射滑块35的直径小于平台外壳体内腔34，并能沿平台外壳体内腔34滑动，高压发射滑块35与平台外壳体内腔34之间的间隙能允许部分高压气体流出。

所述的水下运载器包括水下运载器主壳体27；所述的水下运载器主壳体27前端设有水下运载器盖25，水下运载器主壳体27后端与水下运载器动力舱28连接；所述的目标弹体设置在水下运载器主壳体内腔26中；所述的破冰弹24安装在水下运载器盖25前端；所述的水下运载器盖25与水下运载器主壳体27之间连接处拉伸强度较低，在受内部向上冲击时能迅速断裂；所述的水下运载器动力舱28外部设有水下运载器艉舵29，水下运载器动力舱28后部安装有水下运载器推进器30。

所述的平台基座16下方偏离中心处连接有脐带缆18，通过脐带缆18为整个系统提供电力、高压气体及控制信号。

本发明的目的还在于提供一种冰下破冰发射方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：

步骤1：冰下破冰发射装置准备阶段；采用潜器将冰下破冰发射装置运输至水深和地形适宜的冰区海底，然后张开桩腿，启动螺旋钻杆17，将冰下破冰发射装置固定在冰区海底；通过高压气泵为高压储气瓶加压，加压完成后关闭高压气泵；

步骤2：水下运载器出射阶段；打开高压储气瓶，用高压气体将水下运载器从平台外壳盖1推出平台外壳体内腔34，当水下运载器完全脱离平台外壳体内腔34后，启动水下运载器推进器30；

步骤3：水下运载器破冰出水阶段；当水下运载器推进器上浮至一定深度时，发射破冰弹24，破冰弹24在高速上浮至距离冰面一定距离时爆炸，水下运载器从破冰弹24爆炸后产生的冰窟处射出；

步骤4：弹体出射阶段：在水下运载器射出水面一定高度时，将目标弹体从水下运载器中射出。

本发明的有益效果在于：

本发明是专门设计用于从冰面下直接破冰发射弹体的冰下破冰发射装置，在破冰发射弹体过程中，水下运载器的发射过程、破冰弹的破冰过程及弹体的发射过程都是在短时间内完成，整个冰下破冰发射弹体过程极短，此外破冰弹的爆炸破冰方式能大大提高冰下破冰能力，独立的发射平台使得弹体尺寸不存在平台限制。本发明结构简单，整体尺寸可根据所需发射弹体尺寸进行灵活设计，具有破冰能力强，破冰发射速度快，隐蔽性好，弹体尺寸不受限的优点。

附图说明

图1为冰下破冰发射装置的总体视图。

图2为冰下破冰发射装置中水下运载器的剖视图。

图3为冰下破冰发射装置总体剖视图。

图4为冰下破冰发射装置中平台基座区域的剖视图。

图5是冰下破冰发射装置中平台基座区域的后视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明区别于传统潜器冰下破冰发射弹体系统而提供一种专门从冰下直接破冰发射弹体的冰下破冰发射装置，具有结构简单、破冰能力强、发射速度快、隐蔽性好的特点。

本发明的冰下破冰发射装置主要由三部分组成，第一部分是弹体发射平台，第二部分为水下运载器，第三部分为弹体。所述弹体发射平台主要由平台外壳体盖、平台外壳体、平台基座、高压储气瓶及桩腿组成，所述平台外壳体是耐压结构，平台外壳体上部连接平台外壳体盖，平台外壳体下部连接平台基座，所述平台外壳体上设置外壳体加强筋与高压储气瓶连接板，所述平台外壳体通过高压储气瓶连接板连接两个高压储气瓶，所述高压储气瓶下部通过高压导气管与平台基座内部连通，所述平台外壳体外部通过三个桩脚连接件与三个桩腿相连，所述桩脚起到支撑弹体发射平台作用，所述平台基座下方中心处连接螺旋钻杆，平台基座下方偏离中心处连接脐带缆，所述脐带缆为整个系统提供电力、高压气体及控制信号，所述平台外壳体内部为平台外壳体内腔，所述平台外壳体内腔下方设置高压发射滑块，高压发射滑块与平台外壳体内腔底部组成高压发射气腔，所述平台基座内部设置两个高压气泵，两个高压气泵分别连接所述两个高压导气管，高压导气管与高压气泵连接处附近连接发射气管，发射气管的上端贯穿平台基座上方结构并与高压发射气腔连通，所述平台基座内部中心位置设置防水电机，防水电机直接连接所述螺旋钻杆。

所述平台外壳体内腔内放置水下运载器，所述水下运载器包括水下运载器主壳体、水下运载器盖、破冰弹、水下运载器动力舱和水下运载器推进器，所述水下运载器主壳体内部为水下运载器内腔，水下运载器主壳体前端连接水下运载器盖，水下运载器盖前端连接破冰弹，水下运载器主壳体后端连接水下运载器动力舱，水下运载器动力舱后部设置水下运载器推进器，所述水下运载器动力舱外部设置水下运载器艉舵，所述水下运载器推进器放置在所述高压发射滑块上方。

所述水下运载器内腔内放置弹体，所述弹体中部为弹体主体，弹体主体前端连接弹头，弹体主体后端连接弹体推进器。

本发明还包括以下特征：

1.高压发射滑块直径略小于平台外壳体内腔直径并能沿平台外壳体内腔滑动，高压发射滑块与平台外壳体内腔之间间隙能允许部分高压气体流出；

2.平台外壳体外部设置四根外壳体加强筋，加强平台外壳体强度；

3.平台外壳体盖在高压气体大于外部水压时能打开；

4.水下运载器盖与水下运载器主壳体之间连接处拉伸强度较低，在受内部向上冲击时能断裂；

5.本发明实现冰下破冰发射过程分为以下四个阶段：

第一阶段为准备冰下破冰发射装置阶段：采用潜器将冰下破冰发射装置运输至水深和地形适宜的冰区海底，然后张开桩腿，启动螺旋钻杆，将冰下破冰发射装置固定在冰区海底，之后利用脐带缆和气泵为高压储气瓶加压，加压完成后关闭高压气泵，将脐带缆接入附近控制基地；

第二阶段为水下运载器出射阶段：打开高压储气瓶，用高压气体将平台外壳体盖和水下运载器推出平台外壳体内腔，当水下运载器完全脱离平台外壳体内腔后，启动水下运载器推进器；

第三阶段为水下运载器破冰出水阶段：当水下运载器推进器上浮至一定深度时，发射破冰弹，破冰弹在高速上浮至距离冰面一定距离时爆炸，水下运载器从破冰弹爆炸后产生的冰窟处射出；

第四阶段为弹体出射阶段：在水下运载器射出水面一定高度时，启动弹体推进器，弹体从水下运载器中射出；

本发明的突出优点：

本发明是专门设计用于从冰面下直接破冰发射弹体的冰下破冰发射装置，目前无冰下破冰发射装置类似的专利。本发明在破冰发射弹体过程中，水下运载器的发射过程，破冰弹的破冰过程及弹体的发射过程都是在短时间内完成，整个冰下破冰发射弹体过程极短，此外破冰弹的爆炸破冰方式能大大提高冰下破冰能力，独立的发射平台使得弹体尺寸不存在平台限制；本发明结构简单，整体尺寸可根据所需发射弹体尺寸进行灵活设计，具有破冰能力强，破冰发射速度快，隐蔽性好，弹体尺寸不受限的优点。

图中标注的结构名称如下：1.平台外壳盖，2.平台外壳体，3.第一高压储气瓶，4.第一高压导气管，5.第一桩腿连接件，6.第一外壳体加强筋，7.第二外壳体加强筋，8.第三外壳体加强筋，9.第一高压储气瓶连接板，10.第四外壳体加强筋，11.第二高压储气瓶连接板，12.第二高压储气瓶，13.第二高压导气管，14.第一桩腿，15.第一桩脚，16.平台基座，17.螺旋钻杆，18.脐带缆，19.第二桩腿，20.第二桩脚，21.第二桩腿连接件，22.第三桩腿，23.第三桩脚，24.破冰弹，25.水下运载器盖，26.水下运载器内腔，27.水下运载器主壳体，28.水下运载器动力舱，29.水下运载器艉舵，30.水下运载器推进器，31.弹体推进器，32.弹体主体，33.弹头，34.平台外壳体内腔，35.高压发射滑块，36.高压发射气腔，37.第一高压气泵，38.第一发射气管，39.第二高压气泵，40.第二高压气管，41.防水电机，42.第三桩腿连接件。

实施例1：

图1中，平台外壳体2的上部与平台外壳盖1连接，平台外壳体2的下部与平台基座16连接，平台基座16下方中心处设置一根螺旋钻杆17，平台基座16下方连接脐带缆18，脐带缆18为整个系统提供电力、高压气体及控制信号，平台外壳体2的外部均匀设置第一外壳体加强筋6、第二外壳体加强筋7、第三外壳体加强筋8、第四外壳体加强筋10，平台外壳体2上部设置第一高压储气瓶连接板9和第二高压储气瓶连接板11，平台外壳体2通过第一高压储气瓶连接板9和第二高压储气瓶连接板11与第一高压储气瓶3相连，第一高压储气瓶3下端连接第一高压导气管4，第一高压导气管4下端连接平台基座16内部，平台外壳体2通过第一高压储气瓶连接板9和第二高压储气瓶连接板11与第二高压储气瓶12相连，第二高压储气瓶12下端连接第二高压导气管13，第二高压导气管13下端连接平台基座16内部；平台外壳体2下部设置第一桩腿连接件5和第二桩腿连接件21，平台外壳体2通过第一桩腿连接件5与第一桩腿14连接，第一桩腿14下端与第一桩脚15连接，平台外壳体2通过第二桩腿连接件21与第二桩腿19连接，第二桩腿19下端与第二桩脚20连接，平台外壳体2与第三桩腿22连接，第三桩腿22下端与第三桩脚23连接。

图2中，水下运载器主壳体27前端与水下运载器盖25连接，水下运载器盖25前端设置破冰弹24，水下运载器主壳体27内部为水下运载器内腔26，水下运载器主壳体27后部设置水下运载器动力舱28，水下运载器动力舱28后部连接水下运载器推进器30，水下运载器动力舱28外部设置水下运载器艉舵29，水下运载器内腔26底部放置弹体推进器31，弹体推进器31上方连接弹体主体32，弹体主体32上方连接弹头33。

图3中，平台外壳体2的上部与平台外壳盖1连接，平台外壳体2的下部与平台基座16连接，平台外壳体2的外部均匀设置第一外壳体加强筋6、第二外壳体加强筋7、第三外壳体加强筋8和第四外壳体加强筋10，平台外壳体2上部设置第一高压储气瓶连接板9和第二高压储气瓶连接板11，平台外壳体2通过第一高压储气瓶连接板9和第二高压储气瓶连接板11与第一高压储气瓶3相连，第一高压储气瓶3下端连接第一高压导气管4，第一高压导气管4下端连接平台基座16内部，平台外壳体2通过第一高压储气瓶连接板9和第二高压储气瓶连接板11与第二高压储气瓶12相连，第二高压储气瓶12下端连接第二高压导气管13，第二高压导气管13下端连接平台基座16内部，平台外壳体2下部设置第一桩腿连接件5和第二桩腿连接件21，平台外壳体2通过第一桩腿连接件5与第一桩腿14连接，平台外壳体2通过第二桩腿连接件21与第二桩腿19连接，平台外壳体2的内部设置平台外壳体内腔34，平台外壳体内腔34底部设置高压发射气腔36，高压发射气腔36上方设置高压发射滑块35，高压发射滑块35上方放置水下运载器推进器30，水下运载器推进器30上方连接水下运载器动力舱28，水下运载器动力舱28外部设置水下运载器艉舵29，水下运载器动力舱28上方连接水下运载器主壳体27，水下运载器主壳体27内部为水下运载器内腔26，水下运载器主壳体27前端与水下运载器盖25连接，水下运载器内腔26底部放置弹体推进器31，弹体推进器31上方连接弹体主体32。

图4中，平台外壳体2下部设置第一桩腿连接件5和第二桩腿连接件21，平台外壳体2通过第一桩腿连接件5与第一桩腿14连接，平台外壳体2通过第二桩腿连接件21与第二桩腿19连接，平台外壳体2的内部设置平台外壳体内腔34，平台外壳体内腔34底部设置高压发射气腔36，高压发射气腔36上方设置高压发射滑块35，高压发射滑块35上方放置水下运载器推进器30，水下运载器推进器30上方连接水下运载器动力舱28，水下运载器动力舱28外部设置水下运载器艉舵29，平台外壳体2的下部与平台基座16连接，平台基座16下方连接脐带缆18，脐带缆18为整个系统提供电力、高压气体及控制信号，平台基座16下方中心处设置一根螺旋钻杆17，平台基座16内部中心处设置防水电机41，所述螺旋钻杆17的上部连接穿过平台基座16底部与防水电机41相连，防水电机41两侧分别设置第一高压气泵37和第二高压气泵39，第一高压气泵37上方连接第一高压导气管4，第一高压导气管4在靠近第一高压气泵37的下端位置连接第一发射气管38，第一发射气管38另一端贯穿平台基座16上部并与高压发射气腔36连通，第二高压气泵39上方连接第二高压导气管13，第二高压导气管13在靠近第二高压气泵39的下端位置连接第二高压气管40，第二高压气管40另一端贯穿平台基座16上部并与高压发射气腔36连通。

图5中，平台外壳体2下部设置第一桩腿连接件5和第三桩腿连接件42，平台外壳体2通过第一桩腿连接件5与第一桩腿14连接，平台外壳体2通过第三桩腿连接件42与第三桩腿22连接，第三桩腿22末端与第三桩脚23相连，平台外壳体2的下部与平台基座16连接，平台基座16下方连接脐带缆18，脐带缆18为整个系统提供电力、高压气体及控制信号，平台基座16下方中心处设置一根螺旋钻杆17，平台基座16两侧分别连接第一高压导气管4和第二高压导气管13。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种冰下破冰发射装置，其特征在于：包括弹体发射平台和水下运载器；所述的弹体发射平台包括平台外壳体(2)；所述的平台外壳体(2)整体安装在平台基座(16)上，平台外壳体(2)外侧上部设有高压储气瓶，平台外壳体(2)外侧下部设有桩腿，在平台外壳体(2)上端设有平台外壳盖(1)，在平台外壳体内腔(34)中设有高压发射滑块(35)和高压发射气腔(36)；所述的平台外壳盖(1)在平台外壳体(2)内部压强大于外部压强时开启；所述的高压发射气腔(36)安装在平台外壳体内腔(34)底部；所述的高压发射滑块(35)设置在高压发射气腔(36)上方；所述的平台基座(16)底面下方设有螺旋钻杆(17)，在平台基座(16)内部设有防水电机(41)和高压气泵；所述的高压储气瓶通过高压导气管与平台基座(16)内部的高压气泵连接，在高压导气管靠近高压气泵的下端位置连接有发射气管，发射气管另一端贯穿平台基座(16)上部并与高压发射气腔(36)连通；所述的螺旋钻杆(17)上端穿过平台基座(16)底面并与防水电机(41)连接；所述的水下运载器设置在平台外壳体(2)内部，位于高压发射滑块(35)上方；所述的水下运载器前端安装有破冰弹(24)，在水下运载器内部装填有目标弹体。

2.根据权利要求1所述的一种冰下破冰发射装置，其特征在于：所述的高压发射滑块(35)的直径小于平台外壳体内腔(34)，并能沿平台外壳体内腔(34)滑动，高压发射滑块(35)与平台外壳体内腔(34)之间的间隙能允许部分高压气体流出。

3.根据权利要求1或2所述的一种冰下破冰发射装置，其特征在于：所述的水下运载器包括水下运载器主壳体(27)；所述的水下运载器主壳体(27)前端设有水下运载器盖(25)，水下运载器主壳体(27)后端与水下运载器动力舱(28)连接；所述的目标弹体设置在水下运载器主壳体内腔(26)中；所述的破冰弹(24)安装在水下运载器盖(25)前端；所述的水下运载器盖(25)与水下运载器主壳体(27)之间连接处拉伸强度较低，在受内部向上冲击时能迅速断裂；所述的水下运载器动力舱(28)外部设有水下运载器艉舵(29)，水下运载器动力舱(28)后部安装有水下运载器推进器(30)。

4.根据权利要求1或2所述的一种冰下破冰发射装置，其特征在于：所述的平台基座(16)下方偏离中心处连接有脐带缆(18)，通过脐带缆(18)为整个系统提供电力、高压气体及控制信号。

5.根据权利要求3所述的一种冰下破冰发射装置，其特征在于：所述的平台基座(16)下方偏离中心处连接有脐带缆(18)，通过脐带缆(18)为整个系统提供电力、高压气体及控制信号。

6.基于权利要求1所述的一种冰下破冰发射装置的一种冰下破冰发射方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：冰下破冰发射装置准备阶段；采用潜器将冰下破冰发射装置运输至水深和地形适宜的冰区海底，然后张开桩腿，启动螺旋钻杆(17)，将冰下破冰发射装置固定在冰区海底；通过高压气泵为高压储气瓶加压，加压完成后关闭高压气泵；

步骤2：水下运载器出射阶段；打开高压储气瓶，用高压气体将水下运载器从平台外壳盖(1)推出平台外壳体内腔(34)，当水下运载器完全脱离平台外壳体内腔(34)后，启动水下运载器推进器(30)；

步骤3：水下运载器破冰出水阶段；当水下运载器推进器上浮至一定深度时，发射破冰弹(24)，破冰弹(24)在高速上浮至距离冰面一定距离时爆炸，水下运载器从破冰弹(24)爆炸后产生的冰窟处射出；

步骤4：弹体出射阶段：在水下运载器射出水面一定高度时，将目标弹体从水下运载器中射出。

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