专利名称：一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法
技术领域：
本发明涉及一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法。
背景技术：
在公海和连接于公海而可供海船航行的一切水域中航行的一切船舶，包括潜艇和一切水面舰船，都要求遵守《1972年国际海上避碰规则》的规定，在夜间停泊、自由航行或者 编队航行时，都要安装信号灯，包括右舷灯、左舷灯、桅灯、艉灯、环照灯等。目前，公知的潜 艇上使用的航行灯均根据中华人民共和国船舶行业标准CB518-1996《潜水航行灯规范》进 行设计和制造，采用与普通船用信号灯基本相同的结构，只是根据潜艇潜航深度的不同，将 结构设计成密封且具有较高的抗压强度而已。传统的《潜水航行灯》的外部结构组成从下而上分四层底座、透镜和挡光罩、上压 圈和上盖。底座上装有透镜和挡光罩，底座下焊接有安装脚；透镜是一个圆柱面的玻璃罩， 用来密封；挡光罩套在透镜外面，是用薄不锈钢板制作的一个247. 5° (右舷灯和左舷灯)、 135° (桅灯)或225° (艉灯)的不完整圆柱面，在开口处两端各有一个小平面，挡光罩 与透镜之间有一圈约10 20毫米宽的窄缝；透镜和挡光板上装有上压圈，上压圈上面有上 盖。上盖与上压圈之间在外部四周用3个短螺栓拉紧，中间用橡胶圈密封；3个长螺栓设置 在挡光罩的外部四周，将结合好的上盖和上压圈、透镜和挡光罩、底座拉紧成一体，确保底 座、透镜和挡光板、上压圈、上盖四部分密封。我们知道，潜艇特别是核潜艇，作为国家最重要的战略武器平台，潜艇航行灯不但 要满足普通船用电气号灯的通用技术要求，还需要满足潜艇的如下特殊的战术性能要求1、潜艇潜航时，要求潜艇航行灯阻力要尽量的小，以确保潜艇的潜航速度和降低 能量消耗，延长潜航时间；2、潜艇潜航时，要求潜艇航行灯的外部结构尽量不要产生振动，不要产生噪音，不 要影响潜艇隐蔽潜航时的静音性能；3、可靠性高；4、使用维护方便。而传统《潜水航行灯》的外部结构中1)总体结构是一个圆柱体，由水动力学原理可知，当潜艇特别是核潜艇在水中高 速潜航时，水流容易产生涡街，不但阻力大，而且容易使灯具结构产生振动，产生噪音。2)结构外部用以拉紧各结构的每一个短螺栓与上盖、上压圈之间，每一个长螺栓 与挡光板之间都有一道狭缝，潜艇特别是核潜艇在水中高速航行时，狭缝中的水流容易产 生高速紊流，使相关结构特别是用薄不锈钢板制作的挡光板结构产生振动，从而产生噪音； 当然这种结构也增加阻力；3)由水动力学原理可知，挡光罩与透镜之间的狭缝结构中的水流特别容易引起振 动，引起噪音；4)几乎上面的每一个外部结构零件均没有考虑到阻力和噪音问题。
5)结构复杂、可靠性低，使用传统白炽灯灯泡寿命低，维护不便。我们知道，潜艇特别是核潜艇，潜航速度可达30节以上，即15 20米/秒，海水相对潜艇航行灯流速很大。而当高速流体流过传统潜艇航行灯时，不但容易形成大的阻力， 而且容易形成紊流和涡街，容易使结构件产生振动，振动容易产生声响，影响潜艇的静音性 能。每艘潜艇的每个部件均保证低阻力、低噪音，才能保证整艘潜艇的低阻力、低噪音，才能 满足现代潜艇快速、静音的战术性能要求。如果每艘潜艇的5、6台航行灯均阻力大、噪音 大，对整艘潜艇的战术性能影响也是不可忽视的。我们国家目前的潜艇航行灯是基于中华人民共和国船舶行业标准CB518-1996《潜 水航行灯规范》进行设计和制造的，这些潜艇航行灯虽然符合《1972年国际海上避碰规则》、 《船用电气号灯技术条件》GB/T3028-1995、《潜水航行灯规范》CB518-1996等规定，但这些规 定都是只规范了水面航行船舶技术性能方面的要求，而潜艇特别是现代核潜艇，作为国家 最重要的战略武器平台，潜艇航行灯不但要满足普通船用电气号灯的通用技术要求，还必 须满足潜艇的战术性能要求。当然，CB518-1996《潜水航行灯规范》并不是叫《潜艇航行灯规范》，但这个《规范》 由国防科学技术工业委员会发布，而有关单位根据《潜水航行灯规范》CB518-1996制造的 “潜水航行灯”又明文写着“用于常规动力潜艇、核动力潜艇夜间航行之灯光信号、编队航行 信号、停泊信号”，如果实际用于我国潜艇特别是现代新潜艇，就必将对其战术性能产生影 响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在潜艇潜航时，对水流的阻力小、且不易产生振动、不 易产生噪音的潜艇航行灯，以使潜艇航行灯适应潜艇特别是核潜艇战术性能要求的方法， 从而可以提高潜艇潜航时的速度和潜航时间，满足潜艇静音性能方面的要求，加上使用可 靠性高、使用寿命长的陶瓷金卤灯灯泡，从而适应潜艇在外海长时间潜航时在可靠性、方便 维护、尽量免维护等性能方面的要求。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是1)根据水动力学原理，潜艇航行灯在潜艇潜航时所产生的阻力为R=(1/2)CpSV2式中，C为阻力系数；P为流体密度(kg ·秒2/米4) ；S为潜艇航行灯对水流面的 投影面积(米2) 为水流与潜艇航行灯的相对速度(米/秒)。由于P、S、V三个参数是由需要决定的，“C”这个参数起很大作用。我们知道，绕 流体对水流的阻力，即对“C”的影响，其形状是关键，而水滴型(流线型)绕流体“C”最小， 即对水流的阻力最小，因此，本发明一改传统潜水航行灯的外形圆柱体结构，将潜艇航行灯 的总体外形结构设计成流线型。2)将所有容易增大阻力和容易产生噪音的结构如密封挡光橡胶圈、挡光板、拉紧 螺栓(15)等，全部隐藏到透镜(12)里面，使之不和水接触，和水之间也就没有有相对运动， 就连安装结构也设计成隐藏形式的安装螺孔(2)，因而不会产生阻力、振动，也就不会发出噪音。
3)整个潜艇航行灯主要只有一个流线型截面底座(1)、一个流线型截面的透镜 (12)和一个流线型截面上盖(13)三个零件与水流大面积接触，在外部没有任何分支型零 部件，可以充分减小灯具在水中运动的阻力，可以充分减小潜艇潜航时产生结构噪音和空 气泡噪音的可能性。4)将潜艇航行灯的光源改用陶瓷金卤灯，工作更可靠，寿命长达10000小时，可长 时间免维护，符合军品高可靠性和方便维护的要求。陶瓷金卤灯作为潜艇航行灯的光源，其 优越性为陶瓷金卤灯光效高，一个25瓦的陶瓷金卤灯泡可抵120瓦传统船用信号灯灯泡的
亮度；陶瓷金卤灯的使用寿命可达10000小时，是传统白炽灯的近10倍，可以长期工作 不用更换和维护；陶瓷金卤灯只有到使用寿命时只会逐步光衰，不存在传统船用信号灯那样使用的 白炽灯突然断灯丝，突然发生故障的问题，工作可靠性高；陶瓷金卤灯发光体体积小，更有利于提高信号灯断光性能。本发明的有益效果是，可以提供一种在潜艇潜航时阻力小、不易产生结构振动、不 易产生噪音的潜艇航行灯；这种潜艇航行灯采用陶瓷金卤灯作为光源，陶瓷金卤灯光效高， 工作可靠，工作寿命长，可长时间免维护；因此本发明所能提供的潜艇航行灯可以适应潜艇 特别是核潜艇战术性能的要求，有利于提高我军潜艇特别是核潜艇提高航速和静音性能等 的战术性能。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。图1、图2、图3是本发明潜艇航行灯中右舷灯的结构示意图，其中，图1是主视图， 图2是图1的俯视图在D-D处的剖视图，图3是图1的左视图。图1中，1.底座；2.安装螺孔；3.底盖安装螺栓；4.底盖；5.线路板安装螺栓； 6.线路板；7.电源；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；10.右舷灯密封挡光橡胶圈；11.绿色透 光玻璃；12.透镜；13.上盖；14.右舷灯挡光板；15.拉紧螺栓；28.底盖密封圈；29.弹性 体。图2中，1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷 金卤灯灯泡；10.右舷灯密封挡光橡胶圈；11.绿色透光玻璃；12.透镜；14.右舷灯挡光板； 15.拉紧螺栓。图3中，1.底座；2.安装螺孔；3.底盖安装螺栓；4.底盖；5.线路板安装螺栓； 6.线路板；7.电源；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；10.右舷灯密封挡光橡胶圈；11.绿色透 光玻璃；12.透镜；13.上盖；14.右舷灯挡光板；15.拉紧螺栓；16.填料函密封圈；17.填料 函垫圈；18.填料函压紧螺帽；28.底盖密封圈。图4是本发明潜艇航行灯中右舷灯在潜艇潜航时，绕流右舷灯四周的水流示意 图，图中，12.透镜。从图4可以看出，由于本发明潜艇航行灯最外层就是透镜(12)，外面没 有任何其他分支零配件和结构，而透镜(12)是一个流线型截面，水流呈稳流状态，不会产 生涡街和紊流漩涡；同时透镜(12)是一个厚玻璃刚性体，所以本发明潜艇航行灯在潜艇潜航时，阻力小，不会产生结构振动，不会产生结构噪音和空气泡噪音等噪音。图5是本发明潜艇航行灯左舷灯结构示意图的俯视图，其主视图原理与图1相似。 图5中，1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯 泡；12.透镜；15.拉紧螺栓；19.左舷灯密封挡光橡胶圈；20.左舷灯挡光板；21.红色透光 玻璃。图6是本发明潜艇航行灯桅灯结构示意图的俯视图，其主视图原理与图1相似。图 6中，1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡； 12.透镜；15.拉紧螺栓；22.桅灯密封挡光橡胶圈；23.桅灯挡光板。图7是本发明潜艇航行灯艉灯结构示意图的俯视图，其主视图原理与图1相似。图 7中，1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡； 12.透镜；15.拉紧螺栓；24.艉灯密封挡光橡胶圈；25.艉灯挡光板。图8和图9是本发明潜艇航行灯航迹灯结构示意图，其中图8是俯视图，图9是左 视图，其主视图原理与图1相似。
图8中，1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷金 卤灯灯泡；12.透镜；15.拉紧螺栓；26.航迹灯密封挡光橡胶圈；27.航迹灯挡光板。图9中，1.底座；2.安装螺孔；3.底盖安装螺栓；4.底盖；5.线路板安装螺栓； 6.线路板；7.电源；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；12.透镜；13.上盖；15.拉紧螺栓；16.填 料函密封圈；17.填料函垫圈；18.填料函压紧螺帽；26.航迹灯密封挡光橡胶圈；27.航迹 灯挡光板；28.底盖密封圈。图10是本发明潜艇航行灯锚灯结构示意图，其主视图原理与图1相似。图8中， 1.底座；2.安装螺孔；5.线路板安装螺栓；6.线路板；8.灯座；9.陶瓷金卤灯灯泡；12.透 镜；15.拉紧螺栓。锚灯是一种环照灯，没有挡光板；锚灯的密封挡光橡胶圈分上下两部分， 由于中间不连续，图10是在中间进行剖视，所以在图中没有显示出来。
具体实施例方式图1、图2和图3是本发明潜艇航行灯右舷灯的实施例结构示意图。图1、图2、图3中，透镜(12)是一个用无色透明钢花玻璃制作、具有根据抗压强度 要求所需要的厚度、截面为流线型的筒体；底座(1)用不锈钢加工而成且与透镜(12)截面 形状相匹配；底座(1)的上部有凹槽用来安装透镜(12)，通过线路板安装螺栓(5)安装线 路板(6)；线路板(6)上部安装有灯座(8)和陶瓷金卤灯灯泡(9)，线路板(6)下部安装有 供陶瓷金卤灯灯泡(9)使用的电源(7)；底座(1)的下部有底盖密封圈(28)、底盖(4)和底 盖安装螺栓(3)；底座(1)的下部还有隐藏形式的安装螺孔(2)，目的是省略传统潜水航行 灯与水流接触的安装脚和安装螺栓，减小阻力，避免振动；底座(1)的下部还有底盖密封圈(28)和底盖(4)，底盖(4)上有填料函密封圈 (16)、填料函垫圈(17)和填料函压紧螺帽(18)；这一部分结构是将传统潜水航行灯设计在 灯体外部的填料函结构和接线盒结构隐藏到灯体内部，目的还是为了减小阻力、降低噪音。当需要维护或更换电源(7)时，只要拧开底盖安装螺栓(3)将底盖(4)打开；当需 要维护或更换灯座(8)和陶瓷金卤灯灯泡(9)时，只要拧开线路板安装螺栓(5)将线路板 (6)取出即可；当需要更换整个右舷灯时，只要拧开安装螺孔(2)上的安装螺栓即可。
在透镜(12)的上部设置有上盖(13)，上盖(13)用不锈钢制作，上盖(13)的上 部成流线型，下部有与透镜(12)配合的凹槽和与拉紧螺栓(15)相配合的螺孔；拉紧螺栓 (15)将底座(1)、透镜(12)和上盖(13)连为一体；为了获得右舷灯所需要的绿色光线，在透镜(12)的内部设置有绿色透光玻璃(11)，绿色透光玻璃(11)必须要保证右舷灯色度坐标要求；为了保证右舷灯光束符合CB518的角度要求，本发明由右舷灯密封挡光橡胶圈 (10)、右舷灯挡光板(14)和陶瓷金卤灯灯泡(9)共同配合来达到目的；右舷灯密封挡光橡 胶圈(10)有几重作用保证光束角度、挡光即起着传统潜水航行灯挡光罩的作用，起上盖 (13)与透镜(12)之间密封圈的作用，起底座⑴与透镜(12)之间密封圈的作用，起底座 (1)、透镜(12)、上盖(13)之间相互隔离不易发出声响的作用，它贴紧透镜(12)和绿色透光 玻璃(11)起着使该两种玻璃结构零件不易破碎的作用。以上本发明潜艇航行灯右舷灯的结构零件不多，主要金属件只有底座(1)和上盖 (4)两个零件，可以用不锈钢蜡模铸造好后机械加工完成，由于产量不大，也可直接用不锈 钢板机械加工而成；右舷灯上、中、下三部分，即上盖(4)、透镜(12)和底座(1)三个主要零 件用右舷灯密封挡光橡胶圈(10)隔离，既可以保证密封，又可以保证不互相碰撞摩擦，保 证不产生噪音，又不易移动位置，安全可靠；右舷灯上、中、下三部分，即上盖(4)、透镜(12) 和底座(1)三个主要零件用内部拉紧螺栓(15)拉紧，使整个灯体成为一个刚性体，既密封、 又耐压、又阻力小、又不易产生噪音；使用陶瓷金卤灯光源光效高、工作可靠、寿命长，既可 靠又可长时间免维护，非常适合潜艇航行灯使用。因此，本发明潜艇航行灯右舷灯可以满足 潜艇特别是新型核潜艇战术性能的要求。图5是本发明潜艇航行灯左舷灯的实施例结构示意图。左舷灯与右舷灯结构相 同，只是右舷灯光束是向右112. 5°，而左舷灯光束是向左112. 5° ；右舷灯是绿色光束，而 左舷灯是红色光束，左舷灯使用一块红色透光玻璃(21)。图6是本发明潜艇航行灯桅灯的实施例结构示意图。桅灯与右舷灯结构也相同， 只是右舷灯光束是向右112. 5°，而桅灯光束是向前225° ；右舷灯是绿色光束，而桅灯是白 色光束，桅灯不需要右舷灯中的绿色透光玻璃(11)。图7是本发明潜艇航行灯艉灯的实施例结构示意图。艉灯与桅灯结构相同，只是 桅灯光束向前225°，而艉灯光束是向后135°。图8和图9是本发明潜艇航行灯航迹灯的实施例结构示意图。航迹灯与桅灯基本 结构相同，只是桅灯光束向前225°，而航迹灯光束是向后7 10°，当然，航迹灯密封挡光 橡胶圈(26)的形状和航迹灯挡光板(27)的位置也相应有所不同；为了确保角度，灯头(8) 的安装位置向前移动一定距离。图10是本发明潜艇航行灯锚灯的实施例结构示意图。锚灯与桅灯结构相同，桅灯 光束向前225°，而锚灯是一个环照灯，锚灯的密封挡光橡胶圈是中间断开的上下两部分， 在图中未表示出来，同时锚灯没有挡光板。本发明的潜艇航行灯外部金属零件底座(1)、底盖安装螺栓(3)、底盖(4)、上盖 (13)采用喷涂聚四氟乙烯涂料进行保护，聚四氟乙烯涂料不但有良好的耐化学腐蚀性能， 喷涂聚四氟乙烯涂料后零件上还不易黏附赃物和水垢。本发明的潜艇航行灯有别于传统的潜水航行灯，除需要按照中华人民共和国船舶行业标准CB518-1996《潜水航行灯规范》进行光束和环境适应性测试外，还需要在水动力试验环境中进行绕流阻力测试和噪音测试。
权利要求
一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征是潜艇航行灯的总体外形结构设计成流线型，整个潜艇航行灯主要只有一个流线型截面底座(1)、一个流线型截面的透镜(12)和一个流线型截面上盖(13)三个主要零件与水流大面积接触，在以上三个零件外部没有任何其他零部件或分支型结构。
2.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于用 于挡光用的挡光圈、挡光板，用于拉紧上盖(13)、透镜(12)和底座(1)的拉紧螺栓(15)，用 于接入电缆线的填料函的所有零件，用于安装安装螺栓的安装螺孔(2)等结构，均设计在 底座(1)、透镜(12)、上盖(13)所构成的灯体内部，使以上零件不与水流接触。
3.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于右 舷灯透镜(12)是一个用无色透明钢花玻璃制作、具有根据抗压强度要求所需要的厚度、截 面为流线型的筒体；底座(1)用不锈钢加工而成且与透镜(12)截面形状相匹配；底座(1) 的上部有凹槽用来安装透镜(12)，通过线路板安装螺栓(5)安装线路板(6)；线路板(6)上 部安装有灯座(8)和陶瓷金卤灯灯泡(9)，线路板(6)下部安装有供陶瓷金卤灯灯泡(9)使 用的电源(7)；底座(1)的下部还有隐藏形式的安装螺孔(2)，目的是省略传统潜水航行灯 与水流接触的安装脚结构，减小阻力，避免振动；底座(1)的下部还有底盖密封圈(28)、底盖(4)和底盖安装螺栓(3)，底盖(4)上有填 料函密封圈(16)、填料函垫圈(17)和填料函压紧螺帽(18)；这一部分结构是将传统潜水航 行灯设计在灯体外部的填料函结构和接线盒结构隐藏到灯体内部，目的是为了减小阻力、 降低噪音；当需要维护或更换电源(7)时，拧开底盖安装螺栓(3)将底盖(4)打开；当需要维护或 更换灯座(8)和陶瓷金卤灯灯泡(9)时，拧开线路板安装螺栓(5)将线路板(6)取出；当需 要更换整个右舷灯时，拧开安装螺孔(2)上的安装螺栓；在透镜(12)的上部设置有上盖(13)，上盖(13)用不锈钢制作，上盖(13)的上部成流 线型，下部有与透镜(12)配合的凹槽和与拉紧螺栓(15)相配合的螺孔；拉紧螺栓(15)将 底座(1)、透镜(12)和上盖(13)连为一体；为了获得右舷灯所需要的绿色光束，在透镜(12)的内部设置有绿色透光玻璃(11)，绿 色透光玻璃(11)必须要保证右舷灯色度坐标要求，绿色透光玻璃(11)的形状与透镜(12) 相匹配。为了保证右舷灯光束符合CB518的角度要求，由右舷灯密封挡光橡胶圈(10)、右舷灯 挡光板(14)和陶瓷金卤灯灯泡(9)共同配合来达到目的；右舷灯密封挡光橡胶圈(10) 有几重作用保证光束角度、挡光即起着传统潜水航行灯挡光罩的作用，起上盖(13)与透 镜(12)之间密封圈的作用，起底座⑴与透镜(12)之间密封圈的作用，起底座(1)、透镜 (12)、上盖(13)之间相互隔离不易发出声响的作用，它贴紧透镜(12)和绿色透光玻璃(11) 起着使该两种玻璃结构零件不易破碎的作用。
4.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于左 舷灯与右舷灯结构相同，只是右舷灯光束是向右112. 5°，而左舷灯光束是向左112. 5° ；右 舷灯是绿色光束，而左舷灯是红色光束，左舷灯使用一块红色透光玻璃(21)。
5.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于桅 灯与右舷灯结构也相同，只是右舷灯光束是向右112. 5°，而桅灯光束是向前225° ；右舷灯是绿色光束，而桅灯是白色光束，桅灯不需要右舷灯中的绿色透光玻璃(11)。
6.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于艉 灯与桅灯结构相同，只是桅灯光束向前225°，而艉灯光束是向后135°。
7.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于航 迹灯与桅灯基本结构相同，只是桅灯光束向前225°，而航迹灯光束是向后7 10°，当然， 航迹灯密封挡光橡胶圈(26)的形状和航迹灯挡光板(27)的位置也相应有所不同；为了确 保角度，灯头(8)的安装位置向船前方向移动一定距离。
8.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于锚 灯与桅灯结构相同，桅灯光束向前225°，而锚灯是一个环照灯，锚灯的密封挡光橡胶圈是 中间断开的上下两部分，在图中未表示出来，同时锚灯没有挡光板。
9.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于潜 艇航行灯使用陶瓷金商灯灯泡作为光源。
10.根据权利要求1所述的一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，其特征在于潜 艇航行灯外部金属零件底座(1)、底盖安装螺栓(3)、底盖(4)、上盖(13)采用喷涂聚四氟乙 烯涂料进行保护。
全文摘要
一种潜艇航行灯适应战术性能要求的方法，为了使潜艇潜航时将潜艇航行灯的阻力减小到最小，将噪音降到最低，以适应潜艇特别是核潜艇战术性能的要求，将潜艇航行灯的结构设计成流线型，将本来在外部易产生阻力和噪音的零部件结构如挡光板、拉紧螺栓、填料函、安装结构等，精简掉不要或隐藏到潜艇航行灯灯体的里面，以此来减小潜艇潜航时潜艇潜航灯所产生的阻力和噪音；为了提高潜艇航行灯工作时的可靠性，用光效高、寿命长的陶瓷金卤灯作光源；在潜艇航行灯的底部设计有活动底盖，拧开底盖安装螺栓可将内部整个电源、光源零部件全部取出维修或更换。
文档编号F21V5/04GK101846278SQ20091003707
公开日2010年9月29日 申请日期2009年2月9日 优先权日2009年2月9日
发明者陈德荣 申请人:陈德荣