一种水下拦截网装置及其张开方法与流程

本发明涉及拦截装置技术领域，尤其是一种水下拦截网装置及其张开方法。

背景技术：

一般的拦截装置都在空中使用，比如警用网弹，给出了拦截网在空中的张开方法，主要是利用牵引质量块带动牵引绳，从而张开拦截网；还比如空间飞网，给出了拦截网在太空中的张开方法，主要利用一定数量的角质量块依靠惯性拉出拦截网或靠离心力展开拦截网，亦或是通过一定的支撑结构带动拦截网张开。随着水下无人装备的发展，在水下使用的拦截网还存在一定问题，由于水下阻力大，速度衰减快，类似上述拦截网的张开方法在水中难度较大，很难使拦截网完全张开。

技术实现要素：

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种水下拦截网装置及其张开方法，以实现拦截网水下自动张开，张开过程不产生干涉，且张开之后垂直悬浮在水中以实现拦截目的。

本发明的技术方案如下：

一种水下拦截网装置，包括网线、环形气囊、充气装置和各个配重块，网线相互交叉设置形成拦截网，拦截网周围布置有一圈环形气囊，环形气囊底部设有充气口用于连接充气装置，环形气囊上还设有排气口用于释放环形气囊内的气体，环形气囊在充气时用于给拦截网提供张开力，同时还提供浮力；配重块包括底部配重块和中间配重块，底部配重块均匀分布在环形气囊的底部，中间配重块分布在网线交叉的节点处，配重块用于平衡拦截网装置的浮力，使拦截网垂直悬浮在水中。

其进一步的技术方案为，充气装置包括气体发生器和过滤器，气体发生器通过过滤器连接充气口；气体发生器遇水产生化学反应生成高温气体，过滤器用于过滤冷却高温气体。

其进一步的技术方案为，充气装置包括含有压缩气体的气瓶以及含有水溶性药片的自动充气触发装置，气瓶与自动充气触发装置通过螺纹连接；当水溶性药片遇水溶化时，自动充气触发装置的击针击破气瓶，气瓶的击破口连接充气口用于向环形气囊充气。

其进一步的技术方案为，环形气囊从内向外依次包括内圈、气圈和外圈，充气口和排气口均设于气圈上，内圈上设有若干小孔，用于连接网线，外圈上设有若干小孔，用于连接罐体容器；环形气囊的内部涂层材料为热塑性聚氨酯，外部织物材料为聚酰胺纤维。

其进一步的技术方案为，部分中间配重块为含炸药的药球，用于炸毁拦截下的拦截目标。

其进一步的技术方案为，网线的材料包括聚乙烯、聚酰胺、超高强纤维材料，拦截网的网格尺寸根据拦截目标设置疏密程度。

其进一步的技术方案为，依据拦截网整体零浮力原则分配底部配重块和中间配重块的质量，底部配重块的质量占配重块总质量的50％以上，实现拦截网的垂直悬浮。

其进一步的技术方案为，拦截网装置还包括用于储存装置的罐体容器，罐体容器包括罐本体和用于密封罐本体的端盖，环形气囊通过水溶性释放绳分别连接端盖和罐本体。

一种水下拦截网装置的张开方法，包括如下步骤：

将带有环形气囊的拦截网折叠放置在罐体容器中，环形气囊通过水溶性释放绳与罐体容器连接；

选择预设投放方式将罐体容器投放，预设投放方式包括船上投放、空中投放和水下投放；

投放过程中，罐体容器的端盖释放并带出拦截网，当拦截网浸入水中后，拦截网与罐体容器分离，同时与环形气囊相连的充气装置给环形气囊充气带动拦截网张开；

最终拦截网投放到预定拦截位置，并通过拦截网上的各个配重块垂直悬浮于水中准备拦截。

其进一步的技术方案为，船上投放包括：在舰船上设置有发射装置，罐体容器置于发射装置中，采用火药推进发射，通过发射装置调整投放角度、发射药量，使罐体容器投放到预定投放位置；

空中投放包括：采用无人机携带罐体容器到达预定投放位置后投放，经过抛物线运动之后落在水中的预定拦截位置；

水下投放包括：采用水下无人潜器携带罐体容器到达预定投放位置后释放，经过惯性运动至水中的预定拦截位置。

本发明的有益技术效果是：

该装置通过环形气囊配合充气装置实现拦截网在水下快速张开，充气装置可以根据实际需求进行选择，通过合理分配底部配重块和中间配重块的质量使拦截网张开后垂直悬浮在水中，通过将部分中间配重块设置为含有炸药的药球能够炸毁拦截下的拦截目标；张开前拦截网可以折叠收纳在罐体容器内部，便于储存及运输装置，且连接采用水溶性释放绳，在拦截网张开过程中不产生干涉；该装置填补了水下拦截网自动张开方法的空白，结构简单、可靠性高，可用于水下无人目标的拦截。

附图说明

图1是本申请提供的拦截网示意图。

图2是本申请提供的含有药球的拦截网示意图。

图3是本申请提供的环形气囊的示意图。

图4是本申请提供的网格加密后的拦截网示意图。

图5是本申请提供的拦截网与罐体容器分离、张开过程示意图。

图6是本申请提供的环形气囊折叠截面示意图。

图7是本申请提供的各个预设投放方式的投放过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本申请公开了一种水下拦截网装置，包括网线1、环形气囊2、充气装置和各个配重块，网线1相互交叉设置形成拦截网，拦截网周围布置有一圈环形气囊2，环形气囊2底部设有充气口221用于连接充气装置，环形气囊2上还设有排气口222用于释放环形气囊2内的气体，可选的，排气口222位于环形气囊2的顶部。环形气囊2在充气时用于给拦截网提供张开力，确保拦截网能够在较短时间内迅速张开，同时还提供浮力，确保张开后能够悬浮。配重块包括底部配重块31和中间配重块32，底部配重块31均匀分布在环形气囊2的底部，并与位于底部的网线1连接，中间配重块32分布在网线1交叉的节点处，配重块依据拦截网整体零浮力原则分配底部配重块31和中间配重块32的质量，底部配重块31的质量占配重块总质量的50％以上，配重块用于平衡拦截网装置的浮力，使拦截网垂直悬浮在水中。可选的，如有需要可以将部分中间配重块32设置为含炸药的药球33，如图2所示，用于炸毁拦截下的拦截目标。

具体的，如图3所示，环形气囊2从内向外依次包括内圈21、气圈22和外圈23，充气口221和排气口222均设于气圈22上，内圈21上设有若干小孔，用于连接网线1，外圈23上设有若干小孔，用于连接罐体容器。对于环形气囊2尺寸，根据拦截网整体零浮力的要求进行设计。对于环形气囊2材料，其中环形气囊2的内部涂层材料为热塑性聚氨酯，外部织物材料为聚酰胺(尼龙)纤维。

网线1的材料包括聚乙烯、聚酰胺、超高强纤维材料，主要根据实际使用情况进行选择，选用低成本时采用聚乙烯、聚酰胺等材料，在需要强度较高的网线1时，也可以采用超高强纤维材料，如超高分子量聚乙烯(uhmwpe)纤维。拦截网的网格尺寸根据拦截目标设置疏密程度，当拦截目标尺度较大时，可以采用较粗网格；如图4所示，当拦截目标尺度较小时可以加密网线1。

充气装置可以视为底部配重块的一部分，本申请的充气装置提供两种充气方案：

(1)充气装置包括气体发生器和过滤器，气体发生器通过过滤器连接充气口221，可选的，气体发生器选用叠氮化钠类气体发生剂。气体发生器遇水产生化学反应生成高温气体，过滤器用于过滤冷却高温气体。其突出特点是，气体发生器在极短时间内(毫秒级)产生大量高温气体，充气较快。

(2)充气装置包括含有压缩气体的气瓶以及含有水溶性药片的自动充气触发装置，例如压缩co2等，气瓶与自动充气触发装置通过螺纹连接。当水溶性药片遇水溶化时，自动充气触发装置的击针击破气瓶，气瓶的击破口连接充气口221用于向环形气囊2充气。其突出特点是，气流稳定、结构简单，为了估算所需充气量，将环形气囊2假设为薄壁容器，由薄壳的无矩理论，结合气囊材料的抗拉强度、厚度、直径，得到环形气囊2的最大充气量，可以确定气瓶规格。

罐体容器拦截网装置还包括用于储存装置的罐体容器，便于储存及运输装置，如图5-(a)所示，罐体容器包括罐本体4和用于密封罐本体4的端盖5，环形气囊2通过水溶性释放绳6分别连接端盖5和罐本体4，采用水溶性释放绳6在拦截网张开过程中不产生干涉。

本申请还公开了一种水下拦截网装置的张开方法，适用于上述装置，张开方法包括如下步骤：

步骤1：将带有环形气囊2的拦截网折叠放置在罐体容器中，环形气囊2通过水溶性释放绳6与罐体容器连接。

对于折叠方式，考虑到折叠及张开的难易程度，环形气囊2可以采用z型折叠，折叠后截面如图6所示。

步骤2：选择预设投放方式将罐体容器投放，预设投放方式包括船上投放、空中投放和水下投放。

具体的，如图7所示，船上投放包括：在舰船7上设置有发射装置，罐体容器置于发射装置中，采用火药推进发射，通过发射装置调整投放角度、发射药量，使罐体容器投放到预定投放位置。

空中投放包括：采用无人机8携带罐体容器到达预定投放位置后投放，经过抛物线运动之后落在水中的预定拦截位置。

水下投放包括：采用水下无人潜器9携带罐体容器到达预定投放位置后释放，经过惯性运动至水中的预定拦截位置。

步骤3：投放过程中，结合图5-(b)、5-(c)所示，罐体容器的端盖5释放并通过水溶性释放绳6带出拦截网，当拦截网浸入水中后，拦截网与罐体容器分离，同时与环形气囊2相连的充气装置给环形气囊2充气带动拦截网张开。

步骤4：最终拦截网投放到预定拦截位置，并通过拦截网上的各个配重块垂直悬浮于水中准备拦截。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。