CN117471571A - 一种水下磁电探测装置 - Google Patents

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张学斌
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包忠
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Abstract

本发明涉及目标探测装备技术领域，特别是涉及一种水下磁电探测装置。包括：承重锚块的中间部位设置有U型开口，且承重锚块的两侧底部设置有通孔；探测载荷舱安装于承重锚块的U型开口内；回收浮筒安装于承重锚块的U型开口顶部倒角形成的V型开口处；释放索的一端安装于承重锚块的通孔内；两个水声释放器的一端分别与释放索的另一端连接，且两个水声释放器的另一端分别与锁紧缆的两端连接；释放索、两个水声释放器、锁紧缆之间形成环状串联结构，环状串联结构用于将承重锚块和回收浮筒固定锁紧。本发明对现有的水中目标的物理特征进行了多信号融合分析，建立了新型的水中目标探测装置，增强了水中目标的探测手段。

Description

一种水下磁电探测装置
技术领域
本发明涉及目标探测装备技术领域，特别是涉及一种水下磁电探测装置。
背景技术
随着舰船技术和隐身技术的发展，先进的水下航行体在航行的过程中产生的噪音越来越接近海洋的背景噪声，基于非声手段的目标探测与识别技术越来越受重视。传统的基于声、磁、电等物理场的单一探测手段或者联合探测方法已经越来越来难对目标进行识别、跟踪和定位。因此，目前亟需一种能够在复杂海洋环境背景下，基于声、磁、电等物理场联合探测目标多物理场特征信号的装置或系统，通过长期监测海洋环境的物理场和目标信号，融合分析多物理场特征，实现目标探测与识别。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水下磁电探测装置，能够在复杂海洋环境背景下，基于声、磁、电等物理场联合探测目标多物理场特征信号的装置或系统，通过长期监测海洋环境的物理场和目标信号，融合分析多物理场特征，实现目标探测与识别。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种水下磁电探测装置，包括：
承重锚块，其中间部位设置有U型开口，且所述承重锚块的两侧底部设置有通孔；
探测载荷舱，其安装于所述承重锚块的U型开口内；
回收浮筒，其安装于所述承重锚块的U型开口顶部倒角形成的V型开口处；
释放索，其一端安装于所述承重锚块的通孔内；
两个水声释放器，其一端分别与所述释放索的另一端连接，且两个所述水声释放器的另一端分别与锁紧缆的两端连接；
所述释放索、两个所述水声释放器、锁紧缆之间形成环状串联结构，所述环状串联结构用于将所述承重锚块和回收浮筒固定锁紧。
在本发明的一实施例中，还包括：
甲板释放单元，用于对所述水声释放器进行定位和释放；
至少两个扎箍，其套设在所述探测载荷舱和回收浮筒上。
在本发明的一实施例中，所述探测载荷舱包括：
主体安装管，其两侧分别安装有左电子舱和右电子舱；
电池舱，其安装于所述主体安装管的内部；
电场传感器，两侧的电场传感器分别对称安装于所述主体安装管两侧上端；
所述电池舱分别与所述左电子舱、右电子舱之间采用供电水密电缆及水密接插件连接；
所述左电子舱、右电子舱分别与所述电场传感器之间采用通信水密电缆及水密接插件连接。
在本发明的一实施例中，所述左电子舱和所述右电子舱的结构相同，包括：
电子舱体，其一端嵌入在所述主体安装管内，所述电子舱体的另一端与电子舱盖连接；
水压传感器，其由内而外固定安装于所述电子舱盖上；
安装板，其固定安装于所述电子舱盖上；
所述安装板上集成安装有三轴磁场传感器、三轴姿态传感器、磁总场传感器、控制板、数据采集电路、内记模块。
在本发明的一实施例中，所述承重锚块、探测载荷舱、回收浮筒、锁紧缆、扎箍、水声释放器、释放索、的材料为无磁材料或低磁材料，且表面均涂有绝缘材料。
在本发明的一实施例中，所述回收浮筒的浮力大于所述探测载荷舱和水声释放器总重量的两倍。
在本发明的一实施例中，所述右电子舱、电池舱、左电子舱均为独立的水密结构。
在本发明的一实施例中，所述电子舱盖与所述电子舱体之间通过水密结构连接，以形成水密结构。
在本发明的一实施例中，所述左电子舱内的三轴磁场传感器和三轴姿态传感器的轴系分别为O1X1Y1Z1、O2X2Y2Z2，所述右电子舱内的三轴磁场传感器和三轴姿态传感器的轴系分别为O3X3Y3Z3、O4X4Y4Z4，所述O1X1Y1Z1、O2X2Y2Z2、O3X3Y3Z3、O4X4Y4Z4各自三轴正交，正交度误差小于0.2°；O1X1Y1Z1与O2X2Y2Z2对应轴系相互平行，O3X3Y3Z3与O4X4Y4Z4对应轴系相互平行，平行度误差小于0.5°；O1X1Y1Z1与O4X4Y4Z4对应轴系相互平行，平行度误差小于3°。
如上所述，本发明的一种水下磁电探测装置，具有以下有益效果：
(1)本发明的水下磁电探测装置能够通过测量水下目标磁场信号、电场信号及探测装置自身位置、深度及姿态信息，形成探测并识别水中目标的能力。本发明对现有的水中目标的物理特征进行了多信号融合分析，建立了新型的水中目标探测装置，增强了水中目标的探测手段。
(2)本发明能够在复杂海洋环境背景下，基于声、磁、电等物理场联合探测目标多物理场特征信号的装置或系统，通过长期监测海洋环境的物理场和目标信号，融合分析多物理场特征，实现目标探测与识别。
(3)本发明利用矢量磁场信号、标量磁场信号、电场信号及位置、深度、姿态等信息形成探测并识别水中目标的能力，对新的目标探测机制提供了理论和数据支撑。同时，本装置可根据实际目标特征或海洋环境监测需求，增加目标特征信息测量传感器，进一步提升目标探测与识别能力，满足更多环境要素的监测能力。
附图说明
图1为本申请实施例提供的水下磁电探测装置的结构示意图。
图2为本申请实施例提供的水下磁电探测装置的探测载荷舱的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的水下磁电探测装置的电子设备舱的结构示意图。
图4为本申请实施例提供的水下磁电探测装置的矢量磁传感器、姿态传感器的安装位置要求示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的水下磁电探测装置的结构示意图。本发明提供一种水下磁电探测装置，包括：
承重锚块1，其中间部位设置有U型开口，且所述承重锚块1的两侧底部设置有通孔，所述承重锚块1的重量满足所述水下磁电探测装置稳定，且所述承重锚块1平置于水底；
探测载荷舱2，其安装于所述承重锚块1的U型开口内；
回收浮筒3，其安装于所述承重锚块1的U型开口顶部倒角形成的V型开口处；
释放索8，其一端安装于所述承重锚块1的通孔内；
两个水声释放器7，其一端分别与所述释放索8的另一端连接，且两个所述水声释放器7的另一端分别与锁紧缆4的两端连接；
所述释放索8、两个所述水声释放器7、锁紧缆4之间形成环状串联结构，所述环状串联结构用于将所述承重锚块1和回收浮筒3固定锁紧。
甲板释放单元6，用于对所述水声释放器7进行定位和释放；
至少两个扎箍5，其套设在所述探测载荷舱2和回收浮筒3上。
具体的，一种水下磁电探测装置包括承重锚块1、探测载荷舱2、回收浮筒3、水声释放器7、甲板释放单元6、释放索8、连接承重锚块1与回收浮筒3的锁紧缆4、连接探测载荷舱2与回收浮筒3的扎箍5等组成。承重锚块1、探测载荷舱2、回收浮筒3、水声释放器7、释放索8、锁紧缆4、扎箍5等均由无磁或低磁材料组成，且金属表面均涂镀绝缘油漆，与海水形成良好的绝缘。承重锚块1为探测装置的安装底座，具有较大负浮力，满足探测装置坐底后姿态稳定。承重锚块1底部加工有通孔，孔径满足释放索8无阻碍抽脱。探测载荷舱2安装在承重锚块1中部的U型开口内，U型开口尺寸大于探测载荷舱2安装位置尺寸，探测载荷舱2上浮时易脱离承重锚块1。回收浮筒3放置在承重锚块1的U口顶部倒角形成的V型开口处，承重锚块1下侧的释放索8和回收浮筒3上部的锁紧缆4分别与承重锚块1两侧的两个水声释放器7形成环状串联结构，将承重锚块1与回收浮筒3固定锁紧，回收时，回收浮筒3两端的扎箍5将探测载荷舱2与回收浮筒3固定安装。甲板释放单元6属于干端设备，用于水声释放器7的定位和释放。回收浮筒3浮力大于探测载荷舱2、水声释放器7等设备总重量的2倍，外表面涂镀明亮醒目油漆，便于设备浮出水面后快速发现装置并回收。
请参阅图2，图2为本申请实施例提供的水下磁电探测装置的探测载荷舱的结构示意图。所述探测载荷舱2包括：
主体安装管23，其两侧分别安装有左电子舱25和右电子舱21；
电池舱22，其安装于所述主体安装管23的内部；
电场传感器27，两侧的电场传感器27分别对称安装于所述主体安装管23两侧上端；
所述电池舱22分别与所述左电子舱25、右电子舱21之间采用供电水密电缆24及水密接插件连接；
所述左电子舱25、右电子舱21分别与所述电场传感器27之间采用通信水密电缆26及水密接插件连接。
具体的，所述探测载荷舱2包括主体安装管(非金属)23、左电子舱25、右电子舱21、电池舱22、电场传感器27等组成，左电子舱25、右电子舱21、电池舱22均为独立水密结构，电池舱22与左电子舱25、右电子舱21之间采用供电水密电缆24及水密接插件连接，左电子舱25、右电子舱21与电场传感器27之间采用通信水密电缆26及水密接插件连接。电池舱22安装于主体安装管23内部形成防护，左电子舱25、右电子舱21分别安装在主体安装管23两端，电池舱22为左电子舱25、右电子舱21供电，可根据实际任务需求调整电池舱22大小。电场传感器27对称安装于主体安装管23两侧上端，安装位置附近无遮挡。
请参阅图3，图3为本申请实施例提供的水下磁电探测装置的电子设备舱的结构示意图。所述左电子舱25和所述右电子舱21的结构相同，包括：
电子舱体2510，其一端嵌入在所述主体安装管23内，所述电子舱体2510的另一端与电子舱盖258连接；
水压传感器259，其由内而外固定安装于所述电子舱盖258上；
安装板257，其固定安装于所述电子舱盖258上；
所述安装板257上集成安装有三轴磁场传感器256、三轴姿态传感器255、磁总场传感器251、控制板252、数据采集电路253、内记模块254。
具体的，所述左电子舱25和所述右电子舱21内包括三轴磁场传感器256、三轴姿态传感器255、磁总场传感器251、水压传感器259，及控制板252、数据采集电路253、内记模块254等电气单元及安装结构等组成。三轴磁场传感器256、三轴姿态传感器255、磁总场传感器251、控制板252、数据采集电路253、内记模块254集成安装在安装板257上，要求各传感器之间不相互影响，电气单元对各传感器不产生影响。安装板257固定安装在电子舱盖258上，水压传感器259由内而外安装在电子舱盖258上，电子舱盖258与电子舱体2510通过水密结构连接，形成舱内与舱外的水密结构。
请参阅图4，图4为本申请实施例提供的水下磁电探测装置的矢量磁传感器、姿态传感器的安装位置要求示意图。所述左电子舱25内的三轴磁场传感器256和三轴姿态传感器255的轴系分别为O1X1Y1Z1、O2X2Y2Z2，所述右电子舱21内的三轴磁场传感器256和三轴姿态传感器255的坐标系分别为O3X3Y3Z3、O4X4Y4Z4，所述O1X1Y1Z1、O2X2Y2Z2、O3X3Y3Z3、O4X4Y4Z4各自三轴正交，正交度误差小于0.2°；O1X1Y1Z1与O2X2Y2Z2对应轴系相互平行，O3X3Y3Z3与O4X4Y4Z4对应轴系相互平行，平行度误差小于0.5°；O1X1Y1Z1与O4X4Y4Z4对应轴系相互平行，平行度误差小于3°。
具体的，所述左电子舱25和所述右电子舱21内三轴磁场传感器256及三轴姿态传感器255各自轴系O1X1Y1Z1、O2X2Y2Z2、O3X3Y3Z3、O4X4Y4Z4各自三轴正交，正交度误差小于0.2°，同一舱体内的三轴磁场传感器256及三轴姿态传感器255三轴系O1X1Y1Z1与O2X2Y2Z2、O3X3Y3Z3与O4X4Y4Z4对应轴系相互平行，平行度误差小于0.5°，左右电子舱体25、21内的两个三轴磁场传感器256轴系O1X1Y1Z1与O4X4Y4Z4对应轴系相互平行，平行度误差小于3°。
综上所述，本发明的水下磁电探测装置能够通过测量水下目标磁场信号、电场信号及探测装置自身位置、深度及姿态信息，形成探测并识别水中目标的能力。本发明对现有的水中目标的物理特征进行了多信号融合分析，建立了新型的水中目标探测装置，增强了水中目标的探测手段。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种水下磁电探测装置，其特征在于，包括：
承重锚块(1)，其中间部位设置有U型开口，且所述承重锚块(1)的两侧底部设置有通孔；
探测载荷舱(2)，其安装于所述承重锚块(1)的U型开口内；
回收浮筒(3)，其安装于所述承重锚块(1)的U型开口顶部倒角形成的V型开口处；
释放索(8)，其一端安装于所述承重锚块(1)的通孔内；
两个水声释放器(7)，其一端分别与所述释放索(8)的另一端连接，且两个所述水声释放器(7)的另一端分别与锁紧缆(4)的两端连接；
所述释放索(8)、两个所述水声释放器(7)、锁紧缆(4)之间形成环状串联结构，所述环状串联结构用于将所述承重锚块(1)和回收浮筒(3)固定锁紧。
2.根据权利要求1所述的一种水下磁电探测装置，其特征在于，还包括：
甲板释放单元(6)，用于对所述水声释放器(7)进行定位和释放；
至少两个扎箍(5)，其套设在所述探测载荷舱(2)和回收浮筒(3)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种水下磁电探测装置，其特征在于，所述探测载荷舱(2)包括：
主体安装管(23)，其两侧分别安装有左电子舱(25)和右电子舱(21)；
电池舱(22)，其安装于所述主体安装管(23)的内部；
电场传感器(27)，两侧的电场传感器(27)分别对称安装于所述主体安装管(23)两侧上端；
所述电池舱(22)分别与所述左电子舱(25)、右电子舱(21)之间采用供电水密电缆(24)及水密接插件连接；
所述左电子舱(25)、右电子舱(21)分别与所述电场传感器(27)之间采用通信水密电缆(26)及水密接插件连接。
4.根据权利要求3所述的一种水下磁电探测装置，其特征在于，所述左电子舱(25)和所述右电子舱(21)的结构相同，包括：
电子舱体(2510)，其一端嵌入在所述主体安装管(23)内，所述电子舱体(2510)的另一端与电子舱盖(258)连接；
水压传感器(259)，其由内而外固定安装于所述电子舱盖(258)上；
安装板(257)，其固定安装于所述电子舱盖(258)上；
所述安装板(257)上集成安装有三轴磁场传感器(256)、三轴姿态传感器(255)、磁总场传感器(251)、控制板(252)、数据采集电路(253)、内记模块(254)。
5.根据权利要求2所述的一种水下磁电探测装置，其特征在于：所述承重锚块(1)、探测载荷舱(2)、回收浮筒(3)、锁紧缆(4)、扎箍(5)、水声释放器(7)、释放索(8)、的材料为无磁材料或低磁材料，且表面均涂有绝缘材料。
6.根据权利要求2所述的一种水下磁电探测装置，其特征在于：所述回收浮筒(3)的浮力大于所述探测载荷舱(2)和水声释放器(7)总重量的两倍。
7.根据权利要求3所述的一种水下磁电探测装置，其特征在于：所述右电子舱(21)、电池舱(22)、左电子舱(25)均为独立的水密结构。
8.根据权利要求4所述的一种水下磁电探测装置，其特征在于：所述电子舱盖(258)与所述电子舱体(2510)之间通过水密结构连接，以形成水密结构。
9.根据权利要求4所述的一种水下磁电探测装置，其特征在于：所述左电子舱(25)内的三轴磁场传感器(256)和三轴姿态传感器(255)的轴系分别为O1X1Y1Z1、O2X2Y2Z2，所述右电子舱(21)内的三轴磁场传感器(256)和三轴姿态传感器(255)的轴系分别为O3X3Y3Z3、O4X4Y4Z4，所述O1X1Y1Z1、O2X2Y2Z2、O3X3Y3Z3、O4X4Y4Z4各自三轴正交，正交度误差小于0.2°；O1X1Y1Z1与O2X2Y2Z2对应轴系相互平行，O3X3Y3Z3与O4X4Y4Z4对应轴系相互平行，平行度误差小于0.5°；O1X1Y1Z1与O4X4Y4Z4对应轴系相互平行，平行度误差小于3°。
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