一种确定悬浮式拦截弹悬浮深度的方法

摘要

本申请提供一种确定悬浮式拦截弹悬浮深度的方法，其包括：步骤一，进行参数设定，根据空间位置明确各个参数之间的关系；步骤二，当悬浮式拦截弹的弹阵垂直边界的下界为拦截范围的下界时，计算悬浮式拦截弹的最小布放悬浮深度；步骤三，当悬浮式拦截弹的弹阵垂直边界的上界为拦截范围的上界时，计算悬浮式拦截弹的最大布放悬浮深度。该方法能够提高悬浮式拦截弹布放悬浮深度的准确性、有效性，理论上覆盖来袭鱼雷的航行深度，支持悬浮式拦截弹作战使用和作战效能分析研究，为水面船舶反鱼雷作战武器系统设计和能力评估提供支撑。

说明书

技术领域

本申请涉及船舶领域，尤其涉及一种确定悬浮式拦截弹悬浮深度的方法。

背景技术

悬浮式拦截弹通过在来袭鱼雷前方布放拦截弹阵，对过阵鱼雷启动爆炸引信，产生水下冲击压进行硬毁伤。其拦截效果受诸多因素的影响，从前端鱼雷目标探测到目标数据处理，再到火控数据的解算、武器发射控制、弹药落点计算、弹体悬浮深度等诸多因素中，弹体悬浮深度的确定将直接决定了鱼雷过阵时的对鱼雷的毁伤效果，严重影响着悬浮式拦截弹对来袭鱼雷的拦截效果。

目前悬浮式拦截弹悬浮深度的确定仅通过对典型来袭鱼雷航路末端的航行深度进行初步分析与估算，以估算深度值作为拦截弹毁伤覆盖深度，确定悬浮式拦截弹的悬浮深度。此估算方法理论支撑不足，考虑的影响因素少，与实际目标特性和作战态势偏差较大，准确度低，极大影响了悬浮式拦截弹的使用和作战效果。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种确定悬浮式拦截弹悬浮深度的方法，以解决现有的悬浮式拦截弹悬浮深度的计算不准确的问题。

本申请的技术方案是：

一种确定悬浮式拦截弹悬浮深度的方法，包括以下步骤：

步骤一，进行参数设定，根据来袭鱼雷、水面船舶以及悬浮式拦截弹三者之间的空间位置明确各个所述参数之间的关系；其中，设定的所述参数为：

h为所述悬浮式拦截弹的布放悬浮深度，即所述悬浮式拦截弹弹体的几何中心点距离水平面的垂直距离；θ为所述鱼雷转入爬升阶段时的爬升角度；H为所述鱼雷爬升前的航行深度；H1为所述水面船舶的吃水深度；H2为所述鱼雷爬升前航行所处深度与所述水面船舶底部所处深度之间的深度差；H3为所述悬浮式拦截弹弹阵边界所处深度与所述水面船舶底部所处深度之差；D1为所述鱼雷开始爬升时距离所述水面船舶的水平距离；R为所述悬浮式拦截弹的毁伤半径；

所述参数之间的空间几何关系为：

θ＝tan

H＝H1+H2，

H3/H2＝L/D1，

h＝H1+H3-R；

步骤二，当所述悬浮式拦截弹的弹阵垂直边界的下界为拦截范围的下界时，计算所述悬浮式拦截弹的最小布放悬浮深度；

步骤三，当所述悬浮式拦截弹的弹阵垂直边界的上界为拦截范围的上界时，计算所述悬浮式拦截弹的最大布放悬浮深度。

作为本申请的一种技术方案，在步骤二中，当所述水面船舶对所述鱼雷进行报警后，来袭的所述鱼雷处于≥40m的深度位置处，并对准所述水面船舶所处位置航行，所述水面船舶于所述鱼雷航路的前方；当所述水面船舶的弹药发射基准位置与所述鱼雷的报警声纳探测基准位置一致时，所述水面船舶发射所述悬浮式拦截弹进行布阵拦截。

作为本申请的一种技术方案，在步骤二中，当所述悬浮式拦截弹的弹阵垂直边界的下界为拦截范围的下界时，计算所述悬浮式拦截弹的最小布放悬浮深度：

当L≤D1时，即所述鱼雷开始爬升时，所述鱼雷与所述水面船舶之间的水平距离不小于所述悬浮式拦截弹的布放距离；所述鱼雷所处深度随着爬升而不断减小，即H3/H2＝L/D1，则所述悬浮式拦截弹的最小布放悬浮深度为：

h＝H1+L/D1×H2–R，或h＝H1+L×tanθ–R，式中：L为所述悬浮式拦截弹的弹阵布放位置距离所述水面船舶的水平距离；D1为所述鱼雷开始爬升时距离所述水面船舶的水平距离；H3为当所述悬浮式拦截弹弹阵边界的下界与拦截范围下界一致时的所述悬浮式拦截弹弹阵下界所处深度与所述水面船舶底部所处深度之差；H2为所述鱼雷爬升前航行所处深度与所述水面船舶底部所处深度之间的深度差；h为所述悬浮式拦截弹的最小布放悬浮深度，即所述悬浮式拦截弹弹体的几何中心点距离水平面的垂直距离；H1为所述水面船舶的吃水深度；R为所述悬浮式拦截弹的毁伤半径；θ为所述鱼雷转入爬升阶段时的爬升角度；

当D1＜L时，即所述鱼雷开始爬升时，所述鱼雷与所述水面船舶之间的水平距离小于所述悬浮式拦截弹的布放距离，则所述悬浮式拦截弹的最小布放悬浮深度为：

h＝H1+H2-R，式中：D1为所述鱼雷开始爬升时距离所述水面船舶的水平距离；L为所述悬浮式拦截弹的弹阵布放位置距离所述水面船舶的水平距离；h为所述悬浮式拦截弹的最小布放悬浮深度；H1为所述水面船舶的吃水深度；H2为所述鱼雷爬升前航行所处深度与所述水面船舶底部所处深度之间的深度差；R为所述悬浮式拦截弹的毁伤半径。

作为本申请的一种技术方案，在步骤二中，所述悬浮式拦截弹的弹阵垂直边界的下界为在实际拦截过程中的所述拦截弹拦截区域所能覆盖的最大深度值，所述悬浮式拦截弹的拦截范围下界为理论设计所明确的所述悬浮式拦截弹拦截区域覆盖的最大深度值。

作为本申请的一种技术方案，在步骤三中，当所述悬浮式拦截弹的弹阵垂直边界的上界为拦截范围的上界时，计算所述悬浮式拦截弹的最大布放悬浮深度：

当L≤D1时，即所述鱼雷开始爬升时，所述鱼雷与所述水面船舶之间的水平距离不小于所述悬浮式拦截弹的布放距离；所述鱼雷所处深度随着爬升而不断减小，即H3/H2＝L/D1，则所述悬浮式拦截弹的最大布放悬浮深度为：

h＝H1+L/D1×H2+R，或h＝H1+L×tanθ+R，式中：L为所述悬浮式拦截弹的弹阵布放位置距离所述水面船舶的水平距离，D1为所述鱼雷开始爬升时距离所述水面船舶的水平距离；H3为当所述悬浮式拦截弹弹阵边界的上界与拦截范围上界一致时的所述悬浮式拦截弹弹阵上界所处深度与所述水面船舶底部所处深度之差；H2为所述鱼雷爬升前航行所处深度与所述水面船舶底部所述深度之间的深度差；h为所述悬浮式拦截弹的最大布放悬浮深度；H1为所述水面船舶的吃水深度；R为所述悬浮式拦截弹的毁伤半径；θ为所述鱼雷转入爬升阶段时的爬升角度；

当D1＜L时，即所述鱼雷开始爬升时，所述鱼雷与所述水面船舶之间的水平距离小于所述悬浮式拦截弹的布放距离，则所述悬浮式拦截弹的最大布放悬浮深度为：

h＝H1+H2+R，式中：D1为所述鱼雷开始爬升时距离所述水面船舶的水平距离；L为所述悬浮式拦截弹的弹阵布放位置距离所述水面船舶的水平距离；h为所述悬浮式拦截弹的最小布放悬浮深度；H1为所述水面船舶的吃水深度；H2为所述鱼雷爬升前航行所处深度与所述水面船舶底部所处深度之间的深度差；R为所述悬浮式拦截弹的毁伤半径。

作为本申请的一种技术方案，在步骤三中，所述悬浮式拦截弹的弹阵垂直边界的上界为实际拦截过程中所述悬浮式拦截弹拦截区域所能覆盖的最小深度值，所述悬浮式拦截弹的拦截范围上界为理论设计所明确的所述悬浮式拦截弹拦截区域覆盖的最小深度值。

作为本申请的一种技术方案，在步骤三中，所述悬浮式拦截弹的布放距离为所述悬浮式拦截弹落点所处位置与所述水面船舶发射点位置之间的水平距离。

本申请的有益效果：

本申请的确定悬浮式拦截弹悬浮深度的方法中，其在考虑鱼雷航路末端航行深度估算的基础上，进一步分析鱼雷爬升初始距离及爬升角度等其它航路末端航行特性因素，同时综合分析本水面船舶平台的物理特性、拦截弹的毁伤特性等主要因素，形成一种合理的悬浮深度计算方法，指导确定水下防御作战过程中拦截弹的悬浮深度，使悬浮式拦截弹的悬浮深度更加准确、有效的覆盖来袭鱼雷的航行深度，提高对来袭鱼雷的拦截效果，同时支撑悬浮式拦截弹作战使用研究和系统作战效能的分析评估，提高拦截弹布放悬浮深度的准确性、有效性，理论上覆盖来袭鱼雷的航行深度，支持悬浮式拦截弹作战使用和作战效能分析研究，为水面船舶反鱼雷作战武器系统设计和能力评估提供理论支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的悬浮式拦截弹最小布放深度和位置关系示意图；

图2为本申请实施例提供的悬浮式拦截弹最大布放深度和位置关系示意图。

图标：1-鱼雷；2-水面船舶；3-悬浮式拦截弹。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例：

请参照图1，配合参照图2，本申请提供一种确定悬浮式拦截弹悬浮深度的方法，适用于悬浮式拦截弹3的作战使用研究和水下鱼雷1防御作战效能评估，其涵盖来袭鱼雷1航路的末端航行特性、平台物理特性及拦截弹毁伤特性等因素，从理论上覆盖来袭鱼雷1过阵时的垂向区域范围，提高来袭鱼雷1的拦截效果，为拦截弹的作战使用设计及作战效能评估奠定基础。实际态势会随着战场各参与要素的状态变化而存在差异，本方法主要选取某一典型态势为例：将水面船舶2进行匀速直线航行，当来袭鱼雷1处于水面船舶2的航路前方时，水面船舶2对鱼雷1进行报警并瞄准；水面船舶2对鱼雷1进行报警后，来袭的鱼雷1处于较深深度如≥40m的深度位置处，并对准水面船舶2所处位置航行，水面船舶2于鱼雷1航路的前方；当水面船舶2的弹药发射基准与鱼雷1的报警声纳探测基准近似一致的条件时，水面船舶2发射悬浮式拦截弹3进行布阵拦截。

同时，悬浮式拦截弹3布放深度及其相关位置关系示意如图1所示，通过该方法发射悬浮式拦截弹3进行布阵拦截。该方法主要包括以下步骤：

步骤一，进行参数设定，根据来袭鱼雷1、水面船舶2以及悬浮式拦截弹3三者之间空间位置明确各个参数之间的关系；其中，设定的参数为：

h为悬浮式拦截弹3的布放悬浮深度，即悬浮式拦截弹3弹体的几何中心点距离水平面的垂直距离；θ为鱼雷1转入爬升阶段时的爬升角度；H为鱼雷1爬升前的航行深度；H1为水面船舶2的吃水深度；H2为鱼雷1爬升前航行所处深度与水面船舶2底部所处深度之间的深度差；H3为悬浮式拦截弹3弹阵边界所处深度与水面船舶2底部所处深度之差；D1为鱼雷1开始爬升时距离水面船舶2的水平距离；R为悬浮式拦截弹3的毁伤半径；

参数之间的空间几何关系为：

θ＝tan

H＝H1+H2，

H3/H2＝L/D1，

h＝H1+H3-R；

步骤二，当悬浮式拦截弹3的弹阵垂直边界的下界为拦截范围的下界时，计算悬浮式拦截弹3的最小布放悬浮深度；

步骤三，当悬浮式拦截弹3的弹阵垂直边界的上界为拦截范围的上界时，计算悬浮式拦截弹3的最大布放悬浮深度。

需要说明的是，在步骤一中，一般鱼雷1在发现目标并启动攻击时，开始爬升。爬升瞄准点因来袭鱼雷1的制导类型差异会存在不同，此处简化处理为本水面船舶2所处位置。

需要说明的是，在步骤二中，当水面船舶2对鱼雷1进行报警后，来袭的鱼雷1处于≥40m的深度位置处，并对准水面船舶2所处位置航行，水面船舶2于鱼雷1航路的前方；当水面船舶2的弹药发射基准位置与鱼雷1的报警声纳探测基准位置一致时，水面船舶2发射悬浮式拦截弹3进行布阵拦截。

进一步地，在步骤二中，当悬浮式拦截弹3的弹阵垂直边界的下界为拦截范围的下界时，计算悬浮式拦截弹3的最小布放悬浮深度：

当L≤D1时，即鱼雷1开始爬升时，鱼雷1与水面船舶2之间的水平距离不小于悬浮式拦截弹3的布放距离；鱼雷1所处深度随着爬升而不断减小，即H3/H2＝L/D1，则悬浮式拦截弹3的最小布放悬浮深度为：

h＝H1+L/D1×H2–R，或h＝H1+L×tanθ–R，式中：L为悬浮式拦截弹3的弹阵布放位置距离水面船舶2的水平距离；D1为鱼雷1开始爬升时距离水面船舶2的水平距离；H3为当悬浮式拦截弹3弹阵边界的下界与拦截范围下界一致时的悬浮式拦截弹3弹阵下界所处深度与水面船舶2底部所处深度之差；H2为鱼雷1爬升前航行所处深度与水面船舶2底部所处深度之间的深度差；h为悬浮式拦截弹3的最小布放悬浮深度，即悬浮式拦截弹3弹体的几何中心点距离水平面的垂直距离；H1为水面船舶2的吃水深度；R为悬浮式拦截弹3的毁伤半径；θ为鱼雷1转入爬升阶段时的爬升角度；

当D1＜L时，即鱼雷1开始爬升时，鱼雷1与水面船舶2之间的水平距离小于悬浮式拦截弹3的布放距离，则悬浮式拦截弹3的最小布放悬浮深度为：

h＝H1+H2-R，式中：D1为鱼雷1开始爬升时距离水面船舶2的水平距离；L为悬浮式拦截弹3的弹阵布放位置距离水面船舶2的水平距离；h为悬浮式拦截弹3的最小布放悬浮深度；H1为水面船舶2的吃水深度；H2为鱼雷1爬升前航行所处深度与水面船舶2底部所处深度之间的深度差；R为悬浮式拦截弹3的毁伤半径。

在步骤二中，悬浮式拦截弹3的弹阵垂直边界的下界为在实际拦截过程中的悬浮式拦截弹3拦截区域所能覆盖的最大深度值，悬浮式拦截弹3的拦截范围下界为理论设计所明确的悬浮式拦截弹3拦截区域覆盖的最大深度值。

并且，在步骤三中，当悬浮式拦截弹3的弹阵垂直边界的上界为拦截范围的上界时，计算悬浮式拦截弹3的最大布放悬浮深度：

当L≤D1时，即鱼雷1开始爬升时，鱼雷1与水面船舶2之间的水平距离不小于悬浮式拦截弹3的布放距离；鱼雷1所处深度随着爬升而不断减小，即H3/H2＝L/D1，则悬浮式拦截弹3的最大布放悬浮深度为：

h＝H1+L/D1×H2+R，或h＝H1+L×tanθ+R，式中，L为悬浮式拦截弹3的弹阵布放位置距离水面船舶2的水平距离，D1为鱼雷1开始爬升时距离水面船舶2的水平距离；H3为当悬浮式拦截弹3弹阵边界的上界与拦截范围上界一致时的悬浮式拦截弹3弹阵上界所处深度与水面船舶2底部所处深度之差；H2为鱼雷1爬升前航行所处深度与水面船舶2底部深度之间的深度差；h为悬浮式拦截弹3的最大布放悬浮深度；H1为水面船舶2的吃水深度；R为悬浮式拦截弹3的毁伤半径；θ为鱼雷1转入爬升阶段时的爬升角度；

当D1＜L时，即鱼雷1开始爬升时，鱼雷1与水面船舶2之间的水平距离小于悬浮式拦截弹3的布放距离，则悬浮式拦截弹3的最大布放悬浮深度为：

h＝H1+H2+R，式中：D1为鱼雷1开始爬升时距离水面船舶2的水平距离；L为悬浮式拦截弹3的弹阵布放位置距离水面船舶2的水平距离；h为悬浮式拦截弹3的最小布放悬浮深度；H1为水面船舶2的吃水深度；H2为鱼雷1爬升前航行所处深度与水面船舶2底部所处深度之间的深度差；R为悬浮式拦截弹3的毁伤半径。

在步骤三中，悬浮式拦截弹3的弹阵垂直边界的上界为实际拦截过程中悬浮式拦截弹3拦截区域所能覆盖的最小深度值，悬浮式拦截弹3的拦截范围上界为理论设计所明确的悬浮式拦截弹3拦截区域覆盖的最小深度值。

在步骤三中，悬浮式拦截弹3的布放距离为悬浮式拦截弹3落点所处位置与水面船舶2发射点位置之间的水平距离。

同时，该方法可以支撑拦截弹悬浮深度的需求分析，提高拦截弹布放悬浮深度的准确性、有效性，理论上覆盖来袭鱼雷1的航行深度，支持悬浮式拦截弹3作战使用和作战效能分析研究，为水面船舶2反鱼雷1作战武器系统设计和能力评估提供支撑。

该方法考虑了来袭鱼雷1航路末端航行特性、水面船舶2的物理特性和悬浮式拦截弹3的毁伤特性等主要因素，根据相互间的相关位置关系，计算出悬浮式拦截弹3的布放深度。

对于该方法，下面以小口径悬浮式拦截弹3的悬浮深度计算为例，进行具体地说明：

(1)参数设定：

来袭鱼雷1的爬升前的航行深度约60m；来袭鱼雷1的爬升角度约1.5°；水面船舶2的吃水深度约6m；小口径悬浮式拦截弹3的最远布阵距离约1200m；小口径悬浮式拦截弹3的毁伤半径约14m；

(2)计算悬浮式拦截弹3的最小布阵深度：

鱼雷1爬升角度一般较小，1～2°范围居多，此时D1的值比L值大；因此，将其应用于以上的公式中分别计算，可求出悬浮式拦截弹3的最小悬浮深度为：h＝23m；

(3)计算悬浮式拦截弹3的最大布阵深度：

根据以上的方法，经计算，悬浮式拦截弹3的最大悬浮深度为：h＝51m。

因此，可知在设定参数条件下，悬浮式拦截弹3的布阵悬浮深度范围为23-51m。

由于小口径悬浮式拦截弹3的毁伤半径较小，为了降低悬浮过深导致相邻两枚悬浮式拦截弹3在水下缠绕，同时使用过程中拦截弹阵难以确保全部都在作用范围远界处布放，经分析，最终确定悬浮式拦截弹3的最小悬浮深度适当减小，约为18m。

实际应用过程中，可结合水面船舶2和来袭鱼雷1的航速、航向及方位关系考虑平台的长度和宽度等因素，适当调整悬浮式拦截弹3的悬浮深度，更准确的覆盖来袭鱼雷1的航行深度，提高对鱼雷1的拦截效果。

综上可知，本申请的确定悬浮式拦截弹悬浮深度的方法中，其在考虑鱼雷1航路末端航行深度估算的基础上，进一步分析鱼雷1爬升初始距离及爬升角度等其它航路末端航行特性因素，同时综合分析本水面船舶2平台的物理特性、拦截弹的毁伤特性等主要因素，形成一种合理的悬浮深度计算方法，指导确定水下防御作战过程中拦截弹的悬浮深度，使悬浮式拦截弹3的悬浮深度更加准确、有效的覆盖来袭鱼雷1的航行深度，提高对来袭鱼雷1的拦截效果，同时支撑悬浮式拦截弹3作战使用研究和系统作战效能的分析评估，提高拦截弹布放悬浮深度的准确性、有效性，理论上覆盖来袭鱼雷1的航行深度，支持悬浮式拦截弹3作战使用和作战效能分析研究，为水面船舶2反鱼雷1作战武器系统设计和能力评估提供理论支撑。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本申请的保护范围之内。