CN1775623A - 光电双通道自动了望跟随半潜器 - Google Patents

Abstract

光电双通道自动了望跟随半潜器属于船舶工程技术领域。包括壳体，垂直和水平尾翼，可逆转螺旋桨，顶架，连接管，声纳舱，通气管，动力系统，垂直和水平尾翼执行器，光电潜望窗，信号处理加密和解密机，发射和接收换能器基阵，水压传感器，控制系统，压气机，压气瓶，急吹阀，压载水舱，注水系统，注水阀。该半潜器既可全潜于水下隐蔽，又可仅露出潜望窗进行探测，它将探测的图像信号经加密后以水声无线信号传输到水下母艇。水下母艇发出的加密控制指令，以水声数字通信的数据传输形式传送到半潜器，经解密后指挥半潜器工作。经过加密处理的水声无线信号不致被敌人修改、破译、截获或利用，在军用和民用各种场合都能获得广泛的应用。

Description

光电双通道自动了望跟随半潜器

技术领域

本发明涉及一种潜水器，尤其是一种本体既可潜于水下仅露出潜望窗进行探测，又可全部潜入水下隐蔽的光电双通道自动了望跟随半潜器，属于船舶工程技术领域内的水下监测控制船艇范畴。

背景技术

目前使用的潜水器需要上升到接近水面时伸出潜望镜，才能探测海面四周的情况，容易暴露本身目标；有的潜水器借助所拖曳的浮在海面的探测浮标，再通过电缆将测得的信息传输到潜水器，本身容易被敌人发现并摧毁，也容易暴露拖曳它的母潜水器的目标；申请号为02275002.7的“浮标型光电摄像机了望平台”实用新型专利，它把光电摄像机放置在一个非金属流线型浮标上，用牵引绳、电源线、视频电缆、控制电缆将平台及其上面的摄像机与潜艇连接，将视频信号变成数字信号再通过电缆传输到潜艇，它也是本体必须伸出水面的探测器，隐蔽性差，容易被敌人发现并摧毁，容易暴露拖曳它的母潜水器的目标；申请号为200310118440.9的“无高稳定频标的水下GPS定位导航方法及其系统”发明专利，由GPS卫星星座、四个以上GPS浮标、水下导航收发机、数据控制中心、海面无线电通信链路和水声通信链路组成，当位于水下的目标要求定位时，水下导航收发机向GPS浮标发射水声定位信号，浮标将水声定位信号、GPS信号及姿态校准数据用无线电传送到数据控制中心，与差分信号一起处理，计算出水下目标的位置和水声定位信号发射时刻，由水声通讯系统将该位置和时刻数据传到水下导航收发机，进行导航或授时，它仅具有水下物件的GPS定位功能，不能完成水面四周的探测任务。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种光电双通道自动了望跟随半潜器，该半潜器本体潜于海面下，仅露出潜望窗进行探测，在接近敌人时可以完全潜入水下进行隐蔽；不需其它运载器对其拖曳而能自动迁移位置、自由跟随行走；它将水面四周的探测结果经加密后以水声无线信号传输到水下母艇。水下母艇是一种有人操纵的水下运载器。水下母艇发出的加密控制指令，以水声数字通信的数据传输形式传送到半潜器，经解密后指挥半潜器的上浮、下潜状态和行走路径，并保证半潜器处于水下母艇的可控范围，不致迷失。

本发明是通过下述技术方案实现的。本发明包括：壳体，垂直尾翼，可逆转螺旋桨，水平尾翼，顶架，连接管，声纳舱，通气管，动力系统，水平尾翼执行器，垂直尾翼执行器，光电潜望窗，信号处理加密机，发射换能器基阵，水压传感器，接收换能器基阵，信号处理解密机，控制系统，压气机，高压气瓶，急吹阀，压载水舱，通气阀，注水系统，注水阀，通海阀。

声纳舱设置在壳体的艏部，可逆转螺旋桨设置在壳体的艉部。垂直尾翼安装在壳体艉部的底面上，水平尾翼为对称的两件，安装在壳体艉部的两侧。顶架通过连接管垂直固定在壳体的上表面。通气管和光电潜望窗安装在顶架内。发射换能器基阵和接收换能器基阵安装在声纳舱内。动力系统，水平尾翼执行器，垂直尾翼执行器，信号处理加密机，水压传感器，信号处理解密机，控制系统，压气机，高压气瓶，急吹阀，压载水舱，通气阀，注水系统，注水阀，通海阀均安装在壳体内。

通气管与动力系统管连接。动力系统与可逆螺旋桨、压气机和注水系统动力连接，与控制系统电连接。压气机通过高压气瓶、急吹阀与压载水舱管连接，注水系统通过注水阀与压载水舱管连接。压载水舱通过通海阀与大海相通；通过通气阀与大气相通。

光电潜望窗经穿过连接管的导线与信号处理加密机电连接。信号处理加密机再与发射换能器基阵、控制系统电连接。接收换能器基阵与信号处理解密机电连接，信号处理解密机再与控制系统电连接。控制系统分别与水平尾翼执行器、垂直尾翼执行器电连接，水平尾翼执行器与水平尾翼机械连接，垂直尾翼执行器与垂直尾翼机械连接。动力系统由柴油机、发电机、蓄电池、电动机组成，柴油机与发电机动力连接，发电机分别与蓄电池、电动机电连接，蓄电池与电动机电连接。

当顶架露出水面时，顶架中的通气管，吸入新鲜空气传输到动力系统，动力系统燃烧排放的废气也经通气管排入大气，此时柴油机工作，发电机驱动电动机；当半潜器潜入水中不能进气致使柴油机不工作时，由蓄电池驱动电动机。动力系统在控制系统的控制下工作，驱动可逆转螺旋桨，推动半潜器前进和后退；驱动压气机和注水系统，使半潜器上浮或下潜，控制器驱动水平尾翼执行器和垂直尾翼执行器，确定半潜器的上下和左右运动方向。

光电潜望窗是具有普通光学和红外线两个观察通道的潜望镜，能够完成常规和夜间的观察任务。光电潜望窗获取的图像以数字信号传输到信号处理加密机，经过调制、功放处理和加密后，再由发射换能器基阵向水下母艇发送。加密后的信号使得敌人无法破译和利用，保证了半潜器和母艇的安全。水下母艇发出的加密控制指令，以水声数字通信的数据传输形式进行传送，传来的信号通过该半潜器的接收换能基阵，进入信号处理解密机，最终到达半潜器的控制系统，指挥半潜器的上浮、下潜状态和行走路径，并保证半潜器处于水下母艇的可控范围，不致迷失。

当该半潜器需要下潜时，与压载水舱相通的通气阀和通海阀全部打开，电动机拖动注水系统，注水系统通过注水阀向压载水舱注水。当半潜器需要快速上浮时，关闭注水阀和通气阀，打开通海阀和急吹阀，电动机拖动压气机对高压气瓶充气，使高压气瓶放出高压气体，挤出压载水舱内的海水。水深传感器发出的信号在半潜器保持潜水状态时，为水平尾翼的动作提供潜深微调的信息。

本发明的有益效果是，该半潜器本体潜于海面下，仅露出潜望窗进行探测，在接近敌人时可以完全潜入水下进行躲藏，隐蔽性好；不需其它运载器对其拖曳而能自动迁移位置，也不需卷收电缆的繁琐操作；探测结果以水声无线信号传输到其它水下运载器，不借助电缆就能完成传输任务，具有很大的灵活性，保证了与之通讯的其它水下运载器的隐蔽性，半潜器和母艇之间的信号传递均经过加密处理，不致被敌人修改、破译、截获或利用。在军用和民用各种场合都能获得广泛的应用，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明半潜器外型结构示意图。

图2是本发明半潜器结构原理框图。

图3是本发明半潜器动力系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的描述。

如图1、图2、图3所示，本发明包括壳体1、垂直尾翼2、可逆转螺旋桨3、水平尾翼4、顶架5、连接管6、声纳舱7、通气管8、动力系统9、水平尾翼执行器10、垂直尾翼执行器11、光电潜望窗12、信号处理加密机13、发射换能器基阵14、水压传感器15、接收换能器基阵16、信号处理解密机17、控制系统18、压气机19、高压气瓶20、急吹阀21、压载水舱22、通气阀23、注水系统24、注水阀25、通海阀26。

声纳舱7设置在壳体1的艏部，可逆转螺旋桨3设置在壳体1的艉部。垂直尾翼2固定在壳体1艉部的底面上，水平尾翼4为对称的两件，安装在壳体1艉部的两侧。顶架5通过连接管6垂直固定在壳体1的上表面。通气管8和光电潜望窗12安装在顶架5内。发射换能器基阵14和接收换能器基阵16安装在声纳舱7内。动力系统9，水平尾翼执行器10，垂直尾翼执行器11，信号处理加密机13，水压传感器15，信号处理解密机17，控制系统18，压气机19，高压气瓶20，急吹阀21，压载水舱22，通气阀23，注水系统24，注水阀25，通海阀26全安装在壳体1内。

通气管8与动力系统9管连接。动力系统9与可逆螺旋桨3、压气机19和注水系统24动力连接。压气机19通过高压气瓶20、急吹阀21与压载水舱22管连接。注水系统24通过注水阀25与压载水舱22管连接。压载水舱22通过通海阀26与大海相通；压载水舱22通过通气阀23与大气相通。

控制系统18的3个输出端分别与动力系统9、水平尾翼执行器10、垂直尾翼执行器11的输入端电连接。控制系统18的3个输入端分别与信号处理加密机13、水压传感器15、信号处理解密机17的输出端电连接。

光电潜望窗12的信号输出端经穿过连接管6的导线与信号处理加密机13的输入端电连接。信号处理加密机13的另一个输出端与发射换能器基阵14的输入端电连接。接收换能器基阵16的输出端与信号处理解密机17的输入端电连接。水平尾翼执行器10与水平尾翼4机械连接；垂直尾翼执行器11与垂直尾翼2机械连接。动力系统9由柴油机27、发电机28、蓄电池29、电动机30组成，柴油机27与发电机28动力连接，发电机28分别与蓄电池29、电动机30电连接，蓄电池29与电动机30电连接。

当顶架5露出水面时，顶架5中的通气管8，吸入新鲜空气传输到动力系统9，动力系统9燃烧排放的废气也经通气管8排入大气，此时柴油机27工作，发电机28驱动电动机30；当半潜器潜入水中不能进气致使柴油机27不工作时，由蓄电池29驱动电动机30。动力系统9在控制系统18的控制下工作，驱动可逆转螺旋桨3，推动半潜器前进和后退；驱动压气机19和注水系统24，使半潜器上浮或下潜，控制系统18驱动水平尾翼执行器10和垂直尾翼执行器11，确定半潜器的上下和左右运动方向。

光电潜望窗12具有普通光学和红外线两个观察通道，能够完成常规和夜间的观察任务。光电潜望窗12获取的图像数字信号传输到信号处理加密机13，经调制、功放处理和加密后，再经发射换能器基阵14向水下母艇发送。该图像信号最大传输距离为10千米，灰度16级，带宽五千赫兹，以每32秒一幅320×200像素的图像速率传输，加密后的信号使得敌人无法破译和利用，保证了该半潜器和母艇的安全。水下母艇发出的加密控制指令，以水声数字通信的数据传输形式向半潜器传送，工作频率5-8KHz，带宽3KHz。该半潜器的接收换能器基阵16可以接收传来的信号，再送入信号处理解密机17，最终到达控制系统18，指挥半潜器的上浮、下潜状态和行走路径，并保证半潜器处于水下母艇的可控范围，不致迷失。接收换能器基阵16与发射换能器基阵14也可以是合置成一体的接收—发射双功能阵列。

当半潜器接收到母艇的指令开始下潜时，通气阀23和通海阀26全部打开，电动机30拖动注水系统24，通过注水阀25向压载水舱22注水。当半潜器需要快速上浮时，关闭注水阀25和通气阀23，打开通海阀26和急吹阀21，电动机30拖动压气机19对高压气瓶20充气，使高压气瓶20放出高压气体，挤出压载水舱22内的海水。

在半潜器保持潜水状态时，水压传感器15发出的信号，为水平尾翼4的动作提供潜深微调的信息。

Claims (5)

1.一种光电双通道自动了望跟随半潜器，包括壳体(1)、垂直尾翼(2)、可逆转螺旋桨(3)、水平尾翼(4)、顶架(5)、连接管(6)、通气管(8)、动力系统(9)、水平尾翼执行器(10)、垂直尾翼执行器(11)、水压传感器(15)、接收换能器基阵(16)、控制系统(18)、压气机(19)、高压气瓶(20)、急吹阀(21)、压载水舱(22)、通气阀(23)、注水系统(24)、注水阀(25)、通海阀(26)，其特征在于还包括声纳舱(7)、光电潜望窗(12)、信号处理加密机(13)、发射换能器基阵(14)、信号处理解密机(17)，该半潜器本体潜于海面下，全天候由光电潜望窗(12)露出水面进行探测，又可全部潜入水下隐蔽；光电潜望窗(12)具有普通光学和红外线两个观察通道，能够完成常规和夜间的观察任务，探测的信号和母艇发出的控制信号均需经过加密处理，声纳舱(7)设置在壳体(1)的艏部，可逆转螺旋桨(3)设置在壳体(1)的艉部，垂直尾翼(2)固定在壳体(1)艉部的底面上，水平尾翼(4)为对称的两件，安装在壳体(1)艉部的两侧，顶架(5)通过连接管(6)垂直固定在壳体(1)的上表面，通气管(8)和光电潜望窗(12)安装在顶架(5)内，发射换能器基阵(14)和接收换能器基阵(16)安装在声纳舱(7)内，动力系统(9)、水平尾翼执行器(10)、垂直尾翼执行器(11)、信号处理加密机(13)、水压传感器(15)、信号处理解密机(17)、控制系统(18)、压气机(19)、高压气瓶(20)、急吹阀(21)、压载水舱(22)、通气阀(23)、注水系统(24)、注水阀(25)、通海阀(26)全安装在壳体(1)内，通气管(8)与动力系统(9)管连接，动力系统(9)与可逆螺旋桨(3)、压气机(19)和注水系统(24)动力连接，压气机(19)通过高压气瓶(20)、急吹阀(21)与压载水舱(22)管连接，注水系统(24)通过注水阀(25)与压载水舱(22)管连接，压载水舱(22)通过通海阀(26)与大海相通；通过通气阀(23)与大气相通，控制系统(18)的3个输出端分别与动力系统(9)、水平尾翼执行器(10)、垂直尾翼执行器(11)的输入端电连接；控制系统(18)的3个输入端分别与信号处理加密机(13)、水压传感器(15)、信号处理解密机(17)的输出端电连接，光电潜望窗(12)的信号输出端与信号处理加密机(13)的输入端电连接，信号处理加密机(13)的另一个输出端与发射换能器基阵(14)的输入端电连接，接收换能器基阵(16)的输出端与信号处理解密机(17)的输入端电连接，水平尾翼执行器(10)与水平尾翼(4)机械连接；垂直尾翼执行器(11)与垂直尾翼(2)机械连接。

2.根据权利要求1所述的光电双通道自动了望跟随半潜器，其特征是所述的动力系统(9)包括柴油机(27)、发电机(28)、蓄电池(29)、电动机(30)，柴油机(27)与发电机(28)动力连接，发电机(28)分别与蓄电池(29)、电动机(30)电连接，蓄电池(29)与电动机(30)电连接。

3.根据权利要求1所述的光电双通道自动了望跟随半潜器，其特征是所述的光电潜望窗(12)探测到的图像信号的最大传输距离为10千米，灰度16级，带宽五千赫兹，以每32秒一幅320×200像素的图像速率传输。

4.根据权利要求1所述的光电双通道自动了望跟随半潜器，其特征是所述的水下母艇发出的加密控制指令，以水声数字通信的数据传输形式向半潜器传送，经加密后指挥半潜器工作，其工作频率5-8KHz，带宽3KHz。

5.根据权利要求1所述的光电双通道自动了望跟随半潜器，其特征是所述的接收换能器基阵(16)与发射换能器基阵(14)可以是合置成一体的接收—发射双功能阵列。

Images