CN115476963A - 一种船载水下破障装备及破障方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船载水下破障装备及破障方法，属于水下破障领域，发射装置将电极发射至水下障碍物，电容放电装置用于在电极发射至水下障碍物后，向电极传输高压电，并通过电极在液体中放电，高压电能将液体介质击穿，短时间产生高温高压，并伴随大量能量和冲击波，同时船体外壳会残余大量电荷，能够主动击破船只航进过程中的障碍物，电晕靠近船只的水中生物。本发明利用高压电脉冲基于液电效应将电能转化为内能、机械能，能够灵活实施水下破障作业，且同时能够满足船只在航进过程驱逐水中生物和破坏水中潜在威胁物体。

Description

一种船载水下破障装备及破障方法

技术领域

本发明涉及水下破障领域，特别是涉及一种船载水下破障装备及破障方法。

背景技术

随着现代化技术的高速发展以及水上经济、战略意义的提升，水下破障技术得到广泛重视。水下障碍物具有种类多样、坚硬等特点，但由于水的侵蚀，其质地一般较松散。同时，根据液电效应，电爆破技术装备在液体(尤其是海水中)能够发挥最大效用。传统船只在航行过程存在被水中大型生物冲撞和撞到水中大型障碍物的风险。因此，亟需寻求一种布置在船体的破障装备，该装备能够灵活实施水下破障作业，且同时能够满足船只在航进过程驱逐水中生物和破坏水中潜在威胁物体。

发明内容

本发明的目的是提供一种船载水下破障装备及破障方法，以能够灵活实施水下破障作业，且同时能够满足船只在航进过程驱逐水中生物和破坏水中潜在威胁物体。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种船载水下破障装备，所述装备包括：电容放电装置、发射装置和多个电极；

电容放电装置、发射装置和多个电极均搭载在船体上；

发射装置分别与多个电极连接，所述发射装置用于将电极发射至水下障碍物；

电容放电装置分别与多个电极连接，所述电容放电装置用于在电极发射至水下障碍物后，向电极传输高压电，并通过电极在液体中放电，从而对水下障碍物进行爆破或驱逐。

可选的，所述电容放电装置包括：交流电源、电容器、升压整流器和放电开关；

升压整流器分别与交流电源和电容器连接，所述升压整流器用于将交流电源的交流电升压并转换为直频高压电，并将直频高压电输送至电容器进行储存；

电容器通过放电开关与多个电极连接；所述电容器用于在储存的直频高压电的能量达到放电开关运行能量阈值时全部输出并导通放电开关，将储存的电能传输至电极进行释放。

可选的，所述升压整流器将220V或380V交流电升压并转换为15kV直频高压电。

可选的，所述发射装置包括：无线遥控接收系统、控制开关、至少一个弹射器和至少一个伸缩器；

弹射器和伸缩器的总数量与电极的数量相等；

无线遥控接收系统与控制开关连接，所述无线遥控接收系统用于远程接收触发信号，并将触发信号传输至控制开关；

控制开关分别与每个弹射器和每个伸缩器连接，一个弹射器与一个电极对应连接，一个伸缩器与一个电极对应连接；所述控制开关用于在接收到触发信号后，控制弹射器将电极发射到水下障碍物上，对水下障碍物进行爆破，和/或控制伸缩器将电极传送至目标位置，对水中生物进行驱逐。

可选的，所述发射装置还包括：电源；

所述电源与无线遥控接收系统连接。

可选的，所述电极的尖端设置有爪形挂钩；

所述爪形挂钩用于将电极固定在水下障碍物上。

一种船载水下破障方法，所述方法应用于前述的船载水下破障装备，所述方法包括：

测定水下障碍物与船体的实际距离；

根据所述实际距离，控制所述船载水下破障装备中的电极发射至水下障碍物；

开启所述船载水下破障装备中的电容放电装置，并通过电极在液体中放电；

重复进行“开启所述船载水下破障装备中的电容放电装置，并通过电极在液体中放电”，直至完成对水下障碍物的爆破或驱逐。

可选的，根据所述实际距离，控制所述船载水下破障装备中的电极发射至水下障碍物，具体包括：

根据所述实际距离，利用激光制导将所述船载水下破障装备中的电极发射至水下障碍物。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种船载水下破障装备及破障方法，发射装置将电极发射至水下障碍物，电容放电装置用于在电极发射至水下障碍物后，向电极传输高压电，并通过电极在液体中放电，高压电能将液体介质击穿，短时间产生高温高压，并伴随大量能量和冲击波，同时船体外壳会残余大量电荷，能够主动击破船只航进过程中的障碍物，电晕靠近船只的水中生物。本发明利用高压电脉冲基于液电效应将电能转化为内能、机械能，能够灵活实施水下破障作业，且同时能够满足船只在航进过程驱逐水中生物和破坏水中潜在威胁物体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的船载水下破障装备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的船载水下破障装备与船体的位置示意图；

图3为本发明实施例提供的发射装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的船载水下破障方法的流程图。

符号说明：1-交流电源，2-放电开关，3-升压整流器，4-电容器，5-电缆，6-电极，7-电源，8-船体，9-无线遥控接收系统，10-控制开关，11-弹射器，12-伸缩器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种船载水下破障装备及破障方法，以能够灵活实施水下破障作业，且同时能够满足船只在航进过程驱逐水中生物和破坏水中潜在威胁物体。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本发明实施例提供了一种船载水下破障装备，包括：电容放电装置、发射装置和多个电极6。电容放电装置、发射装置和多个电极6均搭载在船体8上。发射装置分别与多个电极6连接，发射装置用于将电极6发射至水下障碍物。电容放电装置分别与多个电极6连接，电容放电装置用于在电极6发射至水下障碍物后，向电极6传输高压电，并通过电极6在液体中放电，从而对水下障碍物进行爆破或驱逐。

高压电通过电极6在液体中放电，根据液电效应，即在液体中放电会对周围介质产生破坏力。液电效应的作用原理按时间可以划分为产生先导击穿、形成放电通道和气泡脉动三个过程。高压电能将液体介质击穿，短时间产生高温高压，并伴随大量能量和冲击波，同时船体8外壳会残余大量电荷，能够主动击破船舶航进过程中的障碍物，电晕靠近船舶的水中生物。

本发明采用电爆破技术作为船只水下破障的一种手段，由于电爆破过程不产生有毒有害气体，绿色环保。同时，船体8在水中航行时，液体放电介质能够容易获得，由于传统水下破障手段会污染环境，且人工操作存在安全隐患，电爆破水下破障相比较而言具备优势。

实施例2

参照图1，本发明实施例提供了一种更具体的船载水下破障装备，包括：交流电源1、电容器4、升压整流器3、放电开关2、发射装置和多个电极6。

升压整流器3分别与交流电源1和电容器4连接，升压整流器3用于将交流电源1的交流电升压并转换为直频高压电，并将直频高压电输送至电容器4进行储存。电容器4通过放电开关2与多个电极6连接。电容器4用于在储存的直频高压电的能量达到放电开关运行能量阈值时全部输出并导通放电开关2，将储存的电能传输至电极6进行释放。发射装置和多个电极6的位置关系、连接关系和功能请详见实施例1。

交流电源1对电容器4充电，经过长时间低压储存，并通过短时间高压释放从而达到击穿电压，激发放电开关2，电容器4中储存的全部能量短时间内(100ms-10ns)通过电极6释放。利用高压电脉冲基于液电效应将电能转化为内能、机械能，电能击穿放电通道产生高温、高压、爆炸、电磁场和冲击波。高温、高压、冲击波能够清楚船体8航行过程障碍物。爆炸产生的强闪光、强声音以及电磁场能够驱逐船体8行驶过程中具有潜在威胁的水中生物。

升压整流器3通过电缆5与电容器4连接，电容器4通过电缆5与放电开关2连接，放电开关2通过电缆5与电极6连接，电缆5的一端与电极6通过压接的方式连接。电缆5为40kV直流高压同轴带屏蔽电缆，电极6为高压不锈钢电极6。

参照图2，在使用船载水下破障装备时，首先，控制多个电极6从船体8探出合适高度，使得多个电极6的放电效用范围能够覆盖目标物体。

一般交流电源1为电容器4充电的电压为220V或380V，所以，升压整流器3可以将220V或380V交流电升压并转换为15kV直频高压电。

其中，如图3所示，发射装置包括：无线遥控接收系统9、控制开关10、至少一个弹射器11和至少一个伸缩器12。弹射器11和伸缩器12的总数量与电极6的数量相等。无线遥控接收系统9与控制开关10连接，无线遥控接收系统9用于远程接收触发信号，并将触发信号传输至控制开关10。控制开关10分别与每个弹射器11和每个伸缩器12连接，一个弹射器11与一个电极6对应连接，一个伸缩器12与一个电极6对应连接；控制开关10用于在接收到触发信号后，控制弹射器11将电极6发射到水下障碍物上，对水下障碍物进行爆破，和/或控制伸缩器12将电极6传送至目标位置，对水中生物进行驱逐。

弹射器11能够发射电极6至30-100m处，高电能瞬间被释放在高压电极6两尖端间的水中，使水气化、膨胀而产生高温、高压、爆炸，主要对障碍物进行爆破。伸缩器12能够传送电极6至0-30米处，放电产生磁场、电场和静电保护层，主要驱逐水中大型生物。

发射装置还包括：电源7。电源7与无线遥控接收系统9连接。该电源7也为交流电源1，为发射装置提供能量。

为使电极6能够更容易固定于水下障碍物的着力点，电极6的尖端设置有爪形挂钩。

与传统水下破障装备相比，具有以下优势：

1)电爆破装置依靠电能作用，属于机电设备，在存储和运输过程中不存在安全隐患。

2)可重复多次放电，最大放电能量可达675KJ，能量可分级调控、作用范围大、能耗小、成本低、受水下环境影响小、适合各种爆破作业条件。

3)水中电爆破破障作业不释放化学物质，对水中生物伤害低，具有环保的特点。

4)可实现远程操作控制，能够保障放电过程中船只人员的安全。

实施例3

如图4所示，利用实施例1或实施例2提供的船载水下破障装备进行船载水下破障方法的具体步骤如下：

步骤S1，测定水下障碍物与船体8的实际距离。

激光测定障碍物到船体8的实际距离。

步骤S2，根据实际距离，控制船载水下破障装备中的电极6发射至水下障碍物。

利用激光制导将船载水下破障装备中的电极6发射至水下障碍物。

步骤S2可由实施例1中的发射装置执行，也可由实施例2中的发射装置执行，并且实施例2中的发射装置可以由弹射器11和/或伸缩器12发射电极6。

步骤S3，开启船载水下破障装备中的电容放电装置，并通过电极6在液体中放电。

步骤S3可由实施例1中的电容放电装置执行，也可由实施例2中的交流电源1、电容器4、升压整流器3和放电开关2执行，开启交流电源1，向储能电容器4充电；电容器4电流经过升压整流器3由220V或380V整合到15kV高压电；打开放电开关2，使电极6释放电容器4储存的电能。

步骤S4，重复步骤S3，直至完成对水下障碍物的爆破或驱逐。

执行多次水下电爆破作业，直至水下障碍物爆破效果达到预期的要求，完成水下破障作业。

本发明实施例的一种船载水下破障作业方法，具有功能性强、安全性高和能量消耗低的优势。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种船载水下破障装备，其特征在于，所述装备包括：电容放电装置、发射装置和多个电极；

电容放电装置、发射装置和多个电极均搭载在船体上；

发射装置分别与多个电极连接，所述发射装置用于将电极发射至水下障碍物；

电容放电装置分别与多个电极连接，所述电容放电装置用于在电极发射至水下障碍物后，向电极传输高压电，并通过电极在液体中放电，从而对水下障碍物进行爆破或驱逐。

2.根据权利要求1所述的船载水下破障装备，其特征在于，所述电容放电装置包括：交流电源、电容器、升压整流器和放电开关；

升压整流器分别与交流电源和电容器连接，所述升压整流器用于将交流电源的交流电升压并转换为直频高压电，并将直频高压电输送至电容器进行储存；

电容器通过放电开关与多个电极连接；所述电容器用于在储存的直频高压电的能量达到放电开关运行能量阈值时全部输出并导通放电开关，将储存的电能传输至电极进行释放。

3.根据权利要求2所述的船载水下破障装备，其特征在于，所述升压整流器将220V或380V交流电升压并转换为15kV直频高压电。

4.根据权利要求1所述的船载水下破障装备，其特征在于，所述发射装置包括：无线遥控接收系统、控制开关、至少一个弹射器和至少一个伸缩器；

弹射器和伸缩器的总数量与电极的数量相等；

无线遥控接收系统与控制开关连接，所述无线遥控接收系统用于远程接收触发信号，并将触发信号传输至控制开关；

控制开关分别与每个弹射器和每个伸缩器连接，一个弹射器与一个电极对应连接，一个伸缩器与一个电极对应连接；所述控制开关用于在接收到触发信号后，控制弹射器将电极发射到水下障碍物上，对水下障碍物进行爆破，和/或控制伸缩器将电极传送至目标位置，对水中生物进行驱逐。

5.根据权利要求4所述的船载水下破障装备，其特征在于，所述发射装置还包括：电源；

所述电源与无线遥控接收系统连接。

6.根据权利要求1所述的船载水下破障装备，其特征在于，所述电极的尖端设置有爪形挂钩；

所述爪形挂钩用于将电极固定在水下障碍物上。

7.一种船载水下破障方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-6任一项所述的船载水下破障装备，所述方法包括：

测定水下障碍物与船体的实际距离；

根据所述实际距离，控制所述船载水下破障装备中的电极发射至水下障碍物；

开启所述船载水下破障装备中的电容放电装置，并通过电极在液体中放电；

重复进行“开启所述船载水下破障装备中的电容放电装置，并通过电极在液体中放电”，直至完成对水下障碍物的爆破或驱逐。

8.根据权利要求7所述的船载水下破障方法，其特征在于，根据所述实际距离，控制所述船载水下破障装备中的电极发射至水下障碍物，具体包括：

根据所述实际距离，利用激光制导将所述船载水下破障装备中的电极发射至水下障碍物。

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