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水雷引信 - 豆丁网

发布时间:2019-06-14 15:34 来源:未知 编辑:admin

  第三章水雷引信 主讲人:韩鹏 2010-9-13 3.1引信概述 3.2触发引信 3.3非触发引信传感器 3.4声纳方程及参数 3.5被动声引信 3.9联合工作引信2010-9-13 3.1引信概述 在水雷设计中引信应满足以下方面的要求:1)引信灵敏度设置合理,使水雷引信的动作区域性(动作概率与水雷到舰 船距离间的分布特性)在给定距离内有可靠的动作概率,从而保证水雷 的动作范围与水雷的破坏范围相适应; 2)较长的战斗服务期,水雷引信的工作时间要与水雷的战斗服务期相适应, 因此引信的功耗有严格的限制; 3)抗环境干扰和抗扫能力强,确保引信在一定量级的自然干扰或人工干扰 下能够正常工作,不产生误动作; 4)耐冲击性能好,保证水雷能从飞机、高速舰艇等布放工具布放后引信能 够正常工作。 2010-9-13 3.1.1引信的分类一、按照雷体与目标接触与否分类 控发引信二、按照引信接收舰船物理场的信号分类 水压引信2010-9-13 被动声引信四、按照引信的功能与用途分类 战斗引信五、按照引信工作方式分类 联合工作引信2010-9-13 一、灵敏度要求:设计为被打击目标进入破坏范围时的目标信号大小,使引信动作 半径与水雷的破坏半径相一致。 二、动作区域性要求:确保目标进入水雷的打击半径后引信才动作,提高打击概率 三、低功耗要求:引信系统的平均工作电流一般在几十个毫安左右,水雷引信系统需 针对具体应用环境、作战意图进行专门设计,在接收电路、工作模 式、数字处理算法等方面采取节能设计方式,以保证系统整体功耗 能满足长期可靠工作的要求。 四、工作模式:根据主要打击对象、兼顾其它目标选定工作模式。 2010-9-13 五、抗冲击能力要求:水雷引信必须从器件性能、引信构成结构上具有抗冲击、抗振动能 力,确保冲击低于设计水雷击水过载(水雷入水冲击力与水雷质量的比 值)的情况下,引信能正常工作。 六、抗扫能力要求:为防止水雷因扫雷信号误动作,水雷引信要具有抗扫能力。一般 而言,抗扫设计针对的为扫雷设备较难模拟的物理场信号、信号 变化规律,或者采用多种引信联合工作增加扫雷难度。 七、反猎能力要求:目前一般采用的方法是设计隐形雷体、异形雷体、伪装雷体或采取 雷体自掩埋技术等防止敌方探测到雷的具体位置;也有采取主动防护装 置的方法,其在雷体上加装探测设备,探测到猎雷信号并确认猎雷目标 后,释放小战斗部或引爆自身摧毁猎雷设备或猎雷舰艇。 八、防拆、断电、出水自毁保护要求: 水雷采取总体防拆设计常采用加装引信中光电感应电路、磁感应电 路或机械结构来保证雷体的整密性。采用电压检测电路监控电源电压, 锚雷、沉底雷中采用出水自毁检测电路 水雷引信要完成其设计的功能,必须由一些电路来实现、完成信号的传递、放大、处理与识别,以及控制水雷爆炸。 一、放大电路 作用:将前级的小信号放大至符合后级电路分析、处理的幅值范围; 包括:前置放大电路、电压放大电路、中级放大电路、末前级放大电路和功率 放大电路,可采用晶体管和运算放大器来实现信号的放大。 前置放大电路位于传感器后端,具有大输入阻抗、较小的输出阻抗。 二、频段选择电路 采用滤波技术将位于分析频段外的信号进行滤除,以增强分析信号的信噪比, 提高引信的检测识别性能。 三、数字脉冲电路 根据引信的结构、工作原理、器件组成等,组成各种整流电路、延时电路和触 发电路等,触发电路包括整形电路、单、双稳电路、爆炸电路、防炸电路及反 拆、断电自炸电路等。 2010-9-13 3.2触发引信 3.2.1电液触角引信 工作原理:产生化学电池,引起发火装置爆炸,引爆水雷爆炸。 结构如图3.2-1所示,一般设置五至六个触角,分别安装在雷体顶部 四周。 螺纹和皮垫:用以保持水密 绑罩索:在布设水雷后, 延迟一段时间才弹开触角罩, 保证布雷舰艇的安全。 图3.2-1 电液触角 2010-9-13 10 3.2.2触线引信 触线引信是以触线作为接收单元的触发引信,常用于锚雷来打击潜艇。 使用单一触线引信时,可打击潜航潜艇,如图3.2-2中左部分所示;当使 用触线引信(仅用下触线)配合触角引信同时使用时,用于打击潜航潜艇 或水面舰艇,如图3.2-2中右部分所示。 图3.2-3水雷水中姿态 图3.2-2 2010-9-1311 一、触线引信工作原理 触线引信是基于原电池原理工作的,它由上触线、下触线、变压器、电流计 式继电器、中间继电器、凸轮继电器、电池组、电爆管等组成。 图3.2-4 水雷引信原理框图 图3.2-5 触线 触线引信是由触线、变压器、电流计式继电器、中间继电器、凸轮继电器、 电池组、补偿电阻R1和R2等组成。除触线以外,其余和保险器一起装在仪 器架上,构成一个仪器组,如图3.2-6所示。 二、触线 触线 凸轮继电器 凸轮继电器是一种时序控制器,其作用是:1、水雷布放入水,水压保险器的水压 盘压下后,再延迟6-9分钟进入危险状态,以保证布雷舰艇与人员的安全;2、使 水雷引信按两次脉冲工作制工作,以防止因邻雷爆炸的影响而引起水雷的串炸。 凸轮继电器安装在仪器组的中间位置,它由电磁铁、齿轮组、凸轮组、延迟装置、 电池组等组成,如图3.2-8所示。 图3.2-8 凸轮继电器 2010-9-13 14 三、触线引信的原理电路及工作过程 图3.2-9 触线上所示,其 凸轮触头的开闭时间如图3.2-9下所示。 当潜艇或舰艇触及触线时,变压器初级线圈产生 脉冲电流,次级线圈便产生感应电流,电流计式 继电器DJ第一次获得电流工作。指针摆动,与固 定触头1或触头2相接触,中间继电器J通电动作, 中继触头JK闭合,凸轮继电器TJ通电工作,经过 0.3秒TJK1闭合,以后凸轮继电器TJ即可直接经 过TJK1通电工作,起自锁功能,保证凸轮继电器 TJ工作一周(42秒)。0.8秒时,TJK2、TJK3断 开。中继触头JK断开,电流计指针摆向中间位置。 1.7秒时TJK3第二次闭合,由于潜艇触及触线是 断断续续的,所以在变压器次级线圈中必然引起 多次脉冲电流,使电流计指针再次闭合,继电器 JK再次通电,其触头JK再次闭合。3.9秒时, TJK4触头闭合,此时中继触头JK已闭合,爆炸电 路被接通,水雷爆炸。 当邻雷爆炸时,触线表面的镀锌膜有脱落,于是 “寄生电流”骤增,变压器次级线圈会耦合产生 脉冲电流,使电流计指针摆动接通电路,凸轮继 电器工作。但经过0.8秒TJK3触头第一次断开时, 指针返回原位。之后由于临雷爆炸的影响已经消 失,指针不能第二次摆动,中间继电器J的触头 JK不能再闭合,到了3.9秒TJK4闭合时,电爆管 电路不会接通,凸轮继电器空转一周,水雷不爆 2010-9-1315 惯性撞发引信是利用水雷直接受到航行舰船碰撞而产生加速度或惯性力而工 作的装置。惯性撞发引信的反应装置有惯性闭合器与或加速度计。 3.2.3惯性撞发引信 一、惯性闭合器 惯性闭合器的原理结构如图3-2.10所 示。惯性闭合器的主要优点是无方向 性的,即舰船从任意方向与水雷发生 碰撞,都可以引起闭合器动作,使水 雷爆炸。但是,惯性闭合器的灵敏度 不仅与使用安全性有关,而且与抵抗 外界干扰的能力密切相关。显然,灵 敏度越高,安全性和抗干扰能力就越 图3-2.10球形惯性闭合器原理结构图 2010-9-13 16 二、加速度计接收器 压电加速度计接收器的核心机件是两个经过极化处理的压电陶瓷环。 电路包括:谐振放大器、倒相放大器、触发器、稳压电路和爆炸电路,如图 3-2.11所示。 图3-2.11 压电加速度计撞发引信工作原理框图 当航行舰船或水中其它物体撞击水雷时,使水雷产生一个突然的振动, 并联的两个陶瓷环受压振动而变形,改变了晶体的电荷重心和极化强度, 将振动的机械能转化为电能,两个电极之间出现电脉冲信号,该信号传 输至谐振放大器,经倒相放大器倒向放大使触发器工作,接通爆炸电路, 引爆水雷。 2010-9-13 17 非触发引信传感器,是指非触发引信中用来接收来自舰船的特定信号,并 将其能转换为电信号的器件。又名换能器,或称之为接收器。 针对不同的物理场信号,需要不同种类的传感器。本节主要介绍声传感器、 磁感应传感器和压力传感器。 对于非触发引信传感器,首先要求其有足够的灵敏度,能够感测出舰船的 微弱信号;另外还要求其具有一定的信号选择性与接收方向性,同时具备 工作稳定性、可靠性以及抗冲击、抗振动性能。 2010-9-13 18 声传感器是声引信的接收部件,功能是接收舰船发出或反射的声信号,将之转换成为 电信号,亦称之为声换能器。(主动声引信,包括发射换能器和接收换能器。) 单个传感器按照其结构原理来分,可分为碳精式、机电式、压电式、磁致伸缩式和电 容式等;按照接收频率来分,可分为超声频的、声频的和次声频的;按照传感器的指 向性来分,可分为有方向性的和无方向性的。另外,还可利用两个传感器检测两点间 的声压压差而做成的压差式传感器,以及利用声波的相位差做成的相位差式传感器等 一、碳精式声传感器图3.3-1 碳精式声传感器 碳精式声传感器的主要接收部件是碳精 盒。它是由上极板、下极板、振动板、 振动膜片和碳粉等组成的。它是利用声 压作用下改变碳粉之间的接触电阻的原 理来实现声电转换的。 碳精式声传感器的灵敏度高,电路简单。 但其缺点是性能不稳定,包括自噪特性 不稳定、受温度变化影响大、抗冲击性 能差,且易吸湿,在水环境中工作寿命 短,因此新型水雷引信中已不采用该类 传感器。 2010-9-13 19 二、电动声传感器 图3.3-2 动圈式电动声传感器 电动声传感器的工作原理为电磁感应定律。 将声波接收器与线圈或磁铁(对应为动圈 式电动声传感器、动磁式电动声传感器) 其一固联,即可将声波转换为电信号。 电动式传感器的频响范围比较低,可由几 赫兹到几百赫兹,多用于水雷引信的次声 接收器。一般正常工作寿命为数百小时。 2010-9-13 20 三、压电陶瓷声传感器 图3.3-3 压电陶瓷声传感器 图3.3-3所示为由锆钛酸铅材料制 成的压电陶瓷声传感器,主要由压 电陶瓷环、前盖板、后盖板和上下 壳体构成。接受到舰船噪声信号, 瓷环的两个端面产生与声压变化相 应的电压,通过两端引出线输出电 信号,送至引信放大电路。 压电效应:有些单晶体或多晶陶瓷 材料受到压力能在材料中产生电场 压电材料具有压电效应的同时,还 具有逆压电效应 2010-9-13 21 磁传感器是磁引信的接收部件,功能是将接收的舰船辐射磁场信号转换成为电信号。 对磁传感器要求其灵敏度高、能耗小、温度稳定性好、可靠性高、耐冲击且自噪声低等。 目前水雷引信中常用的磁传感器有磁感应线圈棒、磁膜接收器、磁通门接收器等。 一、磁感应线磁感应线圈棒 将磁感应线圈棒置于变化的磁场之 中,且与铁芯轴线平行。由电磁感 应定律可知其线圈两端产生感应电 动势,其变化规律如图3.3-5所示 (上图为磁场变化规律,下图为对 应的磁感应线圈棒感应电动势曲 适于进行动磁信号的检测,且易于进行爆炸信号的防护。 (a)线性变化磁场 (b)阶跃变化磁场 (c)周期变化磁场 图3.3-5 外磁场下磁感应线圈棒感应电动势 特性 2010-9-13 22 磁膜传感器是利用玻莫合金薄膜制作的磁感应传感器,其尺寸小、重量轻,易于进 行引信小型化设计,但其为有源器件,需要消耗能源。 二、磁膜传感器 图3.3-6磁膜传感器的结构 图3.3-7磁膜传感器的工作原理 磁膜传感器的工作原理如图3.3-7所示,磁膜的易磁化方向 是需要接收外磁场的方向,采用磁针为易磁化方向提供固定 的偏磁场(降低了灵敏度,但减小了地磁影响,扩大了外磁 场变化时磁膜接收的线性范围),高频线圈的轴向与磁膜的 难磁化方向一致,线圈加载高频激励电流,使磁膜在难磁化 方向产生一个激励磁场H,在一定条件下,磁膜传感器的电感 变化量与外磁场变化量成线 磁膜的磁距将处在易、难磁化方向的磁场合成为 的方向上的合成磁场。如将限制 在几度之内,则磁头的电感 -线圈无磁膜时的电感-磁膜通量耦合系数 -磁膜各向异性场 -磁膜所处磁场 如果外磁场加到磁头上,且在磁膜的易磁化方向上,那 么磁头电感的变化 图3.3-82010-9-13 24 三、磁通门传感器 磁通门传感器是一种利用铁磁材料的非线性磁特性制作的磁饱和传感器,结构简单, 灵敏度高、性能可靠,尺寸小、重量轻、功耗较低,要求使用非磁性雷壳。 磁通门传感器按照铁芯样式的不同分为单磁芯式、双磁芯式、口形磁芯式和环形磁 芯(磁环)式,按照其工作原理又可分为可变电感式、横向激励式(正交磁通门) 和纵向激励式三种。 图3.3-9所示为环形磁芯传感器的结构与等效图。 图3.3-9环形磁芯传感器的结构与等效图 图3.3-10磁传感器的方向特性 图3.3-10所示为某型磁通门的指向 特性曲线 水压传感器是水压引信的接收部件,功能是检测舰船通过时的压力变化。采用这 类传感器,引信系统必须配套有压力补偿单元或后期处理单元。 水雷应用的水压传感器主要有液压活塞式、压电式和应变式,液压活塞式水压传 感器必须采用静水压自动补偿装置,压电式水压传感器须配备高输入阻抗的放大电 路,并在后级采取滤波、数字信号处理等方法进行识别、判决工作。 一、液压活塞式水压传感器 液压活塞式水压传感器是采用液体填充连续自动压力补偿器的压力检测器件,实质 上是一个随舰船通过时产生的水动压力变化而动作的压力继电器。 图3.3—11活塞式水压接受器结构 采用连续自动压力补偿技术可对传感器所处位置 的静水压及因潮汐、海浪引起的水压力慢变化进 行自动补偿,而当舰船目标到达时,检测出其水 动压力的变化,继电器动作,引爆水雷。 液压活塞式水压传感器由壳体、橡皮膜、活塞隔 阻板、补偿器、防护波纹盒、高阻孔、甲基硅油 等几部分组成,如图3.3—11所示。 2010-9-13 26 二、压电式传感器 压电式传感器是采用压电材料制造的压力检测器件,功能为将压力信号转化为电信号。 图3.3-14为压电陶瓷球形传感器,其可同时接收声信号和水压信号,靠频率差异将两种 信号分开。 图3.3-15为该传感器的方向特性,图3.3-16为该传感器的幅频特性。 图3.3-14压电陶瓷球形传感器 图3.3-15 压电陶瓷球形水压 传感器的方向特性 2010-9-13 27 三、应变式水压传感器 应变式水压传感器的关键部件是应变片,其在水压力作用下发生形变引起了某一物 理特征发生变化,该变化量与压力成正比或符合一定函数关系,经后级电路处理可 反映出当前水压力的变化。常用的应变式水压传感器根据工作原理可分为电阻式、 电感式、电容式、霍尔元件式等等。 图3.3-17为电阻式应变水压传感器的基本结构,敏感栅为电阻式应变片的压力敏感 器件。压力敏感器件的工作原理为金属的电阻应变效应,即金属导体(或者半导体) 的电阻值(由材料的电阻系数和长度、截面积几何尺寸等因素决定)随它所受的机 械形变的大小发生改变。 图3.3-17 电阻式应变水压传感器的基本结构 2010-9-13 28 一、声纳方程概述 声呐系统的工作方式 :主动工作方式和被动工作方式 图3.4-1 声呐系统的基本工作模型 主动工作方式的声纳方程: 受噪声限制的情况: SL-2TL+TS=NL-DI+DT 受混响限制的情况: SL-2TL+TS=RL+DT 被动工作方式的声纳方程: SL-TL=NL-DI+DT 上述声纳方程中的每一项都可把它称之 为“声纳参数”。 2010-9-13 29 二、声源级SL 在水声工程中常用声源级(SL)来表示声源强度,定义为: SL=10log10 ——等效到距声源有效中心为一米处的声源声强;—参考的平面波声强 三、声能量的传播损失TL n为传播因子,根据不同的传播条件,n取不同的数值。r为声波传播的声程(m)。 为吸收系数(dB/m),与温度、深度有关,特别与声波频率有密切的关系。 10lgTL 2010-9-1330 四、指向性指数DI DI=10log10 =10 log10 定向声学系统中最大声强 无方向性球体辐射场中的声强之比 五、检测阀DT DT=10log10 式中,S——接收系统输入端接收带宽内的信号功率;N——接收系统输入端在带宽 内的噪声平均功率。 六、目标强度TS TS=10log10 ——在1米处的回波强度;——入射声强 2010-9-1331 七、混响级RL 混响分为三类,即:体积混响、海面混响、海底混响。 八、噪声级NL NL=10log10 ——测量的背景噪声声强;——参考的平面波声强。 2010-9-1332 被动声引信是依靠舰船目标产生的物理场信号或其它特定信号工作的非触发引信。 3.5.1 静声引信 静声引信的工作原理是利用舰船辐射声场的声压幅值而动作的被动声引信,亦称为 能量检测声引信。 图3.5-3 静声引信的工作制度 初始化 结束测量声压幅值 引爆水雷维持时间清零 图3.5-4静声引信的工作框图 2010-9-13 33 3.5.2动声引信 动声引信的工作原理是利用舰船辐射声场的声压幅值随时间(亦可等同为与传感器 的距离)变化率而动作的被动声引信。 图3.5-7 单梯度动声引 信的工作制度 图3.5-9 双梯度动声引信的工作制度 初始化 结束测量声压幅值 到达持续增长时刻 引爆水雷 图3.5-8单梯度动声引信的工作框图 2010-9-13 34 3.5.3相位差声引信 相位差声引信是利用水雷雷体上具有一定间距的两个传感器在同一时刻接受到的目 标声信号在相位上的差值而动作的声引信,具有良好的动作区域性和抗干扰能力。 相位差声引信工作原理框图,如图3.5-11所示。 2010-9-13 35 3.5.4被动声引信的设计原理 一、被动声引信工作频率 被动声引信由于工作频率的不同可分为声频引信、次声频引信和超声频引信。 声频引信的工作频段为 20 ~20,000 赫兹的人体可闻声频段。 次声是频率低于人的听觉频段的声,次声频的频率范围大致定义为0.0001~20赫兹。 超声频声引信和工作频率在20,000赫兹以上。 二、被动声引信对水中爆炸的防护、抗扫设计 可以采用幅度维持来判决、区分舰船目标与水中爆炸;在采用数字信号处理方式工作的 引信中,还可以进行信号的频结构等分析方法,根据水中爆炸、扫雷具信号在频谱结构、 频率范围宽度、能量分布等特征上与舰船信号的差异,将水中爆炸、扫雷具信号与目标 舰船信号区分开来。 2010-9-13 36 在主动声引信中使用超声频段作为信号频段,构成超声主动引信。 主动超声引信的本质是一个声纳或回声测距仪,其基本工作原理为声波回波测距。 回声测距方法:调频法 脉冲法 目前水雷主动声引信的工作方式应用的为脉冲法测距。 2010-9-13 37 3.6.1主动超声引信工作原理 水雷布设距海平面H深处,在一个主动探测周期开始,垂直向上发射超声脉冲信号, 经海面反射后,接收传感器接收回波信号,此时刻t1为: (c为声波在海水介质中的传播速度) 接收时刻变为t2: (h为舰船的吃水深度) 海面图3.6-1 主动超声引信 脉冲测距法 常用的目标检测方法有船水双信号原理、突 变原理和音响探测原理。 2010-9-13 38 一、船水双信号原理 船、水双信号原理是采用一个较宽的发射声束系统进行信号发射,对回波信号脉冲 个数进行判断。若每个检测周期内接收到的回波个数只有一个脉冲(即从水面反射 得到的),则判断无目标出现;当在一个检测周期内接收到前、后两个回波脉冲 (前者为舰船或潜艇反射的,后者为水面反射的),则判断有目标出现,引爆水雷。 (a)无目标时(b)目标出现时 图3.6-2 船、水双信号原理 2010-9-13 39 二、突变原理 突变原理是根据目标到达水雷上方时,回波信号的抵达时间突然改变而动作。 三、音响探测原理 音响探测原理是根据所打击目标的吃水深度或潜航潜艇的航行深度,引信在测出雷 体所处深度的基础上,设定每个探测周期的脉冲回波接收区间,然后在此区间以回 波信号的有无判决目标的有无。 1、正音响探测原理 2010-9-1340 3.6.2主动超声引信的工作参数 主动超声引信的工作参数包括:工作频率、探测周期、脉冲宽度与空度,发射声功 率、动作灵敏度等。 一、工作频率 常用的工作频率为50-100K赫兹。 二、脉冲发射周期 在选择脉冲发射周期时应遵从以下规律 maxmin max 为水雷最大布深,c为声波在海水介质中的传播速度为目标舰船的最小船长,Vmax为目标舰船的最大航速 max 2010-9-1341 三、脉冲宽度与空度 脉冲宽度 脉冲的空度是脉冲发射周期与脉冲宽度之比,即四、发射声功率 主动探测系统发射系统的发射声功率要在考虑水中传播损失、海面或舰船的反射损 失和传感器的指向性等因素的前提下,保证回波信号的声压到达引信接收系统的最 小动作参数,使系统在动作可靠性与工作时间两个指标中达到均衡。 五、动作灵敏度 动作灵敏度参数是表征主动声引信能动作的检测目标最小的吃水深度,该参数决定 了该系统打击目标的类型。 2010-9-1342 水雷磁引信是利用检测舰船的磁场特性来引爆水雷的非触发引信。 3.7.1静磁引信 静磁引信,它反映的是舰船磁场强度某一分量的绝对幅值变化,如舰船磁场强度的 水平分量幅值变化而动作的被动声引信。 图3.7-2 静磁引信的方框图 当舰船靠近测量点一定 距离时,感应的舰船磁 场达到或超过某一值时, 即认定目标已经进入打 击范围,静磁引信动作, 引爆水雷装药。 2010-9-13 43 图3.7-4为引信不同工作方式时需要设置的参数。 图3.7-4 “活时间”及“死时间”参数 2010-9-13 44 3.7.2动磁引信 动磁引信是利用舰船磁场强度某一分量随时间的变化率而动作的被动磁引信。 动磁引信的工作框图如图3.7-6所示,与静磁引信的区别为在检波输出与继电器(逻 辑电路)之间增加微分单元。(a)图为静磁引信部分电路,(b)图为动磁引信对 应部分。在实际使用中,常采用如(c)图的静磁引信与动磁引信联合工作的方式, 在提高动作局位性的同时,增强引信系统的抗扫性。 检波器 执行电路 继电器 (逻辑电路) 微分器 检波器 执行电路 继电器 (逻辑电路) 微分器检波器 执行电路 继电器 (逻辑电路) 继电器 (逻辑电路) 图3.7-6动磁引信工作框图 2010-9-13 45 3.7.3梯度磁引信 梯度磁引信是利用磁场分布的空间方向的不均匀(梯度)变化而动作的磁引信。梯 度磁引信是利用磁场分布的空间方向的不均匀(梯度)变化而动作的磁引信。 图3.7-8 梯度磁引信原理框图 2010-9-13 46 水压引信是依靠运动舰船产生的水压场信号工作的非触发引信。水压引信经常配合 其它引信组成联合引信一起使用,一般水压引信作为战斗引信,在保障引信具有良 好动作区域性的同时,提高水雷的抗扫能力。 3.8.1液压活塞触头式水压引信 液压活塞触头式水压引信采用液体活塞式水压传感器(参见3.3.3水压传感器)作为 水压信号接收、检测装置,利用活塞与水压触头形成压力继电器,继电器动作,水 雷被引爆。 一、舰船通过时水压引信的动作过程 2010-9-13 47 接收压力发 生变化 接收室与补偿室 产生压力差 高阻孔压力调节 慢变化, 可以调节 压力差趋零 (压力自动补偿) 压力变化快, 产生足够大压差 活塞上移,水压活 塞触头断开 引爆电路接通 不雷爆炸 图3.8-1活塞式水压引信工作框图 2010-9-13 48 二、水压接收器灵敏度调节 图3.8-2 水压接受器调节机构 在使用时,水压接收器灵敏度应根据水雷引信的作战使命来设定。为了防止 反转时损坏活塞触头,在转轴的另一端装有制止棘轮,并有阻轮爪限制它的 转向。所以设定灵敏度时,一定要注意转动方向。 2010-9-13 49 三、抗干扰措施 1、活塞被推向上时,水压(活塞)触头SYK不会断开。 2、引信电路中增加延时电路来防风浪干扰。这样,只有舰船产生的负压信号因其作 用时间较长,才能达到预定的延时时间,水雷才能爆炸。 3、液压活塞式水压引信无法有效防止水中爆炸此类干扰信号,必须采用同其它物理 量引信一起组成联合引信,利用其它引信良好的抗水中爆炸干扰来防止此类误动 2010-9-1350 3.8.2压力测量式水压引信 压力测量式水压引信是利用压力传感器将舰船水压场信号转换为电信号后,根据舰 船水压场的负压变换规律而动作的被动水压引信。针对舰船负压的检测、判决标准 的不同,可以将其分为幅度-时间式水压引信和幅度积分式水压引信。 一、幅度-时间式水压引信 幅度-时间式水压引信的工作原理是利用舰船水压场的负压而动作的被动水压引信。 图3.8-4 幅度-时间式水压引信的工作原理 2010-9-13 51 二、幅度积分式水压引信 幅度积分式水压引信的工作原理是利用舰船水压场的负压区积分值而动作的被动水 压引信。 图3.8-5 幅度积分式水压引信的工作原理 三、压力测量式水压引信对干扰的防护 对接收到的水压信号进行频谱结构的分析,根据舰船水压场的频谱结构、能量 分布等特征,对水压信号进行滤波,将波浪等自然干扰信号的影响减弱,舰船 目标水压场可较完整的提取出来,然后再采用压力测量式水压引信检测方式, 此时舰船目标的检测具有较好的检测概率。 针对水中爆炸的防护,压力测量式水压引信也必须采用同其它物理量引信一起 组成联合引信来防止此类误动作。 2010-9-13 52 人们设计联合工作引信,将两种或两种以上的单一功能引信组合,按照单一功能引 信间的逻辑关系、表决权重综合判决最终水雷动作与否,博采众家之长、互补不足, 在确保引信的正确打击概率的同时,提高引信的抗干扰能力。由于联合工作引信的 显著优点,现代水雷引信设计中普遍采用该工作方式。 3.9.1磁感应-声联合引信 该联合引信是由磁感应引信和被动声引信组成的。磁感应引信,包括感应线圈棒 (磁传感器)、放大器和正、负感应执行电路;被动声引信,包括声传感器、放大 器和执行电路。该联合引信的工作制度是:正(负)感应-声-负磁(正)感应, 正感应(或负感应)与声作为值更引信,而负感应(或正感应)作为战斗引信,工 作原理框图如3.9-1所示。 2010-9-13 53 图3.9-1 磁感应-声联合引信工作原理框图 2010-9-13 54 3.9.2声-磁-水压联合引信 声-磁-水压联合引信水雷是由声引信、磁引信和水压引信组成 的,战前水雷预置器按照作战目的和作战需要,以一定逻辑组 合关系决定三部分引信间的工作关系,制定引信工作制和动作 参数,通过专用连接电缆输入至水雷引信中。因此该类型引信 的工作方式丰富、功能很强、使用方便。该型水雷引信的功能 见图3.9-2方框图。 2010-9-13 55 图3.9-2 声-磁-水压水雷联合引信功能方框图 2010-9-13 56 图3.9-5 联合引信原理框图 2010-9-13 57 联合引信原理框图如图3.9-5所示。图中可以看出其三个传感器、四个模块 间与其他装置的关系。 该型联合引信,除在通信接口的EPROM中存有连接程序外,平时引信中不存 储任何程序。由于模块中均为RAM,即使程序送入引信,当引信断电时,程 序也会全部消失,目的是保守引信工作制的秘密。相应带来的问题是:引 信设定好之后必须一直通电,不能再断电。因此,引信电源单独供给,其 通断状态不由保除器控制。 2010-9-13 58 一、通信接口模块 IRT通过数据传输电缆实现引信与UCP的联接,完成引信与 UCP之间的通讯。即: ——将UCP或UCM中的程序写入引信。 ——将引信中的程序读入UCP自动进行校核,或进行修改。 图3.9-6 IRT功能模块功能框图 2010-9-13 59 二、声模块 声模块的功能框图如图3.9-7所示。声模块有三个输入信号: ——从水听器输入的水声信号; ——从倾斜仪输入的雷体滚动的角度信号; —一从深度传感器送来的水深信号。 图3.9-7 声模块功能框图 2010-9-13 60 三、磁及水压模块 磁及水压模块见功能方框图如图3.9-8所示。它由磁、水压模拟电路及数字电路和微 处理器等部分组成。 图3.9-8磁及水压模块功能框图 2010-9-13 61 四、终端逻辑模块 终端逻辑模块就是一个微处理器系统。该模块程序的启动由水压保险器SAD控制, 其作用相当于电路保险。如前所述,引信的程序通过UCP预置、设定好之后存在 终端逻辑模块的 RAM中,一经水压保险器SAD控制启动,即按照预置工作程序完 成水雷的各项工作制度。 (1)工作时间设定 联合引信的工作时间设定范围见表3.9-1: 短延时 长延时 固定延时 战斗时间 0~23h 0~9999h 1h 0~9999h 2010-9-13 62 (2)深度选择 (3)感应通道与组合逻辑选择 MRP有五个通道可供选择: 0——声信号。 1——声值更。 2——压力通道。 3——磁通道。 4——声通道。 上述通道的组合逻辑有三种可供选择即: ——LAC(Logic Comp):同时的逻辑组合,要求几路信号同时动作;——LAP(Logic Priority):逻辑“与”优先级,要求几路信号按次序工作; ——LAO(Logic Or):加权逻辑,2010-9-13 63 (4)各个通道工作参数设定 水压通道设定 水压通道的工作方式分为两种,压力、长度工作制式与积分计量工作制式,如图 3.9-9所示。 图3.9-9 舰船水压场信号类型 2010-9-13 64 磁通道设定: 磁通道信号类型有五种,即为X、Y、Z磁分量及HOR和HTR合矢量,可反应磁场信号的 五个分量。 磁信号的工作方式(工作制)有三种: RM——任意脉冲,即单脉冲任意符号工作制; DR——双脉冲; RV——双脉冲异符号。 DR及RV方式,即双脉冲方式,除上述设定外,还要设定“活时间”及“死时间”两 个参数反映两个脉冲之间的关系,如图3.9-10所示。 图3.9-10 “活时间”及“死时间”参数 2010-9-13 65 声通道设定 声通道设定可有八种选择,为1-8,最多可选八个(全选),最少可以不选。声的 工作制有三种:静声 WL、单梯度SG、双梯度DG。 (5)定位逻辑设定 组合逻辑的结果使水雷爆炸,但不直接给出发火信号。爆炸应在最有效的位置上发 生,这由定位逻辑来完成。联合引信分别设定判别目标与确定最佳炸点。定位逻辑 的功能是确定合适的爆炸时机,实际上是保证纵向动作区域性。定位的原理是选取 舰船声、磁、水压信号的峰值,一般而言峰值点对应于目标的正下方。 图3.9-11 水雷爆炸所需的舰船声、 磁、水压信号相关参数 2010-9-13 66 (6)定次设定 设定内容有两项,一是次数,可在1~99范围内选择;二是定次动作后的封闭时间, 最大为99秒(占八位)。 五、联合引信工作过程 2010-9-13 67 (1)水雷布放前,首先打开端盖,取出引信接通电源开关。然后用 预置器UCP或便携式预置器UCM,通过连接电缆经过引信的通 信接口将程序写入引信内存。 (2)由于电源开关在水雷内部,不受保险器控制,当水雷准备好之 后,电源将一直接通,若电源断开将使全部程序消失。 (3)水雷布放入水后,水压保险器工作,控制启动水雷引信工作程 序。水雷将按下述时间表工作,其具体时间在布雷前加以设 (4)深度传感器测量水深,按照水深范围5~30m、30~60、60m以上选择不同的程序。在设定时,给不同水深规定不同的程序 号(标志)0/1/2,不同的程序号在UCP中设定不同的功能 及参数。例如灵敏度就可以随水深不同,选择不同的值等等, 这样水雷就具有一定的适应水深的能力。 (5)在保险延时期间,声、磁、水压传感器测量外界背景噪声,各 自进行补偿。 (6)舰船通过时,声、磁、水压信号经过各自的传感器送入引信的 声、磁、水压模块及终端逻辑模块进行分析处理。 2010-9-13 68 终端逻辑模 块的主程序 流程,如图 所示。

  本文档为水雷兵器原理教学中第三章水雷引信的教学PPT。主要介绍了引信、引信类型,以及对各种不同的水雷引信的概念和工作方法等进行了讲述。

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