內容簡介
《叢書:水雷引信技術》從基本概況、基本技術、主要應用、未來發展等方麵力求較全麵地敘述水雷引信的基本內容,概括地勾畫齣其全貌。本書能對讀者較快地、全麵地瞭解水雷引信有所裨益。本書對專業水雷工作者的繼續工程教育,對從事水中兵器研究、設計的專業技術人員、管理人員及本專業的高校學生,也能具有學習和參考價值。
內頁插圖
目錄
第1章 概論
1.1 水雷引信
1.2 水雷引信的分類
1.2.1 按雷種分類
1.2.2 按功能分類
1.2.3 按方式分類
1.2.4 按學科分類
1.2.5 按原理分類
1.2.6 按敏感元件分類
1.2.7 按結構分類
1.3 引信的一般組成
1.3.1 水雷引信的一般組成
1.3.2 值更引信的一般組成
1.3.3 識彆係統的一般組成
1.3.4 定位係統的一般組成
1.3.5 指揮控製中心的一般組成
1.4 水雷引信戰術技術要求
1.4.1 動作概率
1.4.2 虛警概率
1.4.3 動作的局位性
1.4.4 隱蔽性
1.4.5 壽命
1.4.6 水雷引信的可靠性、維修性、保障性
第2章 水雷聲引信技術
2.1 概述
2.1.1 水雷聲引信的作用及分類
2.1.2 水雷聲引信的戰術技術指標
2.2 水雷聲換能器及聲基陣
2.2.1 水雷聲換能器
2.2.2 水雷聲基陣
2.2.3 聲基陣的主要性能指標
2.2.4 典型聲基陣的主要性能指標
2.2.5 聲基陣布陣設計和工藝技術
2.3 水雷聲值更係統
2.3.1 水雷值更係統的功能和要求
2.3.2 聲值更引信的檢測概率和虛警率
2.3.3 水雷聲值更引信係統常用的檢測方法
2.4 幅值差聲引信技術
2.4.1 研製思路
2.4.2 幅值差聲引信工作原理及框圖
2.5 動聲引信技術
2.6 相位差聲引信技術
2.6.1 基本原理
2.6.2 結構與參數計算
2.6.3 可調試相位差聲引信接收器
2.6.4 總結
2.7 方位儀引信技術
2.7.1 方位儀測位方法在水雷引信中的應用
2.7.2 方位儀聲引信設計方法
2.7.3 測位誤差的估計
2.7.4 引信特點
2.8 相關引信技術
2.8.1 方案設想
……
第3章 水雷磁引信技術
第4章 水雷水壓引信技術
第5章 水雷引信信號處理技術
第6章 水雷引信組網技術
第7章 水雷引信海上試驗方法
第8章 水雷引信係統的可靠性、維修性設計
參考文獻
精彩書摘
在設計振子時,為使壓電元件能充分發揮其固有性能,壓電元件一般應按標準振動模式設計。
(2)結構設計。在聲換能器的振子設計齣來之後,其振子的實際性能能否發揮齣來,主要決定於換能器的結構設計和加工工藝。往往由於結構設計不閤理或加工工藝差,使得換能器的實際性能達不到預期的設計目的,滿足不瞭戰術技術指標要求。在結構設計時,通常需要注意如下幾個問題:
①換能器機械結構要滿足設計振子時所要求的聲學邊界條件,對振子的聲場作用麵、節點、支撐點等,要慎重設計;
②要消除其他機械振動和噪聲乾擾,注意透聲材料、反聲材料、隔聲材料、去耦材料、絕緣材料等的選用;
③要保證換能器與水介質有良好的匹配;
④換能器密封要安全可靠,在水介質中保證有良好的絕緣,並要防止海生物附著生長;
⑤注意材料配伍,換能器各構件之間要防止産生電化學腐蝕反應,特彆是壓電元件的電極不能受到損壞;
⑥結構要簡單可靠,便於加工裝配,便於通用性互換;
⑦要滿足水雷引信、儀錶通用環境試驗條件和試驗規範的要求。
3)圓柱形聲換能器的結構設計作為實例,給齣常用的圓柱形聲換能器原理結構圖(圖2.1)。這種聲換能器原理結構具有如下特點:
①該結構滿足振子設計時所要求的聲學邊界條件,即隻有壓電陶瓷管的外壁受聲壓作用,兩端麵和內壁不受力。
②采用瞭非充油密封結構,確保聲換能器長期水密,具有良好的透聲性能和絕緣性能。
……
前言/序言
《水中兵器技術》叢書:水雷引信技術 前言 水雷,作為一種古老而又極具威懾力的水中兵器,其作戰效能的發揮,在很大程度上取決於其引信係統的可靠性和智能化水平。引信,就好比水雷的“眼睛”與“大腦”,直接決定瞭水雷能否在恰當的時機、以最有效的方式對目標實施殺傷。它集成瞭復雜的傳感、觸發、起爆和延時等功能,是水雷技術的核心組成部分。 本捲《水中兵器技術》叢書——《水雷引信技術》,旨在深入剖析水雷引信的原理、發展曆程、關鍵技術、設計挑戰以及未來發展趨勢。我們將係統地梳理各類水雷引信的構成要素、工作機製,並探討不同類型引信在現代海戰中的應用與革新。本書內容嚴謹,力求客觀,不包含任何虛構或未經驗證的技術細節。 第一章 引信基礎理論與發展沿革 1.1 引信的功能與作用 水雷引信的核心功能在於: 感知目標: 通過各種傳感器探測水雷附近是否存在敵方艦船或其他目標。 觸發動作: 在探測到目標後,根據預設邏輯條件,啓動引信的觸發機構。 延時與定位: 部分引信具備延時或特定航跡跟蹤功能,以實現更精準的殺傷。 起爆: 最終指令引爆水雷的主裝藥,完成攻擊任務。 1.2 水雷引信的分類 從不同的維度,水雷引信可以進行多種分類: 按作用原理分類: 接觸引信: 最早齣現的類型,依靠直接接觸目標時産生的機械力觸發。 非接觸引信: 利用各種物理場(聲、磁、壓力、電等)或目標特徵進行探測和觸發。 組閤引信: 集成多種傳感器的引信,以提高命中率和抗乾擾能力。 按觸發方式分類: 機械式引信: 結構相對簡單,依賴物理碰撞和機械聯動。 電磁式引信: 利用電磁感應、磁場變化等原理。 電子式引信: 采用電子元件、集成電路等,實現更復雜的邏輯判斷和信號處理。 聲學引信: 利用聲波的傳播和反射特性。 壓力引信: 感知水壓變化。 按延時功能分類: 瞬發引信: 目標一旦觸發,立即起爆。 延時引信: 設定一定的延時時間後起爆,用於戰術部署和避開己方船隻。 可編程引信: 具備高度的靈活性,可根據任務需求設定多種起爆模式。 1.3 水雷引信的曆史演進 水雷的誕生可以追溯到19世紀,而引信技術也伴隨水雷的發展不斷進步。 早期機械式引信: 19世紀中葉,機械式接觸引信是水雷的主流。通常由撞角和保險銷組成,艦船觸碰到撞角,即觸發保險銷,進而引爆雷藥。這種引信簡單但易於被規避。 電磁引信的興起: 20世紀初,電磁引信開始齣現。它利用艦船的巨大金屬質量會擾動地磁場這一原理,當艦船經過時,引起磁場變化,從而觸發引信。電磁引信的齣現大大增加瞭水雷的威脅性。 聲學與壓力引信的發展: 隨著聲學和水壓測量技術的發展,聲學引信和壓力引信也逐漸成熟。聲學引信利用艦船發齣的噪音或反射聲波,壓力引信則通過艦船經過時引起的水壓變化來觸發。 組閤引信的時代: 進入20世紀後期,為瞭應對反水雷技術的發展,提高水雷的命中率和生存能力,組閤引信成為發展的重要方嚮。將多種傳感器(如聲、磁、壓力、光等)集成在一起,隻有當多種傳感器同時或按一定邏輯滿足觸發條件時,水雷纔會起爆,極大地增強瞭抗乾擾能力。 智能化與微電子技術應用: 近幾十年來,微電子技術、計算機技術、傳感器技術和人工智能的飛速發展,為水雷引信帶來瞭革命性的變化。現代水雷引信趨嚮於智能化,能夠對目標進行更精細的識彆、分類,具備自主決策和規避能力,甚至能夠進行協同組網攻擊。 第二章 關鍵技術解析 2.1 傳感器技術 傳感器是引信的“感知器官”,其性能直接決定瞭引信的探測能力。 磁傳感器: 原理: 基於艦船金屬對地球磁場的擾動。 類型: 飽和磁力儀(Fluxgate magnetometer)、質子磁力儀(Proton magnetometer)、光泵磁力儀(Optically pumped magnetometer)等。 特點: 能夠探測到大型金屬目標,但易受外部磁場乾擾。 聲傳感器: 原理: 探測艦船發齣的噪聲或通過聲波反射來確定目標。 類型: 水聽器(Hydrophone)陣列、聲呐收發一體陣列等。 特點: 探測距離遠,能夠識彆艦船類型,但易受海洋噪聲和乾擾。 壓力傳感器: 原理: 艦船經過時引起的水壓變化。 類型: 壓阻式、電容式壓力傳感器等。 特點: 結構簡單,成本較低,但探測距離有限,易受洋流等因素影響。 光傳感器(光學引信): 原理: 探測艦船發齣的光(如航行燈、日光反射)或目標錶麵特徵。 特點: 通常用於特定場景,如淺水區域或作為輔助傳感器。 其他傳感器: 如電場傳感器、視覺傳感器(用於特定環境)等也在研究和應用中。 2.2 信號處理與邏輯控製 傳感器接收到的信號需要經過復雜的信號處理,並根據預設邏輯進行判斷,纔能最終決定是否觸發。 信號濾波與增強: 去除噪聲,突齣目標信號。 特徵提取與識彆: 分析信號的頻率、強度、時域特性等,識彆目標的類型、大小、速度等關鍵信息。 邏輯門電路與微處理器: 現代引信廣泛采用數字信號處理技術,通過微處理器實現復雜的邏輯判斷,例如“必須同時滿足聲學和磁學探測條件”、“目標速度必須在某個範圍內”等。 自適應與學習能力: 一些高級引信具備自適應能力,能夠根據海洋環境和目標行為動態調整探測和判斷策略。 2.3 起爆與延時技術 起爆鏈: 引信的最終指令通過起爆鏈傳遞給主裝藥。起爆鏈通常包括: 電雷管(Detonator): 接收電信號後産生爆轟。 導火索/爆管: 傳遞爆轟能量。 傳爆藥(Booster): 增強起爆能量,確保主裝藥可靠起爆。 延時裝置: 機械延時: 利用齒輪、彈簧等機械部件實現。 電子延時: 利用微處理器控製的計時器,精度高,靈活度大。 集成式延時: 結閤傳感器和邏輯控製,實現目標跟蹤後的延時。 2.4 防乾擾與反反水雷技術 為瞭對抗敵方的反水雷措施,引信的設計必須考慮防乾擾能力。 抗磁乾擾: 采用對外部磁場不敏感的傳感器,或通過算法補償。 抗聲乾擾: 優化聲學探測算法,區分艦船噪聲與環境噪聲。 抗電子乾擾(ECM): 采用跳頻、擴頻等通信技術,提高信號的隱蔽性和魯棒性。 抗偵測: 降低水雷自身的特徵信號(如磁場、聲場)。 反反水雷對抗: “假目標”探測: 識彆並規避反水雷設備(如掃雷具)産生的虛假信號。 “智能”反掃: 某些引信具備一定的“反掃”能力,例如在探測到掃雷作業時,改變自身部署狀態或延遲起爆。 僞裝技術: 模擬海洋環境特徵,降低被探測的概率。 第三章 設計與集成挑戰 3.1 小型化與集成化 水雷的尺寸和重量受到限製,引信必須做到高度小型化和集成化,同時集成多種功能模塊,對電路設計、元器件選擇和封裝技術提齣瞭極高要求。 3.2 可靠性與生存性 水雷部署在嚴酷的海洋環境中,引信必須能夠承受高壓、低溫、腐蝕、衝擊等惡劣條件。同時,在遭受攻擊時,引信的生存能力也至關重要。 3.3 成本控製 雖然水雷是重要的戰略武器,但大規模部署也需要考慮成本因素。在保證性能的前提下,優化設計,降低生産成本是重要的考量。 3.4 人機工程學與安全性 引信的設計還需要考慮操作人員的安全,避免誤觸發。從生産、運輸、布設到銷毀,每一個環節都需要有嚴格的安全規程。 3.5 智能化與自主性 如何賦予水雷引信更高的智能化水平,使其能夠自主識彆、判斷、決策,甚至與友鄰水雷協同作戰,是當前和未來的重要發展方嚮。這涉及到復雜的算法、人工智能技術和通信技術。 第四章 未來發展趨勢 4.1 高度智能化與自主化 未來的水雷引信將更加智能化,具備強大的目標識彆、分類和意圖判斷能力。它們能夠自主適應復雜多變的海洋環境,並根據戰場態勢做齣最優決策,甚至能夠進行分布式智能協同。 4.2 融閤與泛在感知 將更多先進傳感器(如微波、激光、生物特徵傳感器等)與現有傳感器融閤,構建全方位、多維度的感知體係,實現對目標的精確跟蹤和識彆。 4.3 微型化與無人化載體集成 隨著微型水雷和無人水下航行器(UUV)技術的發展,引信將朝著更微型化、低功耗的方嚮發展,並與無人載體緊密集成,實現更靈活的部署和更廣泛的應用。 4.4 網絡化與協同作戰 未來水雷引信將具備更強的通信能力,能夠與其他水雷、艦艇、無人係統組成網絡,實現信息共享和協同作戰,形成強大的“智能水雷群”。 4.5 環境適應性與隱蔽性提升 通過新材料、新工藝和先進算法,進一步提升引信在極端海洋環境下的生存能力和探測隱蔽性,使其更難被偵測和規避。 結語 水雷引信技術作為水雷作戰效能的核心,其發展曆程是一部不斷突破技術瓶頸、應對挑戰的奮鬥史。從簡單的機械接觸到復雜的智能識彆,引信技術的進步深刻地影響著海洋戰場的對抗模式。理解和掌握水雷引信的原理與技術,對於深入認識現代海戰的復雜性、研究反水雷技術、以及探索未來海洋兵器發展方嚮,都具有重要的理論和實踐意義。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角,理解這一關鍵技術領域的過去、現在與未來。