爆炸条件下船舶毁伤测量设备的设计(2)
3 设备组成及功能
根据动态打靶测量的特点以及测量设备功能要求,该采集设备包括数据采集记录分系统、无线控制分系统、打捞回收分系统、减振防护分系统、视频监控分系统、数据处理分系统等6 部分。
3.1 数据采集记录分系统
数据采集记录分系统用来采集记录各种信号,如加速度、速度、应变等,主要包括数据采集、控制及存储等3 部分,该分系统为整个设备的核心部件,其他分系统围绕数据采集记录分系统进行设计,保障试验测量数据能有效获取。分系统内部进行抗高冲击设计,体积小,重量轻。
数据采集记录分系统由采编部分、存储部分和控制部分组成,见图1。
图1 数据记录器分系统组成
3.2 无线控制分系统
可远距离对数据采集记录分系统进行无线控制,如参数设置、开始采集、停止采集、重要试验数据挑点传输等操作。无线控制系统须具备以下5 种特点[12]:
1) 安装简单:高增益可移动全向天线,方便架设,施工周期短;
2) 机动性强:无需天线方向调校,开机即通,最大化满足应急需求以及保障要求;
3) 集成度高:同时实现多路语音传输、视频传输和数据传输;
4) 续航能力强:内置大容量锂电池,设备在没有电源的情况下连续工作8~10 h;
5) 可靠性高:抗震性强,可在恶劣环境下连续正常工作。
3.3 解脱及打捞回收分系统
海上试验时,可将数据采集记录分系统放置在此装置内,天线外置,爆炸时解脱,试验结束后进行设备回收。
3.4 减振防护分系统
海上试验或外场试验时,对采集设备进行减振防护,保证核心采集设备的抗振、防水及防火功能。
3.5 视频监控分系统
视频监控系统用于监控目标或设备工作情况,对重要的舱室、重要设备、关键部位在爆炸作用下的毁伤情况进行监控。
3.6 数据处理分系统
用于辅助评估、关键事件提取与处理的软件系统,可实现试验数据加载、数据分析、数据显示等功能。
4 设备工作原理
数据记录器用来采集记录传感器信号,电池负责对数据记录器和无线设备供电,将数据记录器和电池放置系统防护装置内。系统防护装置安装解脱和回收设备,工作示意图如图2 所示。具体测量系统工作过程:采集记录分系统置于打捞回收分系统内部,通过减振防护分系统安装固定于靶船上;试验时靶船无人操作保持航行状态,使用无线控制分系统操控设备进行参数设置,启动测量设备;战雷发射后追踪攻击靶船,数据采集记录分系统记录靶船冲击响应参数,可根据需求通过无线控制分系统挑点实时传回重要试验数据;如靶船沉没,打捞回收分系统自动解脱,试验结束后回收数据采集记录分系统,完成试验测量工作;在实验室使用数据处理分系统处理测量数据,辅助评估试验结果。
图2 系统工作原理示意图
5 测量设备关键技术分析
为确保数据的有效获取,在现有测量技术上采取两种途径:一种是将试验数据记录在本地存储,试验结束后打捞回收设备,对数据进行分析处理;另一种是试验过程中将试验数据保存在本地的同时,通过无线方式,发送给另外一套存储装置进行备份[13]。
5.1 连续采集技术
连续采集方式可以在人员撤离靶船之前启动系统采集或提前通过无线控制方式启动系统采集,这种方式可以保证爆炸信号在系统有效采集时间内,提高了数据采集的可靠性。
5.2 测量设备解脱技术
分别设计远程控制爆炸解脱、水激活电池引爆电雷管解脱和机械解脱等3 种解脱方式,3 种方式互相串联、互为备份,只要其中任何一种方式起作用即可实现测量设备与靶船的成功分离,确保了测量设备解脱的可靠性,解决了设备回收问题。
5.3 数据无线传输技术
在鱼雷攻击靶船时,测量传感器实时采集各种测量参数,并在采集系统内部存储,但是靶船受到攻击后极有可能沉没,而一旦解脱系统解脱失败,测量设备将随靶船一起沉入水中,因此有必要第一时间将采集数据转录出来,这样即使测量设备随靶船沉没也可以确保测量数据安全,将试验损失减小到最低限度。
通过无线通信设备将测量数据转存到测量指挥船上,但由于目前国内外的无线通信技术无法实现大数据量的实时传输,普遍采用的无线通信方式有全向天线和定向天线两种。采用全向天线不受两船方位限制,但鱼雷动态打靶试验要求测量指挥船与靶船距离较远,通常要求在12 km 以上,若两端都采用全向天线带宽通常在10 Mbit/s 以下,无法保证大数据量的实时传输。若一端采用全向天线,一端采用定向天线可增加网络带宽,通常能达到20 Mbit/s以上,采集加速度信号,在40 KS/s 采样率情况下可实现8 个通道数据实时传输,如果采样率还可降低则可以传输更多通道数据。
文章来源:《爆炸与冲击》 网址: http://www.bzycjzz.cn/qikandaodu/2021/0222/467.html
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