本发明属于水中兵器技术领域，具体涉及一种抛载控制器。
背景技术：
传统水雷通常由水面舰艇、飞机和潜艇携载、布放。其中潜艇实施的是隐蔽攻势布雷，其它布雷平台为公开布雷。随着科学技术的进步，潜艇所承担的隐蔽攻势布雷任务逐渐转移到其它新型水下无人平台中。
无人潜航器(uuv)最早出现于20世纪60年代。在其发展的初期，uuv主要用于进行深水勘探、沉船打捞、水下电缆铺设及维修等民用领域，后逐步扩展到水下声源探测、协助潜艇规避水雷、进行港口战术侦察等军事活动中。
近年来，随着水下平台、推进器、导航和控制系统以及传感器技术的发展，加上现代战争追求人员零伤亡、高效率的理念，无人平台的军事应用得到高度重视，uuv在水下侦察、水下通信、反潜战、水雷战、信息战等领域的应用得到了空前发展。
按照航行控制方式的不同，uuv可以分为两大类：一类是有缆uuv，又称为水下遥控运载工具(remotelyoperatedvehicle，rov)；另一类是无缆uuv，也称为水下自主式无人运载工具(autonomousunderwatervehicle，auv)。目前，auv发展最快，其总体技术代表了uuv的主要发展方向。
作为一种新兴的无人水下运载平台，uuv可以根据需要，进行远程投送战斗载荷，或长期潜伏在预定海域待机。更由于其自身背景噪声低，对携带的仪器设备或者武器探索目标时发出的信号干扰极小，因而特别有利于其对海洋环境探测或对敌方目标的侦察、攻击。uuv作为自主作战平台，具有智能性、长期性、隐蔽性、高性能和可回收的优点。目前，uuv已逐渐成为主要的水雷投送平台，未来可扩展应用于投送鱼雷、发射巡航导弹、反uuv、反水雷、舰船水下防御等领域。
而作为uuv战斗载荷重要组成部分的水雷(或其它水下武器)，以前的隐蔽攻势平台是潜艇。单膄潜艇吨位通常达数千吨或上万吨，可携载大量的鱼、水雷，因而不需要对水雷的质浮心距提出严格要求。现在，随着技术和战术的进步，原有潜艇担负的水下布雷任务已逐渐由uuv等水下无人平台所取代。水雷(或其它水下武器)在水中工作时，为完成复杂的战斗使命，其外形尺寸通常比较大(约10m左右)。此外，为保证其探测系统的工作有效性，一般在轴向方向上和顶端面遍布各种传感器，用于远程探测。水雷中的锚雷通常垂直锚系在水中，所以其质、浮心位置是不能重合的，当其在水中由潜艇水平发射后，由于有质、浮心距会在水中产生转矩，从水平状态翻转到直立状态。这样的特点就造成了水雷(或其它水下武器)的质量在整体上具有不均匀性。特别是系留锚雷，通常是浮心在上、质心在下，具有头轻尾重的质量特性。
携载水雷(或其它武器)的uuv，通常也为长圆柱型，外形简单、排水量比潜艇小的多。为满足水中流体动力的小阻力特性，uuv在携带水雷(或其它水下武器)时，一般采用水平横置式，即把水雷(或其它武器)水平装载在uuv两侧或腹中，这样就产生了不可避免的问题：在水中，由于水雷(或其它水下武器)自身存在转矩，若直接将其装于uuv中就会影响uuv的水下航行特性。唯有想法消除或尽量减小水雷的转矩，uuv才能有效携带和投放水雷，进而实现uuv在航行过程中的姿态可控。为此，需要在uuv携带的水雷(或其它水下武器)首尾两端连接若干附件，通过附件来改善水雷在携载过程中的质量不均衡问题，使水雷和附件组成一个质、浮心基本重合的uuv载荷整体，以满足uuv携载的需要；附件和水雷分离后，水雷又恢复到原有的战术特性。通常把连接在水雷头部的附件称为雷头压重(用于增大头部质量密度)，连接在水雷尾部的附件命名为雷尾平衡舱(用于减小尾部质量密度)。
水雷、雷头压重、雷尾平衡舱组成的载荷被uuv投放后，会以一种近似水平的姿态下沉，而水雷欲遂行原有的战斗使命，必须在uuv航行远离后，选择合适的深度同时抛弃掉雷头压重、雷位平衡舱。前后分离要求尽可能同时进行，这是为了保证分离后雷头压重、雷尾平衡不会砸伤水雷。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种抛载控制器，可使得水雷(或其它武器)与雷头压重、雷尾平衡舱自动分离。
一种抛载控制器，包括主机体(1)、安全保险模块、水压模块、电接插开关模块、压力传感器(7)以及控制电路板(4)；
所述水压模块包括螺环(27)、水压杆(24)、横杆(14)、水压帽(25)以及水压膜(29)；
横杆(14)固定安装于水压杆(24)上端，所述安全保险模块通过横杆(14)控制制约水压杆(24)在安全保险解除前保持不动，安全保险解除后，转块(13)不再制约横杆(14)，解除对水压杆(24)的限制；水压杆(24)为圆柱形，中部设置有一圈法兰盘，下部从上至下设置有90°开口槽和180°开口槽；水压膜(29)内侧被所述水压帽(25)紧固在水压杆(24)的法兰盘上，水压膜(29)外侧被所述螺环(27)紧固在主基体(8)上，水压杆(24)下端通过主基体(8)的底部设置的开孔伸出主基体(8)外，由此，水压膜(29)与主基体(8)的底部之间形成一个密封空间；
所述电接插开关模块包括开关推簧(30)、导杆(31)、内插头(32)、水压开关座(34)、水压随动块(35)以及外插座(40)；
水压开关座(34)固定在主基体(8)的底端面，水压随动块(35)通过两根导杆(31)安装在水压开关座(34)上，并可沿着导杆(31)滑动；开关弹簧(30)一端抵在主基体(8)下端槽孔壁上，另一端抵在水压随动块(35)的挡片上；水压随动块(35)的内中心安装所述内插头(32)，水压开关座(34)的另一侧安装外插座(40)；水压随动块(35)的侧面上设置有自动拨杆(41)，初始状态时，该自动拨杆(41)作用在水压杆(24)的90°开口槽上，水压随动块(35)由此压紧开关弹簧(30)，内插头(32)与外插座(40)断开；
所述压力传感器(7)用来测量载荷的深度信息；所述控制电路板(4)在内插头(32)与外插座(40)接通后上电，通过接收压力传感器(7)测量的深度信息，与设定的分离深度信息进行比较，若判断发现载荷所处深度满足分离条件，则输出分离信号。
进一步的，所述安全保险模块包括基体(9)、压板(11)和转块(12)；所述基体(9)固定在所述主机体(8)的上端；压板(11)的一端通过转轴安装在基体(9)上，其下表面设置有压钩；初始状态时，转块(12)通过转轴安装在基体(9)上，其一端作用在所述压钩的底面，另一端穿过水压杆(24)从下面作用到横杆(14)上。
进一步的，所述安全保险模块还包括推块(18)、压板推簧(20)和推板(23)；l形的推块(18)的垂直侧面抵在压板推簧(20)一端，压板推簧(20)另一端作用在基体(9)上，推块(18)的水平侧面固连推板(23)一端，推板(23)另一端作用到压板(11)的下端；所述推板(23)中部设有开口，所述水压杆(24)的上端穿过该开口，通过横杆(14)、转块(12)与所述压钩作用；初始状态时，压板推簧(20)处于压缩状态。
较佳的，初始状态时，所述压板(11)通过保险螺钉(16)固连在所述基体(9)上。
进一步的，所述水压帽(25)与水压膜(29)之间设置紫铜材料的垫片。
进一步的，水压杆(24)下端伸入与主机体(8)底部开口的位置加工有о型密封槽，用于设置о型密封圈(31)。
进一步的，所述水压随动块(35)的下表面上设置有手动拨杆(42)。
进一步的，所述主机体(8)上端设有向外突起台阶和密封沟槽，用于与雷头压重或雷尾平衡舱连接并密封。
本发明具有如下有益效果：
本发明的抛载控制器，操作简单，不需要特殊的工装或夹具即可完成装配，简化了操作规程，减小了工作强度，有效的完成控制功能；结构独立，平时可以单独贮存，使用时只需与水雷(或其它武器)附件进行简单的连接，即可实现预定功能；可自动分离，uuv释放水雷载荷后，下沉到达预定的水深范围，控制水雷(或其它武器)与雷头压重、雷尾平衡舱分离，不影响水雷(或其它武器)的既定使命；控制释放可靠性高(可达99.7％)，结构组合简单紧凑、操作方便、使用灵活等优点。
附图说明
图1为本发明的抛载控制器结构示意图；
图2为本发明的安全保险机构结构示意图；
图3为本发明的推板组结构示意图；
图4为本发明的水压机构结构示意图；
图5为本发明的水压杆结构示意图；
图6为本发明的安全保险机构与水压杆结构相互关系示意图；
图7为本发明的解除保险的水压机构工作图；
图8为本发明的水压杆解制、闭合示意图；其中，图8(a)和图8(b)分别为自动拨杆被卡住以及被释放后的电接插开关示意图；图8(c)和图8(d)分别为自动拨杆被卡住以及被释放后的电接插开关的横向剖视图；图8(e)和图8(f)分别为自动拨杆被卡住以及被释放后的电接插开关纵向剖视图；
图9为本发明的抛载控制器安装示意图；
图10为本发明的uuv携载载荷示意图。
图中：1—信号输出电缆、2—电池组、3—连接螺钉、4—控制电路板、5—支撑杆、6—壳体、7—压力传感器、8—主机体、9—基体、10—翻板转轴、11—压板、12—转块、13—转块转轴、14—横杆、15—螺钉、16—保险螺钉、18-推块、19—防腐垫片、20—推板弹簧、23—推板、24—水压杆、25—水压帽、27—螺环、29—水压膜、30—开关推簧、31—o型密封圈、32—导杆、33—内插头、34—水压开关座、35—水压随动块、36—开关电缆、37—螺钉、40-外插头、41-自动拨杆、42-手动拨杆、43—雷头压重、44—水雷、45—抛载控制器、46—uuv。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明装置按功能分为主机体8、安全保险模块、水压模块、电接插开关模块、压力传感器7、控制电路板4、电池组2等功能模块。
其中主机体8是所有功能模块的安装和承载连接的主体，将所有功能模块组合集成为一个功能完备的系统。主机体8设计成为有一向外突起台阶的矮圆柱形，最大直径120毫米，高36毫米。外侧分别设计有o形密封圈密封台阶和密封沟槽，用于将其安装在雷头压重、雷尾平衡舱上时的压密封和径向密封。内部中心轴线上分别开有尺寸分别为％104×6、m45×14、％24×8、％8×8的四个台阶通孔或螺纹孔，在％104台阶面上，有4个m6的螺纹安装孔，用于固定安全保险模块。剩下的3个台阶，用于水压模块的安装固定。离中心轴线33毫米处，开有一1/4g的螺纹通孔，用于安装压力传感器7。主机体8的下端平面上，分别有固定电接插开关的4个m3的螺纹孔及3个m4支撑杆安装螺纹孔。在4个电接插开关螺纹孔的中间，为一25×10×9的矩形孔，用于安装开关推簧30。
如图2所示，安全保险模块由基体9、翻板转轴10、压板11、转块12、转块转轴13、推块18、防腐垫片19、压板推簧20、推板23等组成。压板1和转块12分别通过翻板转轴10和转块转轴13铆接固定到基体9上，并能沿各自转轴以一定的角度转动。静止状态时，转块12的一端托着水压杆组件上的横杆14，另一端抵住压板11下端。当水压杆24下移带动转块12逆时针转动时，转块12另一端施加作用力使压板11顺时针转动。
为使沿轴向转动的压板11在离开初始位置后能自动复位，在安全保险机构中设置有推板弹簧20和推板组，推板弹簧20产生的弹簧推力通过推板组作用到压板11上，当转块12施加作用力欲使压板11向上翻起时，需克服推板弹簧20通过推板组施加到压板11上的恢复力矩；外力撤销后，压板11在恢复力矩的作用下回到原位。如图3所示，推块组由推块18和推板23组成，l形的推块18和回字形的推板23通过铆钉铆接在一起，推块18上的另一个铆钉和基体9上的铆钉用于安装固定防腐垫片19，非金属材料制成的防腐垫片19是为了防止钢丝制成的推板弹簧20和其它铝制零件间因海水产生电势，导致零件产生电化学腐蚀。推板23用1毫米金属板制成，形状类似汉字的回字，回子外侧上下两边可沿固定在基体9上的、4个带有槽口的铆钉所组成的轨道中运动，左边通过铆钉连接的推块18承接弹簧20的推力，右边直接作用到压板11上，当压板11欲翻起时，必须通过推板组压缩推板弹簧20。推板23内侧为一长方形开口，此开口的作用是为水压模块的水压杆24上下运动提供通道，这样推板组左右运动，不妨碍水压杆24上下运动。
如图4、图5(a)和图5(b)所示，水压模块由螺环27、水压杆组件和主机体8组成。水压杆组件包括水压杆24、横杆14、螺钉15、水压帽25、水压膜29、o型密封圈31等组成。如图6所示，横杆14固定安装于水压杆24上端，用一颗m2x5沉头螺钉固定，水压杆24在水压作用到水压膜29上、向下运到时，通过横杆14带动安全保险模块的转块12逆时针转动，并同时推动压板11翻转。水压杆24下移到一定距离时，解除水压保险如图7所示。带螺纹的水压帽25通过垫片把水压膜29紧固在水压杆24上，垫片为相对柔软紫的铜材料，当水压帽29螺纹旋紧时，紫铜垫圈起保护水压膜29的作用。
水压杆24下端设计有o型密封结构，其作用有二。其一，当抛载控制器装在平衡舱中时，平衡舱抽真空产生的负压不会作用到水压膜29上，这样抛载控制器在卸去保险螺钉16后，装载到uuv内的一段时间内，因真空负压被隔离，不会造成水压保险机构误动作；其二，万一水压膜破裂进水，此密封结构保证了外部海水不能进入平衡舱内，确保整个载荷系统的安全。水压杆组的水压膜29被螺环27和垫片紧固在主机体上8上，紧固螺环27时，一定要调整好水压杆24的方向，即在设定状态时，水压杆24的90°槽口能锁住电接插开关模块的水压随动块35，释放状态时，其180°槽口能释放随动块35。
如图8(a)-图8(f)所示，电接插开关模块由开关推簧30、导杆31、内插头32、水压开关座34、水压随动块35、外插座40等组成。水压开关座34是电接插开关模块的安装机座，它通过4个螺钉固定在主机体8上。水压随动块35为镂空结构，内部镂空部分装入内插头32后，再用螺钉紧固，防止其松脱，外插头40用2颗螺钉安装紧固在水压开关座34上，内插头32、外插座40分别通过各自电缆线连接到控制电路板4中。水压随动块35通过2根导杆31安装到水压开关座34上，并能沿导杆31灵活移动。水压随动块35有三个突起部分，分别位于上端、左端和下端。上端为一圆柱形手动拨杆42，使用时用手动设定开关的通断。左端凸起部分称为自动拨杆41，设定初始状态时，该自动拨杆41作用在水压杆24的90°开口槽上，水压随动块35被水压杆24锁住，内插头32与外插座40处于断开状态。水压随动块35下方的突起称为弹簧挡片，开关弹簧30通过该弹簧挡片推动水压随动块35运动，让内插头32与外插座40接通。开关弹簧30位于水压开关座34下方、主机体8的槽孔内，其一端抵孔壁，另一端作用到水压随动块35的弹簧挡片上，初始设定时，可通过水压随动块35上的手动拨杆42压紧开关推簧30，然后配合水压杆24的操作锁住水压随动块35，此时内插头32、外插座40断开。当水压杆24在水压的作用下移到一定距离时，水压杆24对水压随动块35的主动拨杆41的支撑从90°开口槽过渡到180°开口槽，水压杆24不再支撑水压随动块35的自动拨杆41，水压随动块35解锁，在开关推簧30的作用下，水压开关座34和所携带的内插头32插针插入外插座40的对应插孔中，电接插开关接通。
控制电路板4是抛载控制器的神经中枢，抛载控制器在电接插开关接通后，控制电路板4上电工作，然后通过压力传感器7不断感知载荷所在的深度信息，并把电接插开关接通时的深度信息保存。随后将采集到的深度信息和储存在电路中的设定分离深度信息进行比较，若判断发现载荷所处深度满足分离条件，抛载控制器输出控制信号，驱动执行机构动作，载荷中的水雷与雷头压重、雷尾平衡舱实施分离。
本发明通过主机体8、安全保险模块、水压模块、电接插开关模块、控制电路板、电池组等组成一个自主的分离控制系统，可自适应uuv携带的设备或武器的分离控制需求，使水雷与雷头压重、雷尾平衡舱实现分离。
本发明的抛载控制器的装配过程为：
把主机体8底端朝上，用工具把压力传感器7旋紧到安装孔中，随后把开关推簧30放入主机体8底部的方形孔槽里。用4颗m3x5的螺钉把水压开关座34紧固到主机体8上，用一颗小螺钉刀拨动压缩开关推簧30，随后把水压随动块35放置在水压开关座34的槽口里面，注意水压随动块35的弹簧挡片需放置在用小螺丝刀拨压后的开关推簧30顶端，随后拔出小螺丝刀，当用力推拉水压随动块35的手动拨杆42时，能感觉到开关推簧30的弹力。把2根导杆31分别穿入水压开关座34和水压随动块35的安装孔中，然后用小螺丝刀将导杆31拧紧到水压开关座34上。将带电缆的内插头32紧固到水压随动块35中，带电缆的外插座40紧固到水压开关座34里，用手拨动水压随动块35的手动拨杆42时，内插头32和外插座40能可靠插入或分开。将支撑杆5分别拧紧到主机体8的安装螺孔中。
把主机体8翻转过来，让顶端朝上，用水压帽25、垫片把水压膜29装到水压杆24上，然后把o型密封圈31装入水压杆24的密封槽中并在其周围涂抹润滑油。将装配好的水压杆组插入主机体8中间的安装孔中，要求水压杆24的180°开口槽的平面和主机体8的下切面平行。然后在水压膜29上放置垫片，用专用扳手旋压螺环27，将水压膜29压紧固定到主机体8上。把横杆14插入水压杆24上端的通孔中，并用螺钉15固定。
如图2所示，用相同的2根翻板转轴10分别把压板11、转块12铆接固定到基体9上，并要求压板11、转块12转动自如。再把4颗带槽铆钉铆接到基体9上。随后按图3所示准备推板组，用铆钉把推块18铆接固定到推板23上，最后把铆钉铆牢到推块18上，组成推板组备用。再把前述准备好的推板组装配到由4个铆钉组成的槽沟里，装配好的推板组能沿沟槽左右灵活移动。把压板推簧20和防腐垫片19装入基体9，装好的压板弹簧能施加弹簧力于推板组上。
把按图2准备好的安全保险模块压板11翻开，用转块12叉住水压模块上的横杆14，然后释放压板11，再把安全保险模块用螺钉装配到主机体8上。再次翻开压板11，用手指下压水压杆24，设定电接插开关，放下压板11，拧上保险螺钉16。
如图1所示，安装控制电路板4、壳体16、电池组2，连接并将信号输出电缆1引出。在主机体8上装上o型密封圈。如图9和图10所示，把装好o型密封圈的2个本发明装置抛载控制器卸去保险螺钉16，然后分别装入uuv载荷46的雷头压重43、雷尾平衡舱(图中未示出)中。随后将整个载荷装入uuv46内，携载载荷的uuv46下水航行到布雷点后，释放载荷，抛载控制器45解除保险，载荷依负浮力下沉，一定深度处抛载控制器45上电工作，下沉到达设定深度时，抛载控制器45发出分离指令，雷头压重43、雷尾平衡舱与水雷44分离，分离后雷头压重43、雷尾平衡舱沉入海底，水雷44遂行原有的战斗使命。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。