一种水下高压气泡弹

1.本发明属于船载非致命装备技术领域，特别是涉及一种水下高压气泡弹。


背景技术：

2.我国拥有面积巨大的领海以及漫长海岸线，在公众越来越认识到海洋权益重要性的今天，对我国海洋资源的保护已经迫在眉睫。针对外籍渔船非法捕捞或是国际海域冲突的情况，我国执法机关往往通过非致命性手段进行柔性的警示及驱逐，对于一些别有意图的人员来说威慑性较低。因此海上执法人员迫切地需要一种迅捷有效并且非致命的远程对船威慑手段，能够迫使违法人员主动停船，甚至强制截停目标船只。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提出一种水下高压气泡弹，以解决现有方案无法提供合适的非致命远程威慑手段的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水下高压气泡弹，它包括弹体和弹筒，所述弹体底部卡接在弹筒前端，所述弹体内部沿轴向依次设置有触发引信、延时引信、气密隔断、雷管、激发药柱、高压气体和单向充气阀，所述触发引信设置在弹体内部轴向最前端，所述单向充气阀设置在弹体轴向底部，所述触发引信和延时引信之间设置有保险钢球，所述保险钢球偏置于触发引信和延时引信之间非共轴的位置，所述激发药柱前端包裹雷管，所述高压气体包裹激发药柱。
5.更进一步的，所述弹筒内部沿轴向依次设置有卡接槽、发射药、底火和撞针凹槽，所述弹体底部卡接在卡接槽内，所述撞针凹槽贯穿弹筒底部。
6.更进一步的，所述弹体外壳为碳纤维复合材料并有预制裂痕，所述弹体外壳上压有弹带。
7.更进一步的，所述高压气体的压力为500-3000psi。
8.更进一步的，所述触发引信和延时引信均为回转体结构且与弹体共轴，所述触发引信和延时引信相邻侧端部边缘设置有向内圆角，所述触发引信、延时引信与弹体之间形成胶囊状空腔，所述保险钢球位于胶囊状空腔中，所述保险钢球的半径小于胶囊状空腔的宽度和长度。
9.更进一步的，所述触发引信或延时引信相邻侧端部具有磁性。
10.更进一步的，所述气密隔断与弹体相连，气密隔断将弹体内部分割为前后两部分，弹体在气密隔断之前的头部可拆卸。
11.更进一步的，所述高压气体为高压空气或由氧气与可燃气组成的高压混合气。
12.更进一步的，所述单向充气阀带有自锁阀门盖，并涂有防火材料。
13.更进一步的，所述弹体为流线型回转体结构。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出了一种水下高压气泡弹，具有与水下爆炸气泡近似的作用效能，但是杀伤力远小于后者，能够在不损伤船只人员的情况
下有效威慑甚至阻停目标船只。气泡弹使用成本低、性能稳定、自动化程度高，兼有绿色环保、对海洋生物友好等特点，因此是一个可以用于警示驱逐的非致命性装备。
15.在远场激发时：气泡弹对目标船只施加的载荷以冲击波为主，冲击波载荷往往能够造成结构的弹塑性形变或是激发结构的总体响应，如船体的鞭状运动，特定工况下鞭状运动严重时危及船体的总体强度，甚至能够直接将其折断。通过调节气泡弹内压及容积，可以精准地对目标船只施加指定冲击波载荷，在不危及目标船只及人员的同时，有效威慑并拦阻目标船只。
16.在近场激发时：冲击波以及气泡动力学效应会使得结构产生较大的塑性形变甚至发生动态的断裂现象。即便是通过调节激发参数控制了气泡弹气泡的能量，大尺度气泡本身的脉动及其所引起的水冢也能够轻松地引发小吨位船只的剧烈晃动，极大地影响人员、设备的正常工作，从而进行有效的警示及威慑。
17.连续激发时：考虑到现代军事技术的进步，舰炮发射速度可达1-2次/每秒，往往上一发气泡弹所释放气体仍未上浮至水面并消散，下一发气泡弹便接踵而至。通过异相脉动气泡间相互作用或是脉动气泡与常压上浮气泡相互作用，连续激发的气泡弹能够对目标船只进行更为复杂的连续性冲击作用，持续性地威慑并拦阻目标船只。
附图说明
18.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明所述的一种水下高压气泡弹结构示意图。
19.1-触发引信，2-保险钢球，3-延时引信，4-气密隔断，5-雷管，6-激发药柱，7-弹体，8-高压气体，9-单向充气阀，10-发射药，11-弹筒，12-底火，13-撞针凹槽。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.参见图1说明本实施方式，本实施例能够在目标船只面前制造水幕和水下空泡区，借此达到威慑并干扰船只航行的效用。水下高压气泡弹采用药筒分装式结构，它包括弹体7和弹筒11，所述弹体7底部卡接在弹筒11前端，所述弹体7内部沿轴向依次设置有触发引信1、延时引信3、气密隔断4、雷管5、激发药柱6、高压气体8和单向充气阀9，所述触发引信1设置在弹体7内部轴向最前端，所述单向充气阀9设置在弹体7轴向底部，所述触发引信1和延时引信3之间设置有保险钢球2，所述保险钢球2偏置于触发引信1和延时引信3之间非共轴的位置，所述激发药柱6前端包裹雷管5，所述高压气体8包裹激发药柱6。
22.所述弹筒11内部沿轴向依次设置有卡接槽、发射药10、底火12和撞针凹槽13，所述弹体7底部卡接在卡接槽内，所述撞针凹槽13贯穿弹筒11底部。发射药10的发射药量可以调整，射击时可根据目标远近灵活地变换装药量，以达到需要的初速、弹道和射程。
23.所述高压气体8的压力为500-3000psi，以此压力范围来定义高压气体8和水下高压气泡弹中的“高压”一词。
24.弹体7外壳采用流线型回转体结构构型，由碳纤维复合材料制成，密度轻强度高，弹体7外壳有预制裂痕便于高压气体8的快速释放。弹体7外壳上压有弹带，发射时弹带嵌入膛线，使弹体7发射后高速旋转，保证弹体7飞行稳定且发射药10能量利用率高。
25.弹体7内部前端设有触发装置，包括触发引信1、保险钢球2和延时引信3，所述触发引信1和延时引信3均为回转体结构且与弹体7共轴，所述触发引信1和延时引信3相邻侧端部边缘设置有向内圆角，从而在触发引信1、延时引信3与弹体7之间形成了截面近似胶囊状的空腔，保险钢球2位于该空腔中且半径略微小于空腔宽度，较小于空腔长度。
26.所述触发引信1或延时引信3相邻侧端部具有一定磁性，对于不锈钢材料的保险钢球2有着一定的吸附能力，以此保证在生产、运输、存储等非工作状态下，保险钢球2能够一直卡于触发引信1与延时引信3之间，即使因发生意外产生位移也能自行纠正。钢球保险状态时卡在击针的位置上，炮弹发射后弹体7自身高速旋转使保险钢球2自动脱离，允许触发引信1撞击延时引信3。除延时引信3以外，气泡弹还可以通过近炸引信等方法进行灵活触发，对于海上各种可能的情况均有良好的适应性。
27.为方便执法人员的操作，雷管5与延时引信3间有气密隔断4，气密隔断4与弹体7相连，使得弹体7内部结构分隔为前后两部分，使得弹体7在气密隔断4之前的头部可以拆卸，允许操作人员对延时引信3进行有线连接设置参数。除有线连接设置参数外，也可以通过无线连接的方式设置气泡弹的延时参数。
28.考虑到高压气体8有别于以往的爆炸材料，无法产生爆轰以打开弹体7，故弹体7在气密隔断4后方设有雷管5和激发药柱6，用于主动打开弹体7外壳，迅速释放高压气体8。高压气体8默认为高压空气，但是在需要更大威慑力度的情况下，可以考虑填充由氧气与可燃气组成的高压混合气，混合气威慑力高于高压空气但杀伤力比之爆炸材料仍有较大不足，安全性得以保证。高压空气和高压混合气的压力同样为500-3000psi。
29.弹体7底部设有单向充气阀9，带有高强度自锁阀门盖，并涂有防火材料，从而保证气泡弹激发后高压气体8稳定性不受发射药10爆燃的影响。
30.使用时，操作人员在使用前根据配套软件测算及相关经验，通过单向充气阀9注入高压气体8至指定压力，并设定延时引信3的延时时长，随后将弹体7和弹筒11装配上即完成发射准备。炮膛内激发时，撞针撞击弹筒11底部的撞针凹槽13，引燃底火12并进一步引燃发射药10，其燃烧产生的高温高压气体迅速将弹体7推出，弹体7由于弹带在高速飞出的同时伴有强烈的旋转，从而甩出保险钢球2。弹体7与液面碰撞触发引信1启动延时引信3，延时引信3倒计时结束后，电火花延时引信3启动雷管5和激发药柱6引爆并破碎预裂外壳释放高压气体8，迅速地在水下指定深度生成高压气泡，通过冲击波、气泡脉动及水面水冢对目标船只进行威慑作业。
31.气泡弹在远场激发时：气泡弹对目标船只施加的载荷以冲击波为主，冲击波载荷往往能够造成结构的弹塑性形变或是激发结构的总体响应，如船体的鞭状运动，特定工况下鞭状运动严重时危及船体的总体强度，甚至能够直接将其折断。通过调节气泡弹内压及容积，可以精准地对目标船只施加指定冲击波载荷，在不危及目标船只及人员的同时，有效威慑并拦阻目标船只。
32.气泡弹在近场激发时：冲击波以及气泡动力学效应会使得结构产生较大的塑性形变甚至发生动态的断裂现象。即便是通过调节激发参数控制了气泡弹气泡的能量，大尺度
气泡本身的脉动及其所引起的水冢也能够轻松地引发小吨位船只的剧烈晃动，极大地影响人员、设备的正常工作，从而进行有效的警示及威慑。
33.气泡弹连续激发时：考虑到现代军事技术的进步，舰炮发射速度可达1-2次/每秒，往往上一发气泡弹所释放气体仍未上浮至水面并消散，下一发气泡弹便接踵而至。通过异相脉动气泡间相互作用或是脉动气泡与常压上浮气泡相互作用，连续激发的气泡弹能够对目标船只进行更为复杂的连续性冲击作用，持续性地威慑并拦阻目标船只。
34.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

技术特征：
1.一种水下高压气泡弹，其特征在于：它包括弹体（7）和弹筒（11），所述弹体（7）底部卡接在弹筒（11）前端，所述弹体（7）内部沿轴向依次设置有触发引信（1）、延时引信（3）、气密隔断（4）、雷管（5）、激发药柱（6）、高压气体（8）和单向充气阀（9），所述触发引信（1）设置在弹体（7）内部轴向最前端，所述单向充气阀（9）设置在弹体（7）轴向底部，所述触发引信（1）和延时引信（3）之间设置有保险钢球（2），所述保险钢球（2）偏置于触发引信（1）和延时引信（3）之间非共轴的位置，所述激发药柱（6）前端包裹雷管（5），所述高压气体（8）包裹激发药柱（6）。2.根据权利要求1所述的一种水下高压气泡弹，其特征在于：所述弹筒（11）内部沿轴向依次设置有卡接槽、发射药（10）、底火（12）和撞针凹槽（13），所述弹体（7）底部卡接在卡接槽内，所述撞针凹槽（13）贯穿弹筒（11）底部。3.根据权利要求1所述的一种水下高压气泡弹，其特征在于：所述弹体（7）外壳为碳纤维复合材料并有预制裂痕，所述弹体（7）外壳上压有弹带。4.根据权利要求1所述的一种水下高压气泡弹，其特征在于：所述高压气体（8）的压力为500-3000psi。5.根据权利要求1所述的一种水下高压气泡弹，其特征在于：所述触发引信（1）和延时引信（3）均为回转体结构且与弹体（7）共轴，所述触发引信（1）和延时引信（3）相邻侧端部边缘设置有向内圆角，所述触发引信（1）、延时引信（3）与弹体（7）之间形成胶囊状空腔，所述保险钢球（2）位于胶囊状空腔中，所述保险钢球（2）的半径小于胶囊状空腔的宽度和长度。6.根据权利要求5所述的一种水下高压气泡弹，其特征在于：所述触发引信（1）或延时引信（3）相邻侧端部具有磁性。7.根据权利要求1所述的一种水下高压气泡弹，其特征在于：所述气密隔断（4）与弹体（7）相连，气密隔断（4）将弹体（7）内部分割为前后两部分，弹体（7）在气密隔断（4）之前的头部可拆卸。8.根据权利要求1所述的一种水下高压气泡弹，其特征在于：所述高压气体（8）为高压空气或由氧气与可燃气组成的高压混合气。9.根据权利要求1所述的一种水下高压气泡弹，其特征在于：所述单向充气阀（9）带有自锁阀门盖，所述单向充气阀（9）涂有防火材料。10.根据权利要求1所述的一种水下高压气泡弹，其特征在于：所述弹体（7）为流线型回转体结构。

技术总结
本发明提出了一种水下高压气泡弹，属于船载非致命装备技术领域。解决了现有方案无法提供合适的非致命远程威慑手段的问题。它包括弹体和弹筒，所述弹体底部卡接在弹筒前端，所述弹体内部沿轴向依次设置有触发引信、延时引信、气密隔断、雷管、激发药柱、高压气体和单向充气阀，所述触发引信设置在弹体内部轴向最前端，所述单向充气阀设置在弹体轴向底部，所述触发引信和延时引信之间设置有保险钢球，所述保险钢球偏置于触发引信和延时引信之间非共轴的位置，所述激发药柱前端包裹雷管，所述高压气体包裹激发药柱。它主要用于非致命的远程对船威慑。对船威慑。对船威慑。


技术研发人员：张帅 谢达豪 庞俣周 王诗平 张阿漫 李帅
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学三亚南海创新发展基地
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/8/1