[发明专利]有效控制潜艇、深潜器上浮系统的装置及沉浮方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有效控制潜艇、深潜器上浮系统的装置及沉浮方法，能确保万米海深潜艇、深潜器安全上浮。 

背景技术

为解决潜艇、深潜器不沉性和动力抗沉特性，不能排水上浮,特别是深海安全上浮，潜艇深海上浮排水噪音大，采用潜浮舱使潜艇、潜水器能安全上浮，确保动力抗沉性，即使浅水面500米左右排水，对水泵技术要求高，且水泵排水噪音大，暴露潜艇失去隐蔽性的价值、高能耗，排水导致金属疲劳，结构变形，强度降低。 

随着信息化时代的到来，网络中心战的概念开始在世界军事的斗争的舞台上崭露头角。核潜艇可在无需依靠支援保障舰艇或者陆基保障设施的情况下，长期地从事水下作战活动，从而增加了水下作战兵力部署的灵活性和多样性。随着潜艇隐身性、下潜深度和机动性的增加，需要提高潜艇参与和执行复杂使命的效能。 

潜艇是近代海军的主要装备之一，它在使用过程中会遇到各种战斗损伤和海损事故。这些事故直接影响和威胁潜艇的生命力，使潜艇失去正常航行和执行战斗任务的能力，严重的还导致潜艇沉没于海底。因此，当发生事故时，需采取紧急措施使潜艇快速上浮至水面状态。 

潜艇的不沉性和动力抗沉特性是目前拥有潜艇的国家十分关注的问题。当潜艇发生事故需要紧急上浮时，一般采用高压空气吹除压载水舱，但该系统存在吹除速度低、吹除能力弱等局限性，给潜艇的水下航行带来了危险。 

关于安装可弃压载某些类型的潜艇紧急上浮的最好办法，是抛弃沉重的压载龙骨、铅或钢制的锚链节，扔掉安置在外部的蓄电池箱。在美海军中，通常仅限于特种深潜器，其下潜深度太大，压缩空气实用排水技术对紧急排除压载水舱已不发生作用。 

加布勒在所著的《潜艇设计学》一书中也指出，由于艇上要安排足够的压载物，使设计变得复杂。由于可弃压载安装在耐压艇体外部，平时无法进行维护保养，因而会对使用的可靠性带来问题。更重要的问题是一旦抛弃这些压载，艇将失去再次下潜的能力，因此抛弃压载物的方法在军用潜艇上很少使用，抛弃压载物使艇的稳性受到影响。 

由于大多数现代潜艇的主压载水舱都比较小，在大深度下能够提供的上浮力有限，因而潜艇必须越来越大地依赖它的动力装置。水下动力抗沉直接有效的措施就是增加利用艇体和升降舵的流体动升力使艇上浮的速度。现代的水下动力抗沉，需要一个综合性的应急措施，包括：方向舵操满舵，制造上浮纵倾角，艉升降舵艏升降舵合理使用，应急吹除压载水舱水，常备正浮力效应，螺旋桨的合理使用。原有的应急吹除压载水舱水和抛弃固体压载等更改为潜浮舱，配合艉升降舵和艏升降舵合理配置和使用方面，主要有航行状态下的自动操舵，艉升降舵采用大小舵，左、右艉升降舵独立操作乃至安装X 型舵等。简化了潜艇上浮运动的动力装置，有效的解决了抗沉、上浮。 

潜艇设计中,排水量和主尺度的确定是潜艇概念设计中最重要的一环。计算常规潜艇的排水量和主尺度。在潜艇设计初期,确定战术技术指标或设计任务书中战术指标,需要计算潜艇排水量和主尺度的计算。否则就无法开展从需求的功能空间到属性空间，即方案的模块软件设计,因此,开展潜艇排水量和主尺度确定的计算方法研究是实行常规潜艇概念设计智能化的前提或关键的一环。潜艇的排水量和主尺度是由纵向棱形系数、最大下潜深度与最大半径比，潜艇储备浮力和排水量的比、艇级、推进功率、航速、最大作战半径及武备重量等条件确定的。知道这些条件后,排水量和主尺度可根据统计资料用统计回归分析运算得出。 

公知，水下压力很大，载人潜水器要想自由上下，常规来说就必须得有能量来源，但这无疑会要求增加潜水器的重量，而增加重量必然会影响整个潜水器的安全。 

蛟龙号深潜器的总设计师徐芑南最后把宝押在了深潜器无动力下潜上浮技术上。在潜水器两侧配备4块压载铁，重量可以根据不同深度与要求调整。在下潜过程中，压载铁使潜水器具备负浮力，按照一定速度下潜；当潜水器到达设定深度时，可操作抛载其中两块压载铁，使潜水器处于零浮力悬停状态，保持在这个深度上实现作业，包括航行、拍照、取样等；当任务完成，再抛弃另外2块压铁，使潜水器具备正浮力，按照一定的速度上浮，到达水面。 

发明内容