鱼雷发射装置应急挡板的操控改进方案

黄 波, 张 永, 魏 勇, 张孝芳



鱼雷发射装置应急挡板的操控改进方案

黄 波, 张 永, 魏 勇, 张孝芳

(海军潜艇学院 导弹兵器系, 山东 青岛, 266042)

潜艇鱼雷发射装置实现无泡隐蔽发射是潜艇隐蔽作战的重要保证, 而无泡装置的工作效能则对此起着决定作用。针对潜艇无泡发射装置的工作原理, 分析了应急挡板在各种工况下的实际操控效果, 并指出在大深度实施无泡发射时, 现有电动液压操纵模式存在的显著弊端。鉴于此, 提出了将电动液压操纵系统中的固定时间继电器替换为自动调节控制器的改进方案。基于实际技战术需求和潜艇装备特点, 设计了一种简便易行的自动调节控制器, 并对其中的关键问题进行了论述。

鱼雷发射装置; 潜艇; 应急档板; 自动调节控制器

0 引言

潜艇的隐蔽性是影响潜艇作战效能的重要因素, 而其武器发射隐蔽性直接影响着潜艇的隐蔽性。潜艇发射武器时会产生瞬间发射声响并释放发射工质, 二者均会严重危害到潜艇的隐蔽性, 其中前者是不易改变的, 而后者则可采用装备技术对其进行消除。

潜艇气动不平衡式发射系统(如图1所示)的无泡装置可将发射时的废气和一定量的海水收回到艇内, 确保潜艇的隐蔽性和操纵性, 即无泡发射[1]。该装置由无泡气瓶、定时调节器(定时送气阀和定时排气阀)、泄放阀等组成, 通过控制泄放阀的打开, 将发射后的废气和一定量的海水收回到无泡水柜内。为防止泄放阀因故不能正常关闭, 在泄放阀与无泡水柜之间的泄水管道上装有应急挡板。通过应急挡板可及时关闭泄水通道, 控制泄水量。实践证明, 应急挡板在无泡发射过程中使用较为频繁, 其工作状况直接影响着潜艇的隐蔽发射效果。

图1 发射装置原理

1 应急挡板的操控方法及问题分析

1.1 应急挡板的操控方法

应急挡板平时处在打开位置, 可以采用3种方法控制其开闭, 即手动、手动液压和电动液压。

1) 手动操控: 此法无需压力油, 人工无法准确控制泄放阀的工作时机和时间, 仅在转动机械时使用。

2) 手动液压操控: 与手动操控原理相同, 借助压力油为源动力, 人工作业强度大大降低。

3) 电动液压操控: 此法也是用压力油为源动力, 用电信号控制电液操纵器实现自动操控应急挡板。

前2种人工方法均不易控制应急挡板的关闭时机, 故在实际发射鱼雷时一般都采用第3种方法。

1.2 电动液压操控应急挡板的问题分析

电动液压操控应急挡板的原理电路如图2所示。通过分析可以看出, 应急挡板的开闭取决于2个电磁铁(打开和关闭应急挡板电磁铁)的工作状态。泄放阀打开后, 启动计时器开始计时, 通过时间继电器控制应急挡板的关闭。其中所用时间继电器为一个固定时间的继电器, 即应急挡板必须在泄放阀打开后延时一段固定时间才能关闭[2]。

图2 应急挡板电动液压操控原理电路

在不同深度发射鱼雷时, 因海水静压力不同, 排泄流速不同, 泄放阀的工作时间随发射深度的增大而缩短, 以确保固定的回收量。显而易见, 应急挡板也应与泄放阀的工作同步, 其关闭时机应随发射深度的增大有所提前。而在现有操控模式下, 应急挡板的关闭时机不受发射深度的影响,其打开时间是一个不可改变的固定时间。因此, 有必要对已有操控模式进行改进, 以满足隐蔽发射武器的作战需求。

2 应急挡板电动液压操控的改进方案

在进行无泡隐蔽发射时, 一旦泄放阀出现故障, 不失时机地关闭应急挡板来控制泄水量是至关重要的, 而电动液压操控模式关闭应急挡板是唯一可行的选择。本文提出对电动液压操控模式进行改进, 以满足科学操控应急挡板的实际需要。

2.1 改进方案的原则

方案应具备很好的可行性, 对原有系统的整体性能影响甚微, 且能实现自动调整关闭应急挡板的时机。

通过上述分析可见, 现有模式的症结在于那个固定的“时间继电器”。最简便的方法即是将该“时间继电器”换成可自动调整工作时间的继电器, 而系统的其他部分可以不做丝毫改动。

2.2 改进方案的实施

改进方案的实质是对原有固定的“时间继电器”进行合理替换, 其中的关键在于替换品的设计, 如图3所示。

图3 固定时间继电器改换为自动调节控制器

1) 自动调节控制器的设计

自动调节控制器能够实现根据舷外压力来自动调整延时时间, 满足不同发射深度合理控制应急挡板的关闭。它由脉动电机、凸轮和感深机构等组成, 如图4所示[3]。

图4 自动调节控制器原理图

其中, 感深机构壳体内装有弹簧和传感棒, 传感棒的底座坐在橡皮膜上, 橡皮膜被旋在壳体内的孔板通过垫片压住。平时, 在弹簧的作用下使传感棒处在下部, 当橡皮膜的下部感受到舷外压力时, 推传感棒克服弹簧张力向上。舷外压力不同, 传感棒最上端的位置不同。传感棒的上端面与凸轮的边缘相对应, 凸轮装在脉动电机的转轴上。凸轮的边缘与传感棒的上端面形成一对触点(凸轮触点), 此触点用来控制计时器继电器的供电电路[4]。

2) 方案实施要点

a. 脉动电机的工作参数

脉动电机所需工作电源与原时间继电器工作电源参数应一致, 确保替换后的电路匹配性; 半个工作周期为应急挡板的最长打开时间, 满足所控制凸轮触点的最大延时需要。

b. 凸轮触点的状态

凸轮的最大凸缘平时处于最上端。当舷外压力为最小发射深度时, 凸轮在脉动电机的带动下转动180°时, 凸轮最大凸缘恰好与传感棒的上端面相抵, 接通计时器继电器。

c. 舷外压力的引入

舷外压力可从空气发射系统的深度气瓶获取, 无需添加其他设备, 简便易行。当舷外压力随发射深度增大时, 传感棒上移, 凸轮触点的接通时机随之提前, 应急挡板的打开时间相应缩短[5]。

3 结束语

文中所述应急挡板的电动液压操控改进方案可有效解决现有模式存在的突出问题, 满足潜艇在不同深度下隐蔽发射武器的作战需求。而要使该自动调节控制器更为科学, 应在充分参考泄放阀不同深度工作时间的基础上, 通过分析大量实艇发射试验数据获得最具权威的应急挡板工作时间表, 为设计自动调节控制器提供科学依据。这些工作会有效降低后期的工程试验风险, 确保改进方案实施后的高效性。

[1] 张宇文. 鱼雷弹道与弹道设计[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 1999.

[2] 李志华, 韩震, 王志刚. 潜艇气动发射装置无泡系统定时调节器设计[J]. 液压与气动, 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. 控制系统的设计与实践[M]. 北京: 清华大学出版社, 1992.

[4] 杨昂岳. 机械设计[M]. 长沙: 国防科技大学出版社, 2002.

[5] 李忠杰, 王树宗, 练永庆, 等. 气动式水下发射装置的可调节发射阀仿真研究[J]. 系统仿真学报, 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.

黄 波(1975-), 男, 硕士, 讲师, 长期从事潜用鱼雷武器作战使用教学及相关研究工作.

(责任编辑: 许 妍)