操雷系统与试验技术

鱼雷技术基础

Basic Technology of Torpedo

课程性质 必修课 课内学时 30学时 课外学时 10学时

开课院系 航海学院机械工程与自动控制系

开课对象 武器系统与发射工程及相关专业本科生、研究生、工厂、研究所技术人员 选用教材 《水中兵器概论（鱼雷分册）》 石秀华 主编 西北工业大学出版社

课程主要内容

课程内容体系结构以鱼雷系统的组成、结构与原理为主线进行设计，突出了新的教学思想和教改成果。全部课程共分十二章进行讲授。第一章绪论，简要介绍了鱼雷的主要功能、在海战中的作用及发展方向，并重点对世界上各型鱼雷进行介绍。第二章鱼雷力学，主要介绍了鱼雷的运动参数、所受流体动力及力矩的基本概念，建立鱼雷的运动等模型和动力学模型。第三章鱼雷总体设计技术，介绍鱼雷研制过程、鱼雷主要技术指标、鱼雷总体设计的程序、内容及总体设计对其他分系统的要求。第四章鱼雷战斗部，讲述水下爆炸的原理及特点、鱼雷用炸药、提高爆破威力的方法、引信的结构及工作原理。第五章自导及线导系统，主要介绍鱼雷自导系统的基本要求、自导系统的基本原理及发展趋势、鱼雷自导系统信号检测与处理的方法、目标参数估计与目标识别、鱼雷线导系统组成及工作原理。第六章鱼雷导航与控制技术，主要介绍导航与控制系统用传感器、鱼雷的方向、深度、纵倾、横滚控制系统、导航系统的组成及工作原理。第七章鱼雷热动力装置，介绍鱼雷热动装置的特点及分类、能源及能供系统、鱼雷热动力发动机的结构及工作原理。第八章鱼雷电动力装置，主要讲述鱼雷电动力系统组成、鱼雷电动机的特点、结构及工作原理，介绍鱼雷常用电池及新型电池。第九章鱼雷推进技术，介绍鱼雷推进器的发展概况、螺旋桨的水动力性能、螺旋桨设计方法及新型推进器。第十章操雷系统与试验技术，主要讲述操雷系统的组成、主要操雷仪表的结构及工作原理，鱼雷试验用设备、试验结果的处理与分析技术。第十一章鱼雷发射技术，主要讲述鱼雷发射装置的结构及工作原理。第十二章反鱼雷技术，重点介绍反鱼雷的措施和手段、反鱼雷武器。

第十章 操雷系统与试验技术

9.1.1 操雷系统的作用和要求

在鱼雷实航试验中，在操演完毕后，均须将鱼雷捞回，以便检查鱼雷航行情况和准备重新使用，所以要使用操雷。操雷系统具有操演性、可回收性和记录功能，操雷系统装配有装着各种仪表和装置的操雷段。这些仪表和装置是用来记录鱼雷航行性能和便于打捞的装置。

操雷系统的作用

新研制的鱼雷为测量其性能参数，必须以操雷代替鱼雷进行靶场实验，以确保产品的可靠性。

用操雷进行实航实验以评价原理及设计的可行性，器件、电路及系统的可靠性，产品性能是否达到战术技术古要求等。

使用操雷进行操练，可减少训练经费，减小破坏威力。

具有操演功能，可按要求的程序和工作方式航行，考核各系统的性能。

可自动上浮，具有上浮的位置指示和打捞装置应急安全功能：超浅（深）应急，动力故障应急，规避。 对操雷的要求

（1）操雷应满足总体要求，其航行性能应保持不变。标准操雷总体参数外形、尺寸大小、质量及重心与战雷相同。

（2）操雷具有操演功能，按要求的程序和工作方式航行，考核各系统和总体的性能，并且其操演程序可根据需要进行调整。

（3）操雷应具有内测记录功能，能测量和记录鱼雷分系统和总体性能参数记录系统具有多通道数据采集和记录功能，工作准确可靠，并利于回放。

（4）操雷应具有回收功能航行终了时，鱼雷应能自动上浮，并具有足够的正浮力，以保证鱼雷能部分露出水面，便于发现。一般要求鱼雷航行终了时其正浮力，轻型鱼雷不小于200 N，重型鱼雷不小于300 N。装有位置指示装置和打捞装置，便于搜寻和打捞。

（5）应急具有安全功能，当鱼雷航行深度超过上限或下限深度时，或动力系统出现故障时，能自动采取安全措施，在操演过程中具有自动规避功能等。

9.1.2 操雷的分类

按照试验目的的不同操雷可分为正浮力操雷和标准操雷两种。 1.正浮力操雷

正浮力操雷是从发射到航行终了，质量小于浮力的操雷，正浮力操雷在航行终了，主机停机后，在浮力的作用下，能自动浮出水面。 正浮力操雷衡重参数与战雷可以不同，因为战雷为了装载更多的炸药和能源，一般具有负浮力，即质量大于浮力，某些正浮力操雷的长度也与战雷不同，因此正浮力操雷主要用于考核鱼雷控制与自导系统的性能等的部分试验。正浮力操雷正浮力主要由减小操雷段的质量（相对于战雷段）和减少能源装载量来实现的。对于多数鱼雷，操雷段所提供的浮力有限，不足以使全雷达到正浮力，因此还须减少能源装载量，增加能源舱的长度，形成一段密封的舱室，称为正浮力舱。正浮力舱段是能源舱的一部分，对于电动鱼雷可以减少电池数量，来实现的。对于热动力鱼雷可通过减少燃料的装载量和增加然料舱的长度来实现的。

（

演示动画）

2.标准操雷

标准操雷是主要战术技术参数与战一致操雷。其外形尺寸、重量、重浮心位置等总体参数及其它技术指与战雷基本相同，标准操雷主要用于全航程实验。标准操雷按战雷要求装足能源，试验时使其航行到能源耗尽，以检验其最大航程及与航程有关的性能参数。

为了使鱼雷在航行终了获足够的正浮力，以便鱼雷快速上浮，在操雷段内装有压载物，当航行终了，排掉压载物，使鱼雷获得较大的正浮力，因此，操雷又可分为有压重操雷和无压重操雷。

3.其他分类：

按产生正浮力的方式，可分为有压重操雷、无压重操雷、气囊式操雷（由气囊产生正浮力）和伸张式操雷（雷头可以伸长以增大排水体积）。

9.2.1 排水式操雷段结构及工作原理

在装有自导装置的鱼雷中，雷头的前端装有自导换能器组件等，操雷的仪表装置，装在雷头的后段，一般称为操雷段，对于无自导系统的鱼雷，操雷仪表装在整个雷头内，也称为操雷头。

◆ 某自导雷操雷段图：

一．操雷段（头）的分类

●根据操雷段（头）在航行终了获得正浮力的方式不同，我们把操雷头可分为：有压重操雷段（头）、无压重操雷段（头）、浮囊式操雷段（头）和拉伸式操雷段（头）等。

◆1.有压重操雷段（头）

为了使操雷段的质量、重心位置与战雷段相同，在操雷段中就须要装上压载物。按压载物又可分为固态压载物与液态压载物。

液态压载物一般采用淡水，空投鱼雷采用酒精和水的混合液作为压载物。

固态压载物一般是采用比重较大的铅块。铅块可以配置在操雷段的下方或者两侧，用爆破螺栓固定在操雷段上，当鱼雷航行终了时，爆破螺栓起爆，铅块便与鱼雷脱开，自动抛入水中，鱼雷便能获得正浮力而上浮。固态压载物的操雷段目前获得了越来越广泛的应用。

◆ 2.无压重操雷段（头）

不带任何压载物的操雷称为无压重操雷，其质量和重心位置不会与战雷段相同，因此这种操雷段主要供部队训练及部分性能试验时使用。

◆ 3.具有气囊装置的操雷段（头）

气囊式操雷在操雷段上带有一气囊，当鱼雷航行终了时,燃气发生器中火药柱燃烧,产生的燃气自动向气囊充气，使鱼雷获得正浮力而上浮。

◆4.伸张式操雷段（头）

这种操雷段在鱼雷航行终了操雷段排载的同时，雷段的前部自动伸长，以增大操雷段的排水体积，从而使鱼雷具有足够的正浮力。

工作过程：航行终了时，气瓶向操雷内送气，雷段内压力达到一定值后，可断片被拉断，雷段前段在压力作用下向前伸出，这时体积增大，形成正浮力。前端伸到极限位置后，即自动卡死，使前段不能再缩回，防止打捞时失去正浮力。 二、对操雷段的要求：

◆ 1.记录功能：记录部队训练、靶场试验时鱼雷基本航行参数（或战术指标），试验结束后，根据数据回放结果，分析、判断、评定鱼雷的工作状态。

◆ 2. 应急功能：鱼雷航行过程中发生故障，出现如空投鱼雷入水后降落伞未解脱、控制系统失效、动力装置故障、航行超过规定时间等紧急情况时，操雷段应采取应急措施，使鱼雷安全上浮。

◆ 3.规避功能：操雷训练、试验中，在操雷与目标即将相撞时，操雷段应采取规避措施，使操雷避开目标。

◆ 4.雷位指示功能：操雷航行结束浮出水面或因故障沉入海底后，操雷段应能发出声、光或电信号，指示操雷位置，以便于搜寻、回收鱼雷。

◆ 5.打捞回收功能：操雷航行结束后能自动浮出水面，操雷段应为打捞、回收鱼雷提供手段，以便水中拖雷或起吊鱼雷，因故障沉入海底后，便于打捞。

◆ 6.考核战雷功能：在操雷段上，应具有考核战斗部如实习爆发器的功能。 ◆ 7.自毁功能：操雷训练、试验结束后在规定时间内不能回收鱼雷，应使鱼雷自毁。自毁方式可以是使操雷进水或自爆。

9.2.2 典型的操雷段结构

某型电动自导鱼雷操雷头的结构组成如图所示，由自导雷顶与操雷段组成。自导雷顶内安装着鱼雷自导装置的换能器组件与信号处理电路等。在操雷段内安装有非触发引信接收线圈、发光器、绘迹仪、排水控制器、引信信号装置、排水阀、气瓶、充气阀等仪表装置，在操雷段内还装有压载液-水。

1. 操雷仪表及其主要功能 ◆1.接收线圈及引信信号装置

接收线圈是非触发引信的重要组成部分，两个完全相同的线圈上下对称地安装在雷头壳体安装孔座内。当行至舰艇附近一定距离时，受到舰艇磁场的作用，接收线圈将产生信号，经过信号处理后，使引信信号装置动作。

◆2.发光器

发光器是一个高亮度的电灯，用于夜间训练时指示鱼雷航迹和停泊位显。发光器由安装在电池舱中的电池供电。

◆3.绘迹仪

绘迹仪用于测量和记录鱼雷的航行深度、航行时间和纵倾角。在绘迹仪顶部有一水管通往雷头后段的两侧，用以引入水压，供深度测量。当进行速度测量时，可将绘迹仪换为速迹仪，并将自导雷顶换为专用测速雷顶。测速雷顶安装有速迹仪的全压管，引入鱼雷顶部的压力，供测速所用。

2.排载系统的组成及工作原理。 排载系统的组成：

排载系统主要由气瓶、充气阀、排水阀、排水控制器及压载水等组成。气瓶用于储存高压空气，当航行终了时向雷头内放气，将压载水排出雷外。充气阀是用于给气瓶充气。排水阀由弹簧与阀门组成，当雷头内的压力小于排水压力时，阀门在弹簧的作用下紧紧关

闭，当雷内压力大于弹簧的作用力时，阀门被打开，雷头内的水被排出。排水控制器是用于控制气瓶排气的装置，气瓶内的高压气体通过排水控制器的阀门向雷头内释放。

排载系统的工作过程：

鱼雷发射前向操雷头注入压载水，通过充气阀向气瓶内充高压气，由于排水控制器的作用，气阀通往雷头内的气路被关闭，高压气不会进入雷头内，排水阀在弹簧的作用下被关闭。

当鱼雷发射后，到航行终了，动力系统停车或鱼雷下沉到一定深度后，排水控制器打开气瓶通往雷头内的气路，使气瓶向操雷头内放气。当雷头内的压力大于排水阀弹簧的作用力时，排水阀被打开，雷头内的水在气压的作用下被排出雷外。当雷内压力小于弹簧的作用力时，排水阀关闭，海水不会进入雷头内，由于雷头内的水被排出，鱼雷变为正浮力，在正浮力的作用下浮出水面。

典型的操雷段结构

二、MK46操雷系统组成部分介绍

MK46操雷系统

MK46操雷段由壳体，仪器组件逻辑组件，示波器，压力传感器组件，沉雷阀，感应线圈，磁铁系统，回收装置和电缆等组部件组成，这些部件构成了操雷内测系统，回收系统，触发和非触发引信系统。

1、壳体

操雷段壳体用铝合金压差铸造并机加工而成，它提供安装操雷段所属各组、部件的空座、支架和凸台。

2、操雷仪表

操雷仪表由仪表组件，逻辑组件，示波器三个分组件组成，它们分别用螺钉固定在仪表支架上仪表组件由阻容板，功能选择板，转弯电路板和干电池组等组成。

逻辑组件由时标电路，-10VDC电路(为压力组件中的深度传感器提供电源)，转速表电路（将发动机送来的的转速信号转变为直流输出，辐值随频率变化的转速信号），航向陀螺解调电路（解调由航向陀螺送来的4.8KHz交变的航向角信号为直流输出的航向信号，再送入示波器振子记录），航向转换电路，停车点火逻辑电路，安全深度点火电路（航行结束断电或电力不足时，继电器就会释放，电爆管放电，从而点燃爆破螺栓，抛掉铅块），音响控制电路等组成。

示波器：示波器用4个螺钉固定在仪表支架下方，由记录机构和胶卷盒组成。 3．感应线圈与磁铁组

感应线圈和磁铁组属于非触发(感应)引信系统的两个部件，构成鱼雷的电磁场，鱼雷航行与目标交汇时，感应线圈内产生感应电压信号，该信号通过引信电缆、操雷电缆送至装在爆发器内的感应放大器。

4．压力组件

压力组件由平衡波纹管、电位计、电刷、弹簧管、设定装置、保险刀片部件组成。 鱼雷航行中压力组件提供航行深度的电压信号给操雷仪表记录；压力组件敏感的深度压力传给深度传感器和瞬时开关，供操舵之用；压力组件的下限深度信号输送给计算机，安全深度信号输送给逻辑组，为逻辑组件的超深排载电路提供信号。

5、回收系统

用于操雷头的回收系统包括铅块投掷器、染料缸、音响雷位指示器和电控雷位指示器。由逻辑组件及压力组件控制。

◆铅块投掷器

由投掷铅块和爆破螺栓（固定投掷铅块，其内部有装填RDX炸药的药筒）组成，为调整操雷的衡重和航行终了获得正浮力提供必要的质量。当航行终了时，超过预定深度或电力不足时炸断爆破螺栓的危险截面，排掉压载铅块，使鱼雷上浮，以便回收。

◆染料罐

当鱼雷入水时，海水通过盖上的孔进入染料罐，从而溶解其中的染料，将海水染色，指示航向。

◆电控雷位指示器

由逻辑组件，工作线路板、电点火具，触针，信号弹，染料弹和电池组组成。当航行终止时，逻辑组件接通工作电路，使指示器打出信号弹和染色弹，指示浮于水面的鱼雷位置。

◆音响雷位指示器

用于操雷训练和科研样雷试验中，由于某种故障造成沉雷，音响雷位指示器将发射水声信号指示鱼雷的位置，以便鱼雷的打捞与回收。当逻辑组件给出工作指令或其上面安装插座被水浸没时,音响雷位指示器就会工作。

6.实习爆发器

用以模拟战雷段上的战雷爆发器的引爆功能，除了爆炸能量低外，其功能和战用爆发器的功能一样。

7.控制组件

控制组件由电源组件、计算机、自动驾驶仪、接线盒等共有10块电子线路模板组件组成。

控制组件有下列主要功能

（1）发射前设定蛇行主航向，搜索深度，自导工作方式和相应逻辑条件。

（2）控制鱼雷按设置参数稳定航行。

（3）控制鱼雷按程序弹道航行，并进行上下限深度控制。

（4）计算机指令操纵鱼雷追击目标，丢失目标后进行右旋环形再搜索和返回设定搜索深度上进行再搜索

（5）向记录系统提供航向角的记录信号。 8.沉雷阀

沉雷阀是 MK46鱼雷在舰队操练海试时使用的一种自毁装置，当在相当长的时间内不能完成鱼雷的打捞时，鱼雷就会自行销毁。 三. A244/S鱼雷的操雷段简介

1. 操雷段结构

A244/S鱼雷操雷段内部结构，壳体是用镁合金制成，其内部安装的主要仪表装置有：操雷头电源电池盒、 电子部件机箱、深度传感器和压力开关、声脉冲发射器、压载锁释放机构、海水染色剂盒、记录器、传感器盒等。

1. 操雷头电源电池盒

操雷头电源电池盒内装有电池，用于向操雷头提供电源，电池盒分两组，安装在雷头前部圆筒的两边。

2.电子部件机箱

电子部件机箱用于安装所有电子线路,电子线路的主要功能是实现操雷的发射程序控、记录器控制和产生报警信号等。

3.压力计和压力开关

压力计是一种应变式压力传感器，用于向记录器提供操雷的深度信息，安装在操雷头内有两个量程不同的压力计，一个用于水深小于100米时的深度测量，一个用于水深大于100米时的深度测量。

安装在操雷头内的两个压力开关和压力计一起，通过操雷头壳上的孔与外部海水连通。当操雷所处深度和压力开关设定的深度相等时，开关接通。为了保证操雷航行安全，投雷前须预设操雷的上限深度和下限深度。当操雷航行超过上、下限设定深度时，操雷控制电路启动压载释放机构和电机切断机构，使操雷停止航行并上浮。

4.声脉冲发射器

声脉冲发射器是一水声发射换能器，它与操雷段控制电路联接，当鱼雷停止航行后，电路使声脉冲发射器工作,按照一定的工作频率、脉冲宽度和脉冲周期，发射声脉冲。

5.海水染色剂盒

海水染色剂盒是在操雷头内有一空腔，里面装满染色剂荧光粉，在鱼雷航行停止时，由于海水的溶解作用，将海水表面染成绿色，便于观察到鱼雷位置。

6.传感器盒

传感器盒内装有速率陀螺和倾斜计。速率陀螺向记录器提供鱼雷水平面转向速率，在航行中由于鱼雷转向，铁芯偏离中心位置时，输出信号与铁芯的移动量，即与转向速率成正比，输出信号相位与鱼雷的转向一致。 在传感器盒中有两个倾斜计,用以感受鱼雷的俯仰和横滚，向记录器提供俯仰角和横滚角信号。

7.记录器

记录器采用光线振子示波器，用以记录鱼雷的航行性能参数，并以曲线形式纪录在胶卷上。

8.压载释放机构

压载铅释放机构用以控制压载铅块和铅珠释放，使鱼雷获得正浮力上浮，以便回收。 2 . 排载装置的结构及工作原理

排载装置位于操雷头前方，由圆筒内的压载铅珠和铅块及释放机构组成。压载释放机构主要由压载解脱簧，压载释放杆、齿环、制动活塞，两个电爆管，等组成。

压载铅安装操雷头的空腔内，空腔被压载铅通过螺纹控制杆固定而使其封闭。压载解脱簧的上端与操雷头部分相联，而下端与齿环相接。顺时针转动螺杆可使弹簧扭紧，而弹簧反时针作用于控制杆，但被插在齿环上的制动活塞制动，使杆子不能旋转。

当操雷段电路发出压载铅释放指令时，引爆信号送至电爆管电路，于是电爆管爆炸。爆炸气体推动活塞向后，因而使制动活塞顶杆脱出齿环。控制杆在弹簧反时钟扭力作用下，从铅块的螺纹孔中旋出，由于导向销的作用，铅块只能轴向滑动。当控制杆转动数圈后，铅块就解脱，于是与铅珠一齐抛出。

3. A244/S鱼雷操雷发射逻辑

操雷的发射逻辑主要包括：航行弹道航行逻辑控制、鱼雷特征参数的记录、操雷的回收等。

航行弹道逻辑控制主要是指操雷的弹道程序控制、航行时间确定、意外情况报警装置的启动等。

操雷头的状态是受航向陀螺仪状态控制的，它需通过电子线路首先译出陀螺状态，即只有当接收到陀螺仪OK信号时，在记录器开始启动并工作1秒后，陀螺仪解脱制动，表示可以发射。

A244/S鱼雷操雷的规避程序和攻击停止程序对鱼雷攻击弹道后期进行控制。规避程序是指当鱼雷捕获目标并进行攻击，鱼雷航行到距目标小于240 m时，程序控制鱼雷以20°/秒的恒定回转速度转向180°。当鱼雷捕获目标且两者距离小于120 m时，攻击中断程序执行，切断电机电源、抛载上浮。

一般情况下，鱼雷航行终了时切断电机电源、抛载上浮，记录器停止工作并启动声脉冲发生器，以便鱼雷回收。但若遇意外情况时，则启动报警功能，切断电机电源，抛载上浮。

9.3.1 内测记录装置

为了对操雷试验和训练结果作出正确评价，需要对操雷的各种实航参数进行测试、记录，在雷上这一功能由内测记录装置完成。下面介绍几种常用的内测记录系统速迹仪结构及工作原理。

速迹仪是一种机械式的内侧记录装置，用来自动测量和记录鱼雷航行速深度、航行速度、时间和鱼雷航倾变化。根据记录曲线来分析鱼雷的航行性能，其中深度记录装置和横倾记录装置共同装在同一支架上，支架位于圆筒内，圆筒固定于装填孔中。

深度记录部分的记录装置

利用静水压力和弹簧张力的相互平衡作用原理,当海水压力增大，弹簧张力改变，水压杆上下移动，放大杠杆带动记深杆移动，绘制深度变化情况，由于弹簧有一只对应的比例尺，由比例尺可以从曲线的高度读出航行深度值。（动画显示工作过程）发射前绘深笔和基准笔位于一样的高度。

转动装置

带动纸卷旋转，并使旋转速度与鱼雷的航行速度相适应。主要由发条盒和变速机构及启动装置组成。

发条是转动的原动力，在支架下部装有两个发条盒，每个盒内各有一发条，上下两盒用轴联接，发条一端固定在轴上，另一端固定在盒上。上发条时，只要转动下发条盒即可将两个发条同时上紧。

变速机构用于控制走纸速，当改变齿轮的啮合时，就可得到不同的旋转速度。 启动装置—鱼雷入水后，使记录卷转动。

结构：短制止杆的另一端位于长制止杆的上端，因此使长制止杆不能任意上移。长制止杆的上部有一凸缘，凸缘下有弹簧可以推长制止杆向上。此外，在支架的铰链上固定有双臂制止钩，制止钩可以钩在长制止杆的凸缘上，阻止长制止杆向上，制止钩的另一端与深度杆接触。长制止杆的下端有一凸块，当长制止杆在下面的位置时，凸块正好挡住调速器轴上的两角轮，使发条盒不能转动。

工作过程：

当鱼雷离开发射管时，惯力摆因惯性力的作用向后摆，使短制止杆前移，不能再压住长制止杆。但此时由于制止钩尚钩住长制止杆，该杆仍不能上移，只有在鱼雷入水后，在静水压力作用下使水压盘向下移动使制止钩转动时，制止钩才脱开长制止杆。此时，由于鱼雷仍处于加速过程，短制止杆处于前方位置，所以制止杆被弹簧推向上运动，下端即脱开两角轮，使发条盒开始转动。

横倾记录部分

横倾变化是利用摆锤的左右摆动记录，摆锤上固定有一紧靠在记录纸卷上的记录笔，鱼雷左右滚动时，摆锤相对于记录纸卷移动，从而绘出横倾曲线。

速度记录部分

运动速度可由鱼雷航行中所受动压力而测定。速度记录部分主要由全压管、静压管及涨缩盒等组成。全压管接到雷头端部的全压孔处，而静压管接到雷头侧面的静压孔处由伯

努力方程：速度曲线。

知速度和动压成对应关系，由此可根据对应关系绘出

速度记录部分工作过程

当鱼雷航行时，涨缩盒外部所感受到的全压比内部感受到的静压要大，二者之差即是动压。在此动压的作用下，涨缩盒便克服速度簧的张力而收缩并带动传动杆向下移动，通过齿轮和齿条使记速杆移动。因此通过动压力的变化便能在纸卷上记录下鱼雷的速度变化。

记时器

记时器是用来记录鱼雷航行时间的钟表装置。它由发条装置，擒纵轮，摆轮，游丝、时间记录机构和启动装置等组成。

计时器动作过程如下：

速迹仪启动前，压下杠杆的右端，使制动稍钉压住摆轮。速迹仪启动后，拉纸装置工作，启动螺钉随卷筒一起旋转，通过杠杆抬起制动稍钉，从而摆轮摆动，记时器开始工作。

摆轮和游丝系统保证记录装置匀速转动，并使发条的能量逐渐释放出来，当发条储备能量耗尽时记时器停止工作。

记录陀螺仪

记录陀螺仪由陀螺仪及执行机构两部分组成，执行机构中有一套记录装置，可绘制出记录曲线。

二、光线示波器

光线示波器是一种机光电结合的记录装置。主要由振子、磁系统、胶卷暗盒 、光源与光路系统及驱动电机组成。

1．光线示波器是利用光学原理，当记录信息输入振子内的线圈时，振子线圈绕线圈吊丝旋转，吊丝上的一小反光镜将光学系统射来的光反射到记录胶卷上，胶片按一定的速度运行，所以记录信息随时间的改变就会从胶片上得到。

2． ◆振子与磁系统

当振子线圈输入一定电流（与被测参数大小成正比）时，线圈受到电磁扭转力矩作用而转动。当线圈转动时，带着小反射镜一起转动，形成光点，光点随测信号变化而在感光胶卷上作横向移动。磁系统中磁极的对数与振子数量相对应，磁系统使磁极之间维持均匀的磁场。

2. ◆胶卷暗盒

装有收卷轴，曝光轴，放卷轴和压轮。收卷轴通过齿轮和驱动电机连接，以一定速度转动。放卷轴的胶卷先通过曝光轴，弹簧顶紧的压轮，然后传送到收卷轴上。

3. ◆光路系统

光路系统用来产生光束，并使之照射到记录胶卷上。灯罩内装有一个激励灯，为这个系统提供光源。两个平反射镜把激励灯发出的光的一小部分射到振子的反射镜上。

4. ◆动电机

一个恒速的直流电动机，受到离心式调速器的控制而以恒速转动，驱动收卷机构。 总的说来，光线示波器可以同时记录多路信号，具有灵敏度高，体积较小等优点。但是记录胶卷不易常期保存，不能用计算机进行处理。

三、磁带记录器

鱼雷用磁带记录器是一种高性能的磁带机。主要由磁带、磁头及信号条理电路组成。 记录过程：磁性材料在外磁场的作用下被磁化，当外磁场消失后，磁材料仍保留一定磁通密度，利用磁材料的剩磁特性，实现在磁带上记录信号。

播放过程：当已记录的信号的磁带以一定的稳定带速通过重放磁头时，磁带上保留的剩余磁通将在重放磁头线圈中产生感应电势，其变化规律反映了磁带记录信号的变化规律。

四. 雷载微机记录系统

内侧微机化是随着计算机及相关技术的发展而新兴的一种测试记录方法。

微机系统具有多路数据采集通道，在鱼雷发射结束后，雷载微机与相配置的地面外设相配合，完成试验的数据处理工作。目前常用PC/104总线嵌入示计算机。

PC/104总线记录系统 PC/104总想嵌入式计算机 固态电子盘

软件包括记录软件和回放软件两部分，记录软件主要用在鱼雷航行中，实时记录鱼雷的各种参数信息。回放软件主要完成试验的数据处理工作，一般是在试验结束后，将记录软件所采集的各种数据通过串口传送到地面设备。

微机系统工作原理：鱼雷被测信号分三种、模拟量、开关量和数字信号，模拟量主要来自一些控制指令和传感器（如压力、温度等），它们通过多通道A/D转换模块送入计算机；开关量主要来自状态信号，可通过I/O模块送入计算机；而数字信号主要来自一些数字和智能传感器。

五、操雷内测传感器

内测记录装置，是由各种测量传感器检测被测量，由记录系统完成数据采集和记录。根据全雷的制导控制系统的不同和试验任务的不同，操雷配置不同的传感器。例如，早期鱼雷的控制系统中仅有方向仪和定深器，而且是机械式传感器，其信号不便于传输到操雷段记录，所以操雷段内必须配置专用测量传感器。而新型鱼雷不仅装有先进的控制系统，而且还装有自导、线导系统，制导控制系统本射配备有大量传感器，以电信号输出，所内测记录信号，多数可来源于制导控制系统的传感器，例如鱼雷的姿态角及姿态角变化的角速度及自导工作参数等。有些传感器仅在专项试验中才配置，例如振动和噪声的测试。 9.3.2 雷位与航迹显示装置

操雷雷位指示已发展到全方位立体雷位指示，种类繁多，根据雷位指示器便能判断出鱼雷大概方位。装于操雷段内的雷位指示器有以下一些：

一、水面雷位指示器 ◆1.烟火指示器

当鱼雷航行终了而浮出水面时，烟火指示器可以发生烟火，以便在夜间指示鱼雷的所在位置，便于发现打捞。其结构如图:

筒内装有磷化钙（Ca3P2）和电石（CaC2）。筒上用螺钉固定有盖子。盖子中央有一孔，平时孔用橡皮塞盖住。橡皮塞固在水压板上，水压板铰链地固定在盖子上，水压板前端有一铅块，铅块质量能使水压板绕其固定轴翘起来，这时橡皮塞就不再盖住中心孔。

工作过程：鱼雷发射前，水压板的后端被制止片扣住，因而铅块不能使橡皮塞抬起。只有在鱼雷入水后，水流把制止片推倒后，水压板才被解脱控制。但此时由于水流的作用，水压板仍压紧橡皮塞，使其堵住盖子上的孔。当鱼雷航行终了时，水压板上的水流作用力小于铅块作用力时，水压板后端抬起，盖子上的孔被打开，海水流入筒内。海水与磷化钙和电石接触后便产生烟火，以指示出鱼雷的停泊位置。

◆2．信号弹雷位指示器

信号弹指示器指示雷位的方式有两种，一是发射数枚信号弹（3～6 发）指示鱼雷方位，二是抛洒少量染色剂染色海水指示雷位。

◆3．无线电信标

操雷航行结束后，操雷控制组件启动无线电信标工作，无线电信标发出高频信号，在岸上设备—无线电信标接收机的搜寻下，确定操雷方位。

无线电信标发射天线可采用弹射式和自动升降式，弹射式天线依靠多级弹簧升高天线，自动升降天线采用电机带动涡轮、蜗杆转动升降天线。

◆4．浮标式雷位指示器

浮标式雷位指示器主要依靠操雷航行结束后从雷体内弹出浮标指示雷位，浮标可以是桶体，也可是球体，如气球，但颜色要鲜艳。

二、沉雷指示器 ◆1.声音指示

当鱼雷沉没后，操雷控制组件启动该装置，电机带动摆锤敲击鱼雷壳体，发出声音，寻雷人员依靠声纳发现沉雷，它对沉雷方位、距离的指示有限，是一种简易的沉雷雷位指示。

◆2．沉雷精确定位指示

该指示装置由两部分组成，雷上部分为发射机，岸上为接收机，其工作原理为：确认鱼雷沉没后，操雷控制组件为沉雷指示器发出启动指令，沉雷指示器换能器与鱼雷壳体一起振动，产生需要的频率信号，该信号通过海水传递，沉雷探测仪换能器基阵探测此信号，根据各波束接收信号的强弱启动沉雷方位。

三、鱼雷航迹显示装置 ◆发光器

夜间操演时指示鱼雷航迹和漂浮位置。由灯，电源和开关组成，其开关为水压开关，鱼雷入水时便会由水流冲击而闭合。

◆油迹显示器

是一个向外喷油的装置，喷出的油浮出水面，由油迹观察鱼雷航行方位。 ◆弹道跟踪系统

该系统为靶场设施，它在靶场试验水域布防接收基阵，在鱼雷上安装发射换能器，鱼雷航行过程中，发射机工作，发出声信号，接收基阵通过接收此信号确定鱼雷航行轨迹及鱼雷航行结束后方位。 9.3.3 正浮力产生技术

排载及浮力装置可分为抛除压载物产生正浮，伸张式正浮力产生机构，充气式上浮装置。

一、抛除压载物产生正浮力

为保证鱼雷衡重参数满足鱼雷总体需要，要增加操雷段的重量，鱼雷航行终了时，抛弃压载，产生正浮力。压载物（钢块或铅块）通过排载机构（爆炸螺栓）固定在操雷段壳体两侧（对称布置），鱼雷航行结束后，操雷控制组件发出排载信号，驱动排载机构，抛除压载物，使鱼雷获得正浮力。

二、充气式上浮装置

组成：充气式上浮装置由高压气瓶、电磁阀、安全阀、浮囊、组合阀、压差传感器、导流罩及高压管路组成。

工作原理：操雷操演结束或发生紧急情况后，操雷控制组件经判断确认、处理后发出充气指令送至压差开关及电磁阀，电磁阀动作。气瓶内的高压气体经组合阀、高压管路进入浮囊，浮囊膨胀，抛掉外面的导流罩，充气浮囊成环形状态环绕雷体（或圆柱形）。当浮囊内的压力达到规定值时，压差开关动作，切断电磁阀供电。与此同时，安全阀排放充

气产生的多余气体，使浮囊内外压差保持恒定值，维持固定形状，产生所需正浮力。当操雷在此浮力下上浮时，浮囊内外压差变化，安全阀泄放因鱼雷深度变化产生的多余气体。回收鱼雷时，拔掉放气塞，泄放浮囊内气体。

（

工作原理动画演示）

三、伸张式上浮装置

结构：伸张式操雷段由两段组成如（图10-17所示）。后段12的前部套在前段11内，它们之间的配合应保证顺利的相对滑动，但又必须可靠密封，以免排完气后，海水漏入而沉雷。发射前段套在后段上，并用可断片联接，这时外形和尺寸与战雷段相同。

过程：航行终了，气瓶向操雷内送气时，雷段内压力达到一定值后，可断片被拉断，雷段前段11在压力作用下向前伸出，这时体积增大，形成正浮力。前端伸到极限位置后，即自动卡死，使前段不能再缩回，防止打捞时失去正浮力。 9.3.4 打捞回收装置

目前鱼雷比较常用的是打捞系柱和打捞浮标。 打捞浮标工作过程：

鱼雷航行结束后，操雷控制组件发出指令，打捞浮标抛射出浮体，该浮体通过绳索与打捞浮标内的钢缆相连，钢缆上带有对接装置，通过对接装置，可对鱼雷进行拖动或起吊。

打捞系柱

打捞系柱在鱼雷航行结束后弹出两个系柱，为打捞鱼雷提供承力点。系柱弹出的长度及系柱所承受的力量大小是打捞系柱设计所需重点考虑的因素。 9.3.5 自毁装置

目前自毁装置采用的方法主要有两种，一是进水使鱼雷沉没，二是自行爆炸。 ◆沉雷阀

沉雷阀主要由沉雷阀座、弹簧、活塞、螺塞、圆盘组成。圆盘是由易受海水腐蚀的镁材料做成的，镁盘通过螺母、螺塞及活塞固定在沉雷阀座内，并通过o形圈保持密封。在

活塞上装有弹簧，使其受一个向右的推力。保护标牌的功用是：发射之前，防止潮气和盐雾腐蚀镁盘,在发射鱼雷前，应切掉保护标牌的空心部分，以露出装有镁盘的空腔。当镁盘露在海水中时，镁盘因电解作用而受到腐蚀。当试验出现故障丢失时，镁盘的外径因受腐蚀而逐渐减小，当其直径小于螺塞的内径时，弹簧把柱塞从螺塞本体中推出为止。这就便海水进入沉雷阀内，直到鱼雷变成负浮力而沉到海底为止。

◆自毁

依靠火工品或炸药引爆使操雷自毁（进水或电子组件损坏）也是常采用的方式之一。 目前自毁装置采用的方法主要有两种，一是进水使鱼雷沉没，二是自行爆炸。 9.4.1 鱼雷试验分类

鱼雷试验分为陆上试验和湖海试验两类。 一. 陆上试验

陆上试验分为系统试验、全雷试验、静态试验、动态试验等。 ◆系统调试

鱼雷各系统一般包括：

鱼雷管理中心（微机控制管理系统）；

制导系统——即自导系统与控制系统、线导系统；动力推进系统；供电及电路系统； 战雷爆发器及引信系统；内测记录系统； 操演回收系统。

在全雷总装配前，必须在实验室对鱼雷各系统、各段进行性调试，只有在系统调试及系统联调合格以后，才能进行全雷总装总调。

◆ 全雷调试

总调包括全雷联通性检查，全雷绝缘性测试和全雷功能检查。

全雷电路是通过电连结器 （接插件）和接线盒将各系统、组件的电信号连接成系统。在全雷总装后，要进行全雷电路联通性检查。为此在设计时，应考虑有全雷电路的联通线。在有全雷联通条件下，就可以进行全雷绝缘性能测试。

全雷功能检查主要是指自导控制系统的功能检查。具体检查项目要根据产品各自功能特性及结构特点，由各自技术条件确定。可对系统及全雷进行仿真，设计专用的全雷功能自动检测装置。

全雷密封性检查和定中心及全雷衡重检查。即测试全雷的重量及重浮心位置，并判定是否在技术条件所规定的范围内。全雷衡重是在鱼雷准备工作状态(发射状态)下实施，对热动力装置的鱼雷必须加注满燃料。

◆环境试验

环境试验在鱼雷研制阶段进行，主要进行全雷振动试验，以检查结构连接的可靠性及在振动条件下各系统工作是否正常。

◆ 可靠性试验

可靠性试验在鱼雷定型试验项目中进行，包括鱼雷工作可靠度和装载可靠度试验，其可靠性指标有三项，平均贮存寿命、工作可靠度和装载可靠度等。

二. 实航试验 ◆目的

实航试验按照性质和所要达到的目的，可分为科研试验、定型试验和验收试验。 科研试验是在产品研制过程中，对全雷或单个、几个系统进行实航性能试验。 定型试验又分设计定型试验和生产定型试验，设计定型试验是对该型鱼雷性能进行全面考核，生产定型试验是对该型鱼雷批量生产条件进行全面考核。

验收试验即按订货合同进行的交验试验。

鱼雷必须经实航试验才能充分暴露存在的缺陷，是考核鱼雷性能的最终手段。 实航试验应在湖、海试验靶场进行，为提高试验效益，首先进行湖上试验。对湖海差异较大的性能指标，则应进行海上试验考核。

◆实航试验实验内容和要求

实航试验分为总体性能试验、跟踪固定靶试验、跟踪活动靶试验及战雷实航爆炸试验。 总体性能试验测定鱼雷的航速、航程、航深、航向、航行时间、横滚、自噪声与引信抗自然干扰性能等。

假定目标M(x，y，z)是基阵系统跟踪范围内的一个点，M目标上装有一台同频发射机及相应的发射换能器组件。为了实现同步测量，声脉冲信号发射机在同步钟的控制下，定时地发出脉冲信号。若测得M点到达Rc，Rx，Ry，Rz的传播时间为Tc，Tx，Ty，Tz在均匀介质里，则M在基阵坐标系中的坐标x,y，z的关系式为

式中c为水中声速。

把坐标原点移到4个水听器所构成的正方体的中心时，系统定位方程变为

变更后的图如下所示：

只要不断测出移动目标M点到基阵点的传播时间，即可得到M点的空间运动的位置坐标值。

三. 系统组成及主要功能

3D水声跟踪系统主要由水声跟踪、雷上设备分系统、信号及数据处理分系统、发射同步及控制分系统等统组成。3D水声跟踪系统组成原理框图如图所示。

1. 基阵分系统

每个基阵分系统由若干个基阵组成，每一个基阵上有4个接收水听器及其相应的前置放大器等10余种设备。

2. 雷上设备分系统

这是雷上的“3D”段，它包括雷用同步钟、发射换能器组装件、雷用水声发射机、深度压力传感器、深度控制装置，以及用于跟踪的鱼雷中段3D段等6种设备。

3. 信号及数据处理分系统

这部分是岸上固定设备，它包括同步钟、无线电同步信号发射机、水声信号放大器、数据处理装置、监视装置、系统自校模拟器、电子计算机及其外部设备等10余种设备。

4. 发射同步及控制分系统

发射同步及控制分系统包括无线电同步钟、船用同步钟、水声发射机控制装置和监视系统。

四. 系统的主要功能 该系统具有下列功能：

(1)测量鱼雷、鱼雷发射船及靶标的空间位置、航速和航向； (2)判断发射控制的正确性； (3)评价鱼雷捕捉目标的能力；

(4)判断鱼雷是否达到目标的命中距离之内； (5)判断鱼雷与目标的相遇次数；

(6)判断鱼雷旋回角是否正确，定深是否合适;

(7)故障鱼雷沉没后，可以确定其沉没位置，并引导捞雷船到达指定位置，以便及时打捞。

五. 3D水声跟踪系统的测量过程

基阵上4个水听器分别由电缆与岸上数据处理仪相连。目标M发射的同步声脉冲信号通过水传播到基阵上的水听器上，水听器接收到目标的同步声脉冲信号后，输送到岸上数据处理仪进行数据处理。

在鱼雷人水后，发射机控制自动接通声脉冲发射机，发出水声脉冲。水声脉冲发出后在水中传播，经时间Tc以后，基阵上的水听器Rc接收到水声脉冲信号，并经电缆输入岸上设备输入端。该信号经处理后即Tc存人存储单元中，同样可测得Tx，Ty，Tz的值。

在跟踪范围内的最大传播时间为

式中 R1——最大跟踪半径，设R1=1200m， h—试验水域的水深，取h=150m， c—水中声速，c=1400m/s。

这时可得到Tcmax=0.859s。计算机在收到一个周期内测量数据以后，立即进入数据处过程，实时地把处理出的有关信息进行存储、绘图、显示和打印等，然后再去等待下一个测量周期内的数据。

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