魚雷發(fā)射裝置應急擋板的操控改進方案

黃 波, 張 永, 魏 勇, 張孝芳

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魚雷發(fā)射裝置應急擋板的操控改進方案

黃 波, 張 永, 魏 勇, 張孝芳

(海軍潛艇學院 導彈兵器系, 山東 青島, 266042)

潛艇魚雷發(fā)射裝置實現(xiàn)無泡隱蔽發(fā)射是潛艇隱蔽作戰(zhàn)的重要保證, 而無泡裝置的工作效能則對此起著決定作用。針對潛艇無泡發(fā)射裝置的工作原理, 分析了應急擋板在各種工況下的實際操控效果, 并指出在大深度實施無泡發(fā)射時, 現(xiàn)有電動液壓操縱模式存在的顯著弊端。鑒于此, 提出了將電動液壓操縱系統(tǒng)中的固定時間繼電器替換為自動調節(jié)控制器的改進方案。基于實際技戰(zhàn)術需求和潛艇裝備特點, 設計了一種簡便易行的自動調節(jié)控制器, 并對其中的關鍵問題進行了論述。

魚雷發(fā)射裝置; 潛艇; 應急檔板; 自動調節(jié)控制器

0 引言

潛艇的隱蔽性是影響潛艇作戰(zhàn)效能的重要因素, 而其武器發(fā)射隱蔽性直接影響著潛艇的隱蔽性。潛艇發(fā)射武器時會產生瞬間發(fā)射聲響并釋放發(fā)射工質, 二者均會嚴重危害到潛艇的隱蔽性, 其中前者是不易改變的, 而后者則可采用裝備技術對其進行消除。

潛艇氣動不平衡式發(fā)射系統(tǒng)(如圖1所示)的無泡裝置可將發(fā)射時的廢氣和一定量的海水收回到艇內, 確保潛艇的隱蔽性和操縱性, 即無泡發(fā)射[1]。該裝置由無泡氣瓶、定時調節(jié)器(定時送氣閥和定時排氣閥)、泄放閥等組成, 通過控制泄放閥的打開, 將發(fā)射后的廢氣和一定量的海水收回到無泡水柜內。為防止泄放閥因故不能正常關閉, 在泄放閥與無泡水柜之間的泄水管道上裝有應急擋板。通過應急擋板可及時關閉泄水通道, 控制泄水量。實踐證明, 應急擋板在無泡發(fā)射過程中使用較為頻繁, 其工作狀況直接影響著潛艇的隱蔽發(fā)射效果。

圖1 發(fā)射裝置原理

1 應急擋板的操控方法及問題分析

1.1 應急擋板的操控方法

應急擋板平時處在打開位置, 可以采用3種方法控制其開閉, 即手動、手動液壓和電動液壓。

1) 手動操控: 此法無需壓力油, 人工無法準確控制泄放閥的工作時機和時間, 僅在轉動機械時使用。

2) 手動液壓操控: 與手動操控原理相同, 借助壓力油為源動力, 人工作業(yè)強度大大降低。

3) 電動液壓操控: 此法也是用壓力油為源動力, 用電信號控制電液操縱器實現(xiàn)自動操控應急擋板。

前2種人工方法均不易控制應急擋板的關閉時機, 故在實際發(fā)射魚雷時一般都采用第3種方法。

1.2 電動液壓操控應急擋板的問題分析

電動液壓操控應急擋板的原理電路如圖2所示。通過分析可以看出, 應急擋板的開閉取決于2個電磁鐵(打開和關閉應急擋板電磁鐵)的工作狀態(tài)。泄放閥打開后, 啟動計時器開始計時, 通過時間繼電器控制應急擋板的關閉。其中所用時間繼電器為一個固定時間的繼電器, 即應急擋板必須在泄放閥打開后延時一段固定時間才能關閉[2]。

圖2 應急擋板電動液壓操控原理電路

在不同深度發(fā)射魚雷時, 因海水靜壓力不同, 排泄流速不同, 泄放閥的工作時間隨發(fā)射深度的增大而縮短, 以確保固定的回收量。顯而易見, 應急擋板也應與泄放閥的工作同步, 其關閉時機應隨發(fā)射深度的增大有所提前。而在現(xiàn)有操控模式下, 應急擋板的關閉時機不受發(fā)射深度的影響,其打開時間是一個不可改變的固定時間。因此, 有必要對已有操控模式進行改進, 以滿足隱蔽發(fā)射武器的作戰(zhàn)需求。

2 應急擋板電動液壓操控的改進方案

在進行無泡隱蔽發(fā)射時, 一旦泄放閥出現(xiàn)故障, 不失時機地關閉應急擋板來控制泄水量是至關重要的, 而電動液壓操控模式關閉應急擋板是唯一可行的選擇。本文提出對電動液壓操控模式進行改進, 以滿足科學操控應急擋板的實際需要。

2.1 改進方案的原則

方案應具備很好的可行性, 對原有系統(tǒng)的整體性能影響甚微, 且能實現(xiàn)自動調整關閉應急擋板的時機。

通過上述分析可見, 現(xiàn)有模式的癥結在于那個固定的“時間繼電器”。最簡便的方法即是將該“時間繼電器”換成可自動調整工作時間的繼電器, 而系統(tǒng)的其他部分可以不做絲毫改動。

2.2 改進方案的實施

改進方案的實質是對原有固定的“時間繼電器”進行合理替換, 其中的關鍵在于替換品的設計, 如圖3所示。

圖3 固定時間繼電器改換為自動調節(jié)控制器

1) 自動調節(jié)控制器的設計

自動調節(jié)控制器能夠實現(xiàn)根據舷外壓力來自動調整延時時間, 滿足不同發(fā)射深度合理控制應急擋板的關閉。它由脈動電機、凸輪和感深機構等組成, 如圖4所示[3]。

圖4 自動調節(jié)控制器原理圖

其中, 感深機構殼體內裝有彈簧和傳感棒, 傳感棒的底座坐在橡皮膜上, 橡皮膜被旋在殼體內的孔板通過墊片壓住。平時, 在彈簧的作用下使傳感棒處在下部, 當橡皮膜的下部感受到舷外壓力時, 推傳感棒克服彈簧張力向上。舷外壓力不同, 傳感棒最上端的位置不同。傳感棒的上端面與凸輪的邊緣相對應, 凸輪裝在脈動電機的轉軸上。凸輪的邊緣與傳感棒的上端面形成一對觸點(凸輪觸點), 此觸點用來控制計時器繼電器的供電電路[4]。

2) 方案實施要點

a. 脈動電機的工作參數(shù)

脈動電機所需工作電源與原時間繼電器工作電源參數(shù)應一致, 確保替換后的電路匹配性; 半個工作周期為應急擋板的最長打開時間, 滿足所控制凸輪觸點的最大延時需要。

b. 凸輪觸點的狀態(tài)

凸輪的最大凸緣平時處于最上端。當舷外壓力為最小發(fā)射深度時, 凸輪在脈動電機的帶動下轉動180°時, 凸輪最大凸緣恰好與傳感棒的上端面相抵, 接通計時器繼電器。

c. 舷外壓力的引入

舷外壓力可從空氣發(fā)射系統(tǒng)的深度氣瓶獲取, 無需添加其他設備, 簡便易行。當舷外壓力隨發(fā)射深度增大時, 傳感棒上移, 凸輪觸點的接通時機隨之提前, 應急擋板的打開時間相應縮短[5]。

3 結束語

文中所述應急擋板的電動液壓操控改進方案可有效解決現(xiàn)有模式存在的突出問題, 滿足潛艇在不同深度下隱蔽發(fā)射武器的作戰(zhàn)需求。而要使該自動調節(jié)控制器更為科學, 應在充分參考泄放閥不同深度工作時間的基礎上, 通過分析大量實艇發(fā)射試驗數(shù)據獲得最具權威的應急擋板工作時間表, 為設計自動調節(jié)控制器提供科學依據。這些工作會有效降低后期的工程試驗風險, 確保改進方案實施后的高效性。

[1] 張宇文. 魚雷彈道與彈道設計[M]. 西安: 西北工業(yè)大學出版社, 1999.

[2] 李志華, 韓震, 王志剛. 潛艇氣動發(fā)射裝置無泡系統(tǒng)定時調節(jié)器設計[J]. 液壓與氣動, 2010(7): 11-13. Li Zhi-hua, Han Zhen, Wang Zhi-gang. The Design and Adjustment of the Submarine Gas Launching Device Timing Regulator[J]. Chinese Hydraulics & Pneumatics, 2010(7): 11-13.

[3] 章燕申. 控制系統(tǒng)的設計與實踐[M]. 北京: 清華大學出版社, 1992.

[4] 楊昂岳. 機械設計[M]. 長沙: 國防科技大學出版社, 2002.

[5] 李忠杰, 王樹宗, 練永慶, 等. 氣動式水下發(fā)射裝置的可調節(jié)發(fā)射閥仿真研究[J]. 系統(tǒng)仿真學報, 2005, 17(12): 3074-3075. Li Zhong-jie, Wang Shu-zong, Lian Yong-qing, et al. Simulation on Adjustable Discharge Valve of Underwater Compressed-Air Launcher[J]. Acta Simulata Systematica Sinica, 2005, 17(12): 3074-3075.

An Improved Manipulation Scheme for Emergency Baffle in Torpedo Launcher

HUANG Bo, ZHANG Yong, WEI Yong, ZHANG Xiao-fang

(Department of Missile and Weaponry Engineering, Naval Submarine Academy, Qingdao 266042, China)

The non-bubble torpedo launcher has a crucial effect on covert attack of submarine. According to the principle of non-bubble torpedo launcher for submarine, the actual working status of emergency baffle under different manipulation mode is analyzed, and the distinct deficiency of the existing electrohydraulic driving mode at large depth is found out. Thus, an improved manipulation scheme for emergency baffle is proposed, in which the time-fixed relay in the electrohydraulic manipulation system is replaced with a self-adjusting controller. Moreover, base on the requirement of practical technique and tactics and the characteristic of submarine equipment, a handy self-adjusting controller is designed, and some involved pivotal problems are explained.

torpedo launcher; submarine; emergency baffle; self-adjusting controller

TJ635

A

1673-1948(2012)04-0314-03

2011-10-26;

2011-11-28.

黃 波(1975-), 男, 碩士, 講師, 長期從事潛用魚雷武器作戰(zhàn)使用教學及相關研究工作.

(責任編輯: 許 妍)