一種用於潛艇的魚雷裝填裝置的製作方法

2023-06-18 05:43:16

專利名稱:一種用於潛艇的魚雷裝填裝置的製作方法
所屬技術領域：
本發明涉及一種用於潛艇的魚雷裝填裝置，並包括從屬的必不可少的結構及系統，並且涉及採用本裝填裝置對潛艇結構及艙室布置的一些影響。
背景技術：
目前，公知的用於潛艇的魚雷裝填裝置構造是由穿透耐壓殼體的發射管、發射管前後蓋及其啟閉裝置、以及一系列用於人工裝填的半自動裝置組成。發射前的準備過程(包括數據讀寫)有時是全手動完成的，有時也可通過自動裝置。但是，發射管穿透耐壓殼體，在幾百米深的水下艇內外的壓差達幾個兆帕，穿透部位若是處理不好很容易透水，並且裝填魚雷時艇與外界的密封亦僅靠發射管外蓋；在向潛艇補充魚雷時，補雷通道也要穿透耐壓殼體，這樣下來耐壓殼體上要有很多穿透部位，既增加結構重量、提高成本、延長建造工期，又留下很多應力集中點、降低安全性；魚雷裝在耐壓殼體內，不易實現與人員、重要設備的隔離，一旦魚雷爆炸後果不堪設想；另外戰鬥情況下裝填時，由於潛艇處於機動中，有人介入的魚雷裝填方式不能保證「安靜」裝填，增加了被敵方聲納截獲的可能性。
裝填時間過長，為了縮短發射間隔及節省艇內空間，在需要裝備較多魚雷的戰術要求下只能增加發射管數，除降低設備利用率外還增大死重。俄式潛艇布局中發射管、魚雷艙佔據艇首寶貴空間，影響了艇首聲納的大型化，直接限制了潛艇偵察能力；美式潛艇發射管後移位於兩舷讓出艇首空間，艇首聲納尺寸較大，但武器距艇上重要部門過近，安全隱患較大。
由於壓差造成的艇體變形，即使是理論上不受深度影響的平衡式發射方式也不能在大深度環境下使用。
海上向潛艇補充魚雷時要面對艦艇搖擺的現實，不能完全避免補充中的魚雷與潛艇補雷通道的磕碰，易受海情影響，不利於遠洋無基地作戰。

發明內容
為了克服上述問題，本發明提供一種魚雷裝填裝置，採用該裝置後還可以提高潛艇乘員的生存能力。
本發明解決現有技術中的技術問題所採用的技術方案是在潛艇非耐壓殼體與耐壓殼體之間設置裝填、發射所用的全部設備，裝填裝置採用旋轉鏈式儲彈方式，由於彈鏈環繞面近似為圓形(取決於潛艇橫斷面)，故專有一套驅動鏈系統實現用小直徑鏈輪驅動彈鏈轉動；將魚雷置於能支持武器貯存期及發射過程中電氣消耗，有固定、解脫裝置，貯存、發射兩用包裝筒中，並將此包裝筒裝入前述裝填設備中；通過光電方式實現與武器(包裝筒)的數據傳輸；發射過程中利用定位套保證包裝筒與發射管、發射動力裝置的緊密牢固連接，並控制專配的閥組，利用發射動力裝置提供的一定動力完成魚雷包裝筒從儲存到待發的轉換動作；當需要向潛艇補充魚雷時，只需打開非耐壓殼體上的補雷艙口，即可直接接觸到裝填裝置，打開彈鏈上的包裝筒夾持器，更換用過的包裝筒即可。
當系統裝同尺寸包裝筒時定位套組可以採用聯動形式，以減少作動部件、簡化檢測裝置。
向潛艇補充武器時，由於包裝筒布置在潛艇耐壓殼外，只須打開非耐壓殼體上的武器補充口，再打開鏈節上的夾持器，即可進行補充，並可在需要時旋轉彈鏈。
定位套的驅動方式可採用適於大深度環境的直線動作動力源，以不增加動穿透點為佳。
另外，包裝筒內的保護氣體最好在海水中有較大的溶解度，以使海水能夠較快地充滿包裝筒，並減少發射暴露。(若魚雷可在低氣壓甚至真空下長期保存，則此項要求可以放棄)本發明的有益效果是艇內可用空間增大，便於安裝大型艇首聲納(當然也可多裝探雷聲納等小功率專用設備)，雖然工作條件仍不及美式潛艇(發射管一側有障礙)，但克服了後者布局中的潛在危險；並且武器系統操作自動化可以減少艇員，連帶地改善生活條件。
由於發射管不再隨著艇殼變形發生彎曲，而剩餘的大直徑動穿透點類似尾部螺旋槳軸的穿透，只要此處處理得好，在採用平衡式發射裝置時發射深度可不再受限。
由於不需要潛艇補雷通道，可以簡化向艇內補彈操作，利於遠洋作戰。
本發明的附帶優點還有可以增大整艇備彈量(耐壓殼體外徑為4.5m(兩層甲板潛艇的典型直徑)，包裝筒箍外徑為700mm時單環雷數不少於24枚)，增加單艘次最大交戰次數，同樣結構也可用於艇尾，並且不會影響動力艙布置，但此時不能使用螺旋槳方式推進，否則不能使用線導武器，如果推進器直徑太大，擋住正後方射界，還可以將彈鏈整體設計成圓臺形或單葉雙曲面形代替原來的圓柱形，這兩種形狀可以使射向外偏，躲開推進器，不過會使耐壓艇體呈現「蜂腰」形，並且載彈量可能會減少一半。另外尾環的開蓋動力和發射動力可以改為由推進器軸通過離合器帶動的布置在自由水艙(潛艇發動機冷卻系統必須)中的海水泵提供，以降低成本並消除從尾部發射時產生的超壓。
在彈鏈尺寸許可範圍內可裝多直徑魚雷(此時定位套不能採用聯動方式)，必要時可換用更大角度的鏈節以攜帶超大尺寸(在水艙許可範圍內)載荷，只須修改非耐壓殼上孔的尺寸、換用合適尺寸的發射管及修改發射外動力與包裝筒接口部件的尺寸即可發射，還因為相對來說比較容易對艇——包裝筒間的數據傳輸裝置加入備用數據通道，可以為未來的複合制導魚雷留出可擴充的數據傳輸通道，只需為未來魚雷設計專門的包裝筒——魚雷間的數據傳輸裝置即可上艇，因此可以改善任務靈活性，便於更新裝備。若解決了其它武器(如飛彈、水雷等)與包裝筒的接口問題，並有合適的水下載具，可以方便地使用多種武器。
如果設計時通過總體考慮(包裝筒本身、內貯投射體、蓋子等)使發射前的包裝筒與發射後灌滿海水的包裝筒總重大致相等，並且重心大致重合，不僅可以減小彈鏈驅動系統的負荷，還可以降低來自武器發射對潛艇調平系統造成的負擔，即可以減小調平水艙，換句話說同樣的整艇排水量可以獲得更大的有效排水量，有更大的艇內空間，裝更多的設備、物資。
另外本發明對雙殼體和現代結構的單殼體潛艇都適用，在雙殼體結構的潛艇上使用時更可降低其儲備浮力(佔用了部分壓載水艙的空間)，對縮短下潛時間有利。
本發明對潛艇本身及艇員的積極意義還有減少潛艇耐壓殼上開洞數，提高艇殼強度，縮短工期。
因武器系統操作自動化，輔以艙段設備優化設置，可實現人員和關鍵設備與武器的分離，不會因武器爆炸造成重大人員傷亡，也便於艇員乘兼具逃生功能的指揮艙集體逃生。為了在艇上魚雷發生爆炸時不傷及艇員，在彈鏈環所在艙段與艇中部艙段間還應設有隔離艙段。當潛艇採用雙殼體結構時隔離艙段為圓柱體，而單殼體結構潛艇的隔離艙段為圓臺體(前後直徑不一致)。兩艙段及在其遠端的艙段內放置的設備要具有完全自動化、可靠性高、維護量小的特點，並且不能是決定艇員生存的關鍵設備，內部僅留有檢修通道，以儘量縮短艇員在這些艙段中的活動時間。另外在隔離艙段中還要設有緊急情況下用於艇員乘指揮艙脫離艇體逃生用的遙控分離裝置，即使隔離艙段被破壞進水仍要保持有效，可以考慮採用多點小量(要保證逃生安全)爆炸方式。向各艙段內裝置設備時要注意兼顧艇的平衡。



下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明總體布置的示意圖；圖2是使用小直徑鏈輪通過變節距鏈傳動機構(驅動鏈)帶動彈鏈轉動的示意圖；圖3、4是變節距鏈傳動機構中兩種鏈節的示意圖；圖5是開蓋動作原理圖；圖6是發射過程的動作流程示意圖圖中1.聲納，2.非耐壓殼體，3.耐壓殼體，4.發射管，5.發射動力系統，6.定位套，7.魚雷包裝筒，8.彈鏈，9.主動鏈輪，10.驅動鏈A鏈節，11.驅動鏈B鏈節。
具體實施方式
在圖1中，可見包裝筒7被夾持在彈鏈鏈節8上，由定位套6保證其對準發射管4和發射動力源動力5輸出口(有多組)，圖中可見發射動力源5另有幾個直徑較小的動力輸出口，在圖5中會述及其功用；為適應裝置的正常變形及應對製造公差，定位套6口部設有倒角，彈鏈鏈節8上的夾持器應有柔性結構(形式可以有很多種)以允許包裝筒相對鏈節擺動，但發射狀態下包裝筒與其對應的發射管必須符合發射魚雷時需要的同軸度，為此發射管前端與非耐壓殼體間、包裝筒與發射動力系統發射水管間有可能需要採用有足夠密封能力的柔性連接(限於發明者個人能力，未設計具體形式，但實際中早就有很多種應用類型，選取其中合適的即可)；另外圖中可見艇首聲納1尺寸與潛艇直徑的大致比例。
由於彈鏈環繞面近似為圓形，不能採用通常的鏈輪來傳動。圖2中顯示了發明者為此嘗試設計的一種使用由常規小鏈輪帶動的驅動鏈的傳動方案，其驅動鏈有兩種鏈節，細節差異見圖3、4。設計時注意使彈鏈節角是驅動鏈節角的整數倍，以使兩者能夠同步運轉。其餘部分可參考其它具體形式的鏈傳動(如託帶輪和張緊機構可參考坦克履帶的)。為了便於更換受損鏈節，彈鏈和驅動鏈均可使用雙銷結構。另外，注意到驅動鏈鏈節內環面有較大的弧角(弓形高度較大)，在採用這種形狀時會因撞擊而加大噪聲，故應在內環面和鏈輪、託帶輪、張緊輪圓柱面處採用形狀互補的臺階結構以保證各處的平穩接觸，為減輕圖形的繁雜程度，圖2、3、4中省略了驅動鏈系統的這些結構細節，特在此作補充說明。
由於潛艇發射魚雷時可能處於不同潛深，魚雷包裝筒外部壓強可能遠大於筒內初始壓強，靠筒內動力很難開蓋，故考慮在需要開蓋時將海水引入包裝筒，以平衡蓋內外壓差，具體途徑是選定的包裝筒接到「準備發射」指令後用其內部動力打開筒體上的通海閥，使海水進入筒內，進而打開蓋子。前蓋經發射管出艇落入海中，後蓋經發射水管進入包裝筒後面的收集器(開前蓋時收集器通海閥關閉，發射管前蓋打開；開後蓋時收集器通海閥打開，發射管前蓋關閉)。至於打開蓋子的動力有兩種備選方案(1)蓋下預裝彈簧，並用由易被海水溶解的材料製成的銷子壓住彈簧，海水灌入一段時間後銷子溶解，蓋子和彈簧被彈離包裝筒。此方案適用於微型特戰潛艇(深度不大，超壓小，水道短，不需前後通海閥協調動作，設備簡單)。(2)選用液壓平衡式發射裝置時，可以在其發射水道上另設一根歧管通到包裝筒通海閥附近(歧管出口與包裝筒共腔，可以考慮用一根歧管完成所有處於發射位置的包裝筒的開蓋動力輸送，甚至不用很長的歧管而只在發射動力裝置上設歧管出口即可，但此時要保證裝填、發射系統所在水艙有足夠的密封性以確保通過歧管對接收到發射準備命令的包裝筒可靠增壓，或者增大歧管過水能力以提高所在水艙受損時系統耐受能力)，歧管和發射動力出口與幹管之間用二位三通閥連接以進行切換(上遊有選通閥)。在收集器通到艇外的流路上設置二位二通閥，用裝填、發射系統所在水艙協助建立開蓋壓差，發射時關閉收集器二位二通閥和包裝筒通海閥以保證發射。此方案適用於執行一般任務的作戰潛艇，具體動作流程見圖5。
由於本發明將武器布置在水艙中，潛航狀態下不易實現人工操作，必須設計一套全自動的武器識別——檢測——讀/寫數據系統，又由於包裝筒裝入裝填系統後即處於海水浸泡環境中，且包裝筒要隨彈鏈旋轉，不能用有線方式連接，故考慮採用光電方式完成此項功能，即在包裝筒上設一光電窗口，並在包裝筒旋轉至發射位置時使此窗口與潛艇耐壓殼外對應位置的光電窗口對準，以實現潛艇與包裝筒之間的數據傳輸；而在包裝筒與其內武器間的數據傳輸方式可依武器自身形式而定，不受採用本發明影響。由於以上各重大變化，裝填、發射流程也必須相應變化，主要流程見圖6(同一方塊內動作可以視情況重排順序或並行)。
權利要求
1.一種用於潛艇的魚雷裝填裝置，布置在耐壓殼體(3)與非耐壓殼體(2)中，其特徵是包括貯存、發射兩用魚雷包裝筒(7)；帶夾持包裝筒裝置的彈鏈(8)；包裝筒隨彈鏈旋轉以對準發射管(4)，取消人工裝填操作。
2.根據權利要求
1所述的裝填裝置，其特徵是為在發射過程中保持發射管(4)及發射動力系統(5)與包裝筒(7)穩固連接，在連接部位裝設的可活動的定位套(6)。
3.根據權利要求
1所述的裝填裝置，其特徵是旋轉具有圓形環繞面的彈鏈(8)用的驅動鏈系統(9、10、11)。
4.根據權利要求
1所述的裝填裝置，其特徵是在外界海水壓力大於包裝筒(7)內壓情況下打開包裝筒蓋子所用的從發射動力系統(5)引出的開蓋歧管及在發射過程中用到的閥組。
5.根據權利要求
1所述的裝填裝置，其特徵是與位於發射位置的、或待射的、或已進入攻擊狀態的魚雷(其實是該雷的包裝筒)通訊用的光電式數據傳輸系統。
6.根據權利要求
1～3及5所述的裝填裝置，其特徵是經過對相關部位的較小修改，可以方便地混合使用多種尺寸(許可範圍內)的武器及載具，並且不會因此削弱艇殼強度。
7.根據權利要求
1、2、4所述的裝填裝置，其特徵是在潛艇非耐壓殼體上開設的用於向潛艇(彈鏈)補充武器的武器補充口，並且該補充口關閉時要有一定密封能力。
專利摘要
一種魚雷裝填裝置，更改了以往魚雷發射的全過程，並影響了潛艇的布局。在潛艇非耐壓殼體與耐壓殼體之間設置裝填、發射所用的全部設備。裝填裝置採用旋轉鏈式儲彈方式，由驅動鏈系統驅動彈鏈轉動；將魚雷置於貯存、發射兩用包裝筒中，並將此包裝筒裝入前述裝填設備中；通過光電方式實現與武器(包裝筒)的數據傳輸；發射過程中利用定位套保證包裝筒與發射管、發射動力裝置的緊密牢固連接，並利用發射動力裝置提供的一定動力完成魚雷包裝筒從儲存到待發的轉換動作；當需要向潛艇補充魚雷時，只需打開非耐壓殼體上的補雷艙口，更換用過的包裝筒即可。
文檔編號F41A9/00GKCN1690641SQ200410037603
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月26日
發明者李 昊 申請人:李 昊導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan