伸缩式潜水登陆艇

技术领域

本发明属于特种舰艇领域范畴，涉及一种一次可以运载数十名武装士兵和1一2辆小型步战车，全程在水中潜行，到达敌方滩头或堤岸、码头后，突然浮出水面，实施抢滩登陆或奇袭登陆的小型潜艇。

背景技术

现代潜艇自十九世纪未诞生以来，一直是利用其隐秘性对敌方发起鱼雷、导弹袭击的工具，但它的沉浮原理使其结构复杂.造价高.舱容量小，不适合用于大规模登陆作战。进入21世纪以后，为因应局部战争的需要，出现了能够搭载6一8名特战队员，从水下穿过敌方的海岸防线，发起突袭的微型潜艇，如美国的湿式和干式微型潜艇，它们的整体比重和海水相近，利用水平舵控制沉浮和深度，方向舵控制航向，只是前者特战队员全程都浸泡在艇内的水中。兩者的水下航速，航程，运载能力都很有限，但造价却很高，不符合大规模登陆作战的要求。

发明内容

本发明的目的是，提供一种结构简单，造价较低，安全性高，载运量较大，吃水较浅，静音性好，潜浮操作方便，且适合于批量生产的伸缩式潜水登陆艇，以适应大军渡海登陆，发起突袭的需要。

本发明的技术方案是，伸缩式潜水登陆艇由驾驶舱1，前客舱2，环型活塞3，环型液压缸4，后客舱5，动力舱6，方向舵7，水平舵8，螺旋桨66组成，其特征是，钢板制作的驾驶舱1为半球形，其前方和兩侧安装有观察窗9，其内部有方向盘11，操作杆12，高压气瓶13和声纳系统及通讯设备，驾驶舱1和圆筒形的前客舱2水密连接，连接处一侧安装有可使驾驶舱1在该侧转动打开和关闭的电动铰连10，钢板制造的前客舱2的前端和后端内侧均安装有起加强肋作用的承压环14，后端外侧焊接有法兰盘15，法兰盘15上等距离开有多个连接孔57，前客舱2的前部安装有通气管16，通气管16的顶端安装有电磁阀17，下端安装有手动闸阀18，前客舱的顶部有前舱门19，兩侧有观察窗20，下面有前舱板21，前舱板21的上面有齿轮和齿条驱动的可伸缩跳板22，下面为贮物舱23，环型活塞3由活塞体24和活塞头25组成，活塞体24为钢板卷成的圆筒形结构物，其外径与前客舱2的外径相等，其前端外侧焊接有法兰盘26，其上开有多个连接孔57，活塞体24的内部下面安装有与前舱板21齐平的可收缩舱板27，活塞体24的内侧沿圆周方向等距离地安装有4根矩型定位条28，其长度与活塞体24的长度相等，与活塞体24的尾端焊接连接的活塞头25为圆环形，其外圆固定有活塞环29，内圆固定有活塞环30，活塞头25在环型液压缸4内前后滑动，环型液压缸4由厚钢板卷成的、圆柱形的外缸体31和内缸体32组成，外缸体31的前端外侧有承受张力的加固环33，内侧有防海水进入缸内的密封环34和防止活塞头25过度移动的限位环35，内缸体32的前端外侧有承受压力的加固环36，内侧有限位环37，限位环37上有与矩形定位条28对应的矩形导向槽38，內缸体32在限位环37的位置开有数个供缸内气体进出的通气孔39，内缸体32的前端用前钢板40密封，前钢板40上安装有前水密门41，定位环42为厚钢板制成的圆环形结构体，其外径稍大于外缸体31的外径，在其外缘等距离地开有多个贯穿的连接孔57，其一侧表面开有圆环形的定圆槽43和定圆槽44，外缸体31的后端密封嵌装于承受张力的定圆槽43内，内缸体32的后端密封嵌装于承受压力的定圆槽44内，活塞体24，活塞头25，外缸体31，内缸体32，定位环42共同构成了环型液压缸4，其中充有液压介质45，内缸体32的后端用后钢板46密封，其上安装有后水密门47，内缸体32，前钢板40，后钢板46之间的空间为设备舱48，设备舱48內有上舱板49和下舱板50，上舱板49与活塞体24内的可伸缩舱板27齐平，上舱板49兩旁安装有经管道与前、后客舱相连的空气再生装置51，空调除湿机52和配电柜53，下舱板50上面安装有可以左右移动的轨道54，其上有小车55，蓄电池组56均安装在小车55上，自带动力的小车55可沿轨道54前后移动和停止，外缸体31的兩侧安装有操纵潜艇在水下潜行深度和防止横向摇摆的水平舵8，前客舱2和后客舱5的外侧均安装有折叠包装的救生气囊58，由表面塗胶的尼龙布制成的救生气囊58的一端经高压气瓶13连接，另一端安装有减压阀59，后客舱5为圆柱形钢板结构，其前端外侧焊接有法兰盘60，其上等距离开有多个连接礼57，供液压介质45经过定位环42中心的多个圆孔61排出和泵入的液压系统，包括液压管62，液压阀门63，涡轮泵64，齿轮泵65，贮液箱67均安装在后客舱5内，后客舱5内的后舱板68与设备舱48的上舱板齐平，后客舱5的顶部有后舱门69，兩侧有观察窗70，后客舱5的后端与动力舱6焊接连接，垂直舵7，螺旋桨66，驱动电动机均安装于动力舱6的内部和外部。

下面对本发明的工作原理，制造程序和工作过程作详细的说明。与现代潜艇沉浮和荷载调节的原理不同，本发明是利用潜艇体积的改变使比重改变来控制沉浮和荷载从空载到滿载的无级调节。其结构为三段式，驾驶舱1和前客舱2为前段，环型活塞3，环型液压缸4和设备舱48为中段，中段的重量最大；后客舱5和动力舱6组成后段，三个组成段可以分别在不同车间制造，所需主要设备是激光切割机，滚圆机，立式车床，焊接机等。在各组成段主体制造完成后，被称为舾装的设备安装，艇内装饰等工作也在车间完成，然后运到总装车间，用高强度螺栓经法兰盘将各分段连为一体，再将信号，控制和动力电缆连接，总装就完成了，测试合格后，用平板车运到堤岸边.，吊放入水，就可以试航了。因为本发明可以在没有高端设备的车间内分段制造，不占用紧缺的码头和船坞资源，因此适合于流水线式的批量生产。

本发明的工作过程是，伸缩式潜水登陆艇在水面航行时，活塞头25紧贴限位环35，37，此时艇的体积最大，欲下潜时，打开阀门63，在海水压力下，环型活塞向艇艉移动，将充满环型液压缸4的液压介质45排入后客舱5下面的贮液箱67中，同时空气会经通气孔39进入液压缸內因活塞移动形成的空间，以免形成真空，产生吸附效应随着环型活塞的移动，艇的体积减小，比重增加，渐渐沉入水中，同时要调整轨道小车55的位置以因应艇重心的变化.使艇保持水平状态，此时艇内空气也被压缩，从通气管16排出，使艇内保持着正常气压，待艇体完全没入水中后，关闭双重通气管阀门，就可以板动操作杆12，改变水平舵8的倾角，向深处潜航了。潜航时艇体的纵倾或横倾是必须避免的，本发明的重心在中段，航行前配置好前后客舱的荷载，可以防止纵、横倾，如果潜航时发生了，可移动装载着艇上最重设备一蓄电池组的轨道小车，调整艇的重心，可以消除纵、横倾。潜航时可能遇到海水温度和盐度变化的情况，例如某处海水温度较高，因而密度较低，浮力较小，潜艇就会掉深，此时应立刻起动排压较大的齿轮泵65，将液压介质泵入环型液压缸内，使艇体积增大，浮力增加，可避免危险的掉深。

结束潜航时，先扳动水平舵，使艇升至海面，待通气管出水后，打开双重阀门，然后起动排量大的涡轮泵64，将液压介质泵入环型液压缸内，艇的体积增大，同时调整艇的重心，新鲜空气被吸入，待艇水平浮出，艇内外气压平衡后，就可以打开舱门出舱了。

艇中段的质量最大，重心也较低，兩边尺寸较大的水平舵起到减摆的作用，故在水面和水下都很平稳，与之相连的活塞体24，由于其上的四根矩形定位条的限制，故在外力作用时不会在环型液压缸内转动，很平稳，驾驶舱和前客舱也就很平稳。

本发明在水面航行时艇中段可能处于波峰或波谷，中段的強度大，但它与前段、后段的连接处在重力和波浪力的作用下，会遭遇到很大的弯曲力矩作用，如果采用焊接工艺连接，时间久了，连接处可能因为金属疲劳而断裂，本发明采用法兰盘和高强度螺栓连接，不仅简化了工艺，连接处抗剪强度也增强了，提高了安全性，增加了使用寿命。

对于潜艇来说，安全性能永远是排在第一位的，潜艇一旦在水下发生严重事故时，乘员生还的可能性很小，特别是本潜艇，不论是作为登陆作战使用，还是作为水下运输和观光旅游使用，出动的艇数量多，单艇载人也多，出事的损失会很大。现代潜艇出事的原因有四个，一是艇体渗水，二是艇內起火，三是艇体破裂，四是操作失误。本发明没有通海的气、水阀门和管道，在水中是一个全封闭体，只要舱门没有损坏，就不会渗水。艇中唯一可能起火的部件是蓄电池，它们均在中部最坚固的、兩端均有水密门隔离的设备舱内，万一起火了，火焰和有毒气体也不会漫延到前、后舱室，使乘员有时间扑灭火灾。艇体破损的危险可能在战时发生，由于前.后舱体都是单壳体，较易破损，当艇体破损时，驾驶员应立即打开高压气瓶13的阀门，高压气体瞬间进入前、后客舱兩侧的救生气囊58中，救生气囊立即膨胀，产生正浮力，使艇体上升，随着艇体上升，气囊受到的外部水压减小，膨胀得越来越大，产生的正浮力也越大，艇体上浮也越快，当气囊胀到最大时，部分气体会从减压阀59排出，使气囊不会涨破，直至将破损的艇体托出水面，使乘员得以逃生。至于操作失误，如前所述，本发明的潜、浮操作和正常潜行操作都很简单，即使遇到掉深危险，也只要采取打开液压阀门63和起动齿轮泵65兩个操作步骤就可以避免，故因为操作失误导致事故的可能性很小。

设备舱48的舱壁和底板可以加装防火隔热层。

限位环35，37上均可安装限位开关。

可以在前客舱2的兩侧加装鸭式布局式的小水平舵。

贮液箱67为气密式结构。

活塞体24的外表面可以用能够防止海洋生物附着的铜薄片覆盖。

环型液压缸和贮液箱67内的液压介质为防腐水。

对接的法兰盘间有密封垫圈。

设备舱48中的轨道54可以是齿条结构，小车55的车轮为与之配合的齿轮。

前、后客舱的角落处有小洗手间。

由上述可知，本发明的优点是：

1、安全性能好。

2、结构简单，制造成本和使用成本均低。

3、该艇的三个分段可在车间分别制造，全艇总装也很简单，适合于批量生产。

4、操作简单。不论是快潜，上浮或调整浮力，排除险情，调整重心，均只需在一个封闭系统内排出或泵入适量液压介质，或移动小车即可完成。

5、舱容量较大。因为耐压壳体内没有约占潜艇水下排水量三分之一的水舱和气、水阀门及管道，所以舱容量较大。

6、水中航行性能较好。本发明的水下排水量和水面排水量相等，因此潜航时水阻力较小，又因为没有压载水，惯性较小，机动性能较好。

7、吃水较浅。本发明没有压载水舱，可在较浅海域潜行，浮出水面后，因体积增大，吃水深度减小，故可以执行抢滩登陆任务。

8、人员和装备出舱速度快。抢滩成功后，驾驶舱向一旁打开，电动跳板伸出，像水面登陆艇一样，人员和装备经跳板迅速出舱。

下面描述本发明执行某次奇袭登陆任务的过程。部队集结在某处海滩上，海面上驶来多艘伸缩式潜水登陆艇，靠近海滩时，艇内设备舱中载有蓄电池组的小车沿轨道移动到最后面，艇的重心也后移了，艇体上倾，艇艏翘起，半球形艇艏的潜水登陆艇只有以这样的姿态才能冲上海滩，此时转动电动铰连，使驾驶舱转向一侧，伸缩式跳板落在海滩上后，部队就可以登艇了。部队登艇后，收回跳板，关上舱门，再起动涡轮泵，将液压介质泵入贮液箱中，在大气压的作用下，环型活塞向后移动，带动艇艏脱离海滩，同时螺旋桨反转，艇艏回到海上，战士们就可以潜入水下，踏上征途了。由于其隐秘性和静音性能，接近敌方堤岸时，敌方没有觉察，重复登艇过程，快速出舱，发起突袭，由于攻其无备，故可以较少代价，取得渡海登陆作战的胜利。

附图说明

图1为本发明处于水面时的主视图。

图2为本发明处于水中时的主视图。

图3为驾驶舱1的示意图。

图4为前客舱2的剖视图。

图5为环型活塞3的剖视图和侧视图。

图6为环型液压缸4的剖视图和局部放大图。

图7为设备舱48的内部布置图。

图8为定位环42的剖视图和侧视图。

图9为后客舱5的剖视图。

在所述附图中，1一驾驶舱，2一前客舱，3一环型活塞，4一环型液压缸，5一后客舱，6一动力舱，7一方向舵，8一水平舵，9一观察窗，10一电动铰连，11一方向盘，12一操作杆，13一高压气瓶，14一承压环，15一法兰盘，16一通气管，17一电磁阀，18一手动闸阀，19一前舱门，20一观察窗，21一前舱板，22一可伸缩跳板，23一贮物舱，24一活塞体，25一活塞头，26一法兰盘，27一可伸缩舱板，28一矩型定位条，29一活塞环，30一活塞环，31一外缸体，32一内缸体，33一加固环，34一密封环，35一限位环，36一加固环，37一限位环，38一矩形导向槽，39一通气孔，40一前钢板，41一前水密门，42一定位环，43，44一定圆槽，45一液压介质，46一后钢板，47一后水密门，48一设备舱，49一上舱板，50一下舱板，51一空气再生装置，52一空调除湿机，53一配电柜，54一轨道，55一小车，56一蓄电池组，57一连接孔，58一救生气囊，59一减压阀，60一法兰盘，61一圆孔，62一液压管，63一液压阀，64一涡轮泵，65一齿轮泵，66一螺旋浆，67一贮液箱，68一后舱板，69一后舱门，70一观察窗。

具体实施方式

一艘伸缩式潜水登陆艇，由以下部分组成：1，钢板制成的半球形驾驶舱内部直径3M，长1.5M，驾驶舱地板连同大半舱体可以向一旁打开。2，前客舱，内径3M，长5M，其后端外侧焊接的法兰盘内径3.06M，外径3.3M，厚30mm。3，环型活塞，内径3M，连同活塞头长3.5M，即登陆艇最大调节长度为3.5米，其前端外侧焊接安装有尺寸与前客舱法兰盘尺寸一样的法兰盘。4，环型液压缸，长3.8M(包括定位环)，其外缸体和内缸体均为经特殊热处理工艺，屈服强度达到1800MPa的厚钢板制成，可以安全承受20MPa缸内压强，其前端(加固环处)有前钢板密封，后端(定位环处)有后钢板密封，并分别安装有水密门。5，后客舱，长4M，其前端也焊接安装有相同尺寸的法兰盘。6，动力舱，长2.5M，内安装有舵系统和兩台100千瓦直流电动机，巡航时一工一备，抢滩登陆或紧急避让时兩台同时工作。

伸缩式潜水登陆艇水面航行时总长20.3M，空载潜航时长16.8M，总重(包括艇内设备)118.7吨，最大载重量20吨，可运载50名武装士兵和一辆重8吨的步战车。该艇极限潜深100米，工作潜深60米，水下最大续航里程150公里。