一种能够下潜隐身的智能声呐浮标

本发明属于声呐通信与海洋浮标，具体涉及一种能够下潜隐身的智能声呐浮标。

背景技术：

1、由于无线电波在水中衰减很快，其不适用于水下通讯。相比之下，声波在水中能够传播较远距离，因此，海底（无缆/无线）通信都通过声呐对声波进行接收与发射。海洋声呐通信有两种基本模式，即有缆（有线）通信和无缆（无线）通信。有缆通信是指通过线缆连接声呐，由声呐接收水下声波信号，经由线缆传输到陆基控制中心或海上平台；或者将来自陆上、海上平台控制中心的信号传送到声呐，再由声呐以声波的形式发射出去。海洋信息观测网常用有缆通信方式，这种通信方式局限性较大，灵活性低，不适用于潜艇和军事行动。潜艇通信和区域非永久性海洋信息观测网都采用灵活性较高的无缆（无线）通信模式。

2、在无线声呐通信中，当需要把探测到的信号经由电波发送到空中飞行器、陆上控制中心、附近舰艇或海上平台，或者把来自这些信号源的信号发送到海底接收装置（如潜艇），则需要由配置有浮标的声呐来完成，此即声呐浮标系统。

3、反潜是声呐浮标的重要应用之一，一般由反潜飞机空投使用，离机后在减速降落机构的作用下，姿态调整至稳定状态下落；浮标接触水面时，充气装置对漂浮气囊充气，膨胀的漂浮气囊迫使浮标分解，水面漂浮组件上浮至海面，水中悬浮组件定深并释放传输电缆，水下声学组件下沉至预设深度并展开换能器基阵。浮标开始工作，接收目标辐射噪声或者发射声脉冲并接收回波信号，同时接收其它声呐设备发射的声波经目标反射而产生的回波信号；接收的水声信号经过放大、滤波等处理，调制成高频信号，经漂浮气囊内置的高频天线向空中飞行器、陆上控制中心、附近舰艇或海上平台的接收设备传输。浮标也可以实时接收遥控指令执行相关动作。

4、现有的声呐浮标系统的浮标都一直漂浮在海面上，即使在待机状态下，也能够被空中雷达、侦察机、卫星、海上舰艇发现或探测到，甚至被海上船舶、渔船捕捞到，难以满足保密和安全要求。

5、因此，有必要创造开发一种具有隐身功能的海洋声呐浮标系统，防止被发现、被损坏和被捕捞。

技术实现思路

1、针对现有声呐浮标容易被发现，以及面临被捕获和丢失的问题，本发明的目的在于提供一种能够下潜隐身的智能声呐浮标。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种能够下潜隐身的智能声呐浮标，由浮标、声呐、沉筒、线缆四部分组成，包括天线、气囊、高压气瓶、空气压缩机、电源、控制系统、气管。天线、气囊设置在浮标上，高压气瓶、空气压缩机、电源、控制系统密封设置在沉筒中。

4、所述的线缆包括气管、电能传输线（电线）、信号传输线（信号线）。

5、所述的高压气瓶为微型高压气瓶，其作用是存储压缩空气。

6、所述的空气压缩机是一种微型空气压缩机，其作用是抽吸浮标气囊中的空气并压缩充入到高压气瓶中。所述的气管为微细耐压橡胶管。

7、所述的浮标上设置有卫星定位模块，实时为指挥中心提供该声呐浮标系统的位置信息。

8、所述的电源为充电电池（电瓶），或者微型核能电池，从而声呐浮标系统能够长期工作。浮标上部设置太阳能板，为充电电池充电。

9、一种能够下潜隐身的智能声呐浮标，其特征是：气囊排气收缩后，其体积很小，可忽略不计；内含有高压气瓶、空气压缩机、电源、控制系统的沉筒要求体积较小、重量较大，其体积满足以下条件：

10、，，式中：ρ-海水密度，-浮标体积（气囊收缩后），-声呐体积，-沉筒体积；-浮标重量，-声呐重量，-沉筒重量（高压气瓶充满压缩空气时）。

11、以确保当气囊中空气排空且全部被压缩到高压气瓶中时声呐浮标系统完全下沉。

12、以上条件是假设气管和连接线缆体积很小，可以忽略，即假设气管和连接线缆自身比重大于海水比重时的情形。如该体积较大，或者其比重小于海水比重，则不可忽略。

13、另外，气囊充气后的体积（排水量）所产生的浮力要求能够使悬挂有声呐、沉筒的浮标完全漂浮在海面上，即不会被声呐、沉筒的重力拖拽下沉。

14、一种能够下潜隐身的智能声呐浮标，其工作方法是：微型高压气瓶、空气压缩机、电源、控制系统置入耐压密封保护筒（沉筒）中，高压气瓶、空气压缩机通过气管跟浮标上的气囊相连接，电源、控制系统通过电线、信号线跟声呐及换能器，以及浮标上的天线、用电设备相连接。声呐浮标投放以后，高压气瓶释放气体，向浮标气囊充气，使声呐浮标系统保持漂浮。需要隐身时，启动空气压缩机抽出气囊中气体并充入高压气瓶中，气囊体积收缩，从而在重力作用下声呐浮标系统下沉，达到隐身目的。

15、通过设置在控制系统中的时钟实现声呐浮标系统的智能下潜隐身与上浮功能，一天中声呐浮标系统的隐身时长和漂浮时长均写入控制系统的可读写存储芯片中，如可设置为夜晚19：00~7:00漂浮状态，白天7：00~19:00下沉状态；或者设置为每隔2小时漂浮-下沉循环进行等。

16、声呐浮标系统下潜期间接收并存储水下信号，在上浮后发送到陆基、海上平台或空中指挥中心，同时接收来自陆基、海上平台或空中指挥中心的指令。

17、声呐浮标系统在下潜期间如接收到需要立即向指挥中心报告的异常信号时，则立即上浮向指挥中心报告（发送）异常信息。

18、进一步地，所述的能够下潜隐身的智能声呐浮标系统为阵列式分布，即在一定的海域范围内，按一定的距离间隔和排列方式布置，形成声呐浮标基阵。一个声呐浮标的周围至少有一个相邻的声呐浮标，且二者间距离小于声呐浮标间能够相互通信的最大距离。

19、进一步地，声呐浮标基阵中同一时间内只有一个声呐浮标处于漂浮状态，其他都处于下潜隐身状态，由漂浮的声呐浮标负责跟指挥中心保持联系。即该漂浮声呐浮标接收其他隐身的声呐浮标信号并发送到指挥中心，同时接收指挥中心的指令并分发给各下潜隐身的声呐浮标。于是，不仅保持所有声呐浮标跟指挥中心全天候通信，而且实现最大程度的隐身与保密。

20、进一步地，声呐浮标基阵具有自主判断智能操作功能，当识别到漂浮声呐浮标通信异常，如损坏或丢失时，其他适当位置上的声呐浮标上浮，接替执行不间断通信任务。

21、进一步地，必要时，在接到指挥中心指令后，全部声呐浮标下潜隐身。要求下沉前存储好在一定时间后某一声呐浮标上浮的指令，避免声呐浮标群体永久性失去联络。

22、进一步地，采用波浪能发电模式为电源电池充电，从而使声呐浮标系统能够长期工作。

23、进一步地，所述的声呐浮标上设置有微型行进驱动装置，从而声呐浮标能够在一定区域内自主航行，移动调整位置。于是，声呐浮标基阵能够变换排列方式，而且整个基阵能够转移位置。

24、进一步地，声呐与沉筒之间的气管与线缆为可收放的，即在沉筒上部设置绕线辊，控制声呐与沉筒之间的气管与线缆的长度。于是，可以根据需要控制声呐在水下的深度位置。

25、本发明具有如下有益效果：

26、包括气囊、微型高压气瓶、空气压缩机、电源、控制系统、气管、线缆，天线、气囊设置在浮标上，高压气瓶、空气压缩机、电源、控制系统密封设置在沉筒中，高压气瓶、空气压缩机通过气管跟浮标上的气囊相连接，电源、控制系统通过电线、信号线跟声呐及换能器，以及浮标上的天线、用电设备相连接。声呐浮标投放以后，高压气瓶释放气体，向浮标气囊充气，使声呐浮标系统保持漂浮。当启动空气压缩机抽出气囊中气体充入高压气瓶中，气囊体积收缩，声呐浮标系统在重力作用下下沉，从而达到下潜隐身目的。浮标上设置有卫星定位系统，实时为指挥中心提供该声呐浮标系统的位置信息。气囊排气收缩后，其体积很小，内含高压气瓶、空气压缩机、供电系统、控制系统的沉筒体积较小、重量较大，确保当气囊中空气排空且全部被压缩到高压气瓶中时声呐浮标系统完全下沉。漂浮和下潜隐身时间（时机）由控制系统智能化决定，单个声呐浮标以及基阵均可在一定海域范围内自航行，以转移位置和调整阵列。因此，本发明的具有隐身功能的智能声呐浮标，可以有效避免被发现、被捕获和丢失的问题，提高声呐浮标系统的机动性、安全性和保密性。