主动攻击水雷电磁非触发引信探讨

（1.海军驻昆明地区军事代表办事处昆明650051）（2.中国船舶重工集团公司第七一○研究所宜昌443003）

主动攻击水雷电磁非触发引信探讨

孙现有1邓秀华2

（1.海军驻昆明地区军事代表办事处昆明650051）（2.中国船舶重工集团公司第七一○研究所宜昌443003）

电磁非触发引信可安装于主动攻击水雷战斗部作为近炸引信，论文探讨了主动电磁非触发引信的基本组成和工作原理，分析了水雷战斗部在目标舰附近通过时，其电磁辐射场发生的变化，这种变化可用来检测舰船的存在并控制战斗部起爆。

水雷；舰船；电磁引信；通过特性

Class NumberTJ65.1

1 引言

主动攻击水雷全周期对目标进行探测，并估计目标及运动参数，释放战斗部导向目标，为对目标进行精确打击，击中目标的要害部位［1］，可在战斗部安装电磁非触发引信来控制战斗部的起爆时刻，实现精确打击的目的［2］。本文探讨了一种可用于主动攻击水雷的主动电磁非触发引信。

2 主动电磁非触发引信的基本组成

主动电磁非触发引信从功能上可分为：电磁场发射、电磁场接收、信号处理，见图1，大致可分为以下模块［3］：

1）电源系统：主要用于为电磁信号发射器提供一定频率、一定功率的发射电流，并为电磁信号接收器提供直流电源电压和引信工作频率的本地参考电压，可放置于水雷战斗部后舱内；

2）电磁信号发射器：主要将电信号转换成磁场信号，可安装于水雷战斗部后舱壳体的外表面上；

3）电磁信号接收器：主要将接收到的交变磁场信号转换成电信号，置于水雷战斗部雷头；

4）电磁信号前置处理器：主要将接收到的电信号进行放大、滤波处理，通常置于雷头；

5）数字信号处理器：对放大后的电信号进行数字处理并识别，并控制水雷战斗部起爆。

水雷战斗部航行期间，电源系统向电磁信号发射器提供一定频率、幅度的交变电流，通过安装在水雷战斗部后段上的电磁信号发射器产生沿水雷战斗部纵轴对称空间分布的交变磁场，其磁力线分布如图2所示［4］。

安装在水雷战斗部雷头中的电磁信号接收器，其放置方式应使其对水雷战斗部发射场的直接磁耦合最小或理论上不存在磁耦合。电磁信号接收器的直接磁耦合感应电势，经引信接收机放大后的交流输出值，通常称为失平衡感应值。在正常情况下，这一失平衡输出值，可通过调整接收器的位置使其减小到允许范围内，这一人工调节过程称为失平衡调节［5］。即：在没有目标存在时，引信接收机没有信号输出，仅存在接收机系统的自噪声、环境干扰噪声，以及减小到一定数值之下的失平衡干扰噪声。这些噪声综合构成了引信接收机输出的噪声背景，而引信设计时要求系统在这一背景噪声作用下是稳定的、安全的。

当水雷战斗部在目标舰附近通过时，铁磁舰船的存在破坏了水雷战斗部周围海水媒质的均匀性，使水雷战斗部辐射场发生了畸变，如图3所示。亦即破坏了辐射场沿水雷战斗部纵轴的对称空间分布，从而使接收天线感受到这一新的不平衡信号，通常称为有效信号。从本质上说，这一有效信号是舰船壳体在水雷战斗部辐射场的激励下，产生二次磁场（主要是涡流二次磁场），即目标舰反射场。引信接收器所接收的即是这一反射场与原辐射场相叠加的结果［6］。

这一有效信号，经引信接收机放大、处理与识别后，在满足引信动作要求的条件时，启动电爆管动作。在水中，当水雷战斗部接近水面时，由水面引起的反射强度有可能达到引信的动作值，但从反射信号的相位来说，目标舰与水面两者有很大区别，在水雷战斗部引信技术中通常采用相位识别法，将水面反射与目标舰的反射区分开来。

3 舰船的电磁特性分析

当水雷战斗部在目标舰船附近通过时，电磁信号接收器所接收到的磁场信号，是由目标舰的反射所引起的，且信号幅度是随水雷战斗部与目标舰的距离而变化的。由于目标舰壳体表面形状的复杂性，用纯数学解析的方法来计算目标舰的反射磁场强度是困难的，通常采用由理论关系式与实验测量统计分析所得的经验式相结合的方法来进行分析。

在分析舰船的电磁特性时，可将水雷战斗部理想化为磁偶极子，将目标舰理想化为一无限大铁磁界面进行，然后再进行一定的修正。根据电磁学理论中由任意反射磁场计算的理论公式，可得出磁偶极子接收到的磁场强度的径向分量为［7］

式中

Kzr表示铁磁界面反射系数；δm表示铁磁界面反射超前理想镜面反射相移。

对式径向分量进行修正，即可得水雷战斗部通过目标舰附近时接收到的磁场强度为

式中，Kk(l)通常称为归一化舰船反射场的通过特性。

3.1 进入特性分析

当水雷战斗部进入两个正交半无限界面下方时，接收磁场信号的包络是逐渐增加的。

式中

3.2 穿出特性分析

当水雷战斗部由两个正交半无限界面下方穿出时，接收磁场信号的包络将由该深度上的无限界面反射值Hz0逐渐减小。其中l″为接收器距垂直面在水雷战斗部航行深度上投影O″之间的水平距离。显然，当水雷战斗部航行由＋l″→—l″时，磁接收值的减小量为。同样，用仿真试验的方法可得到归一化的穿出特性经验公式为

式中

3.3 通过特性分析

通过特性是指水雷战斗部在目标舰附近通过时，接收器中的磁接收值随距离变化的特性。假设目标舰的横截面（肋骨截面）为一矩形，当水雷战斗部正横过靶时，其通过特性可由进入特性和穿出特性的分析得出，如图4所示。磁接收值的通过特性为

因此，归一化的通过特性为

即

其中，l为接收器距舰船龙骨在航深上投影O的距离，Bk为目标舰的等效宽度。

4 结语

理论上来说，在通过特性曲线上选取门限值，就可以控制战斗部爆炸时刻，对目标进行精确打击。

根据主动电磁引信的工作原理，引信接收器上接收的感应信号，主要取决于目标反射磁场强度的垂直分量。这一垂直分量是距离的函数，通常与水雷战斗部的航行速度、舰船外形尺寸、水的密度及盐度、接收器安装处壳体的材料等因素有关［9］。

要准确地控制战斗部爆炸时刻，牵涉因素很多，如目标几何特性、通过特性、等效宽度、舰底形状系数的选取；引信系统辐射磁场分布的均匀性各不相同；舰船材料不同，反射系数也不同；不同的海区，海水导电系数不同，故传播衰减也不一样；战斗部通过目标不同部位（艏、舯、艉）、通过角度θ也相差很大等［10］；因此，针对所设计的主动电磁引信和待打击目标进行仿真和相关试验，取得一定的数据和经验，才能不断优化并最终设计出实用的主动攻击水雷电磁非触发引信。

［1］佘湖清.水雷总体技术［M］.北京：国防工业出版社，2009：5-8.

［2］蔡鲲.水雷引信技术［M］.北京：国防工业出版社，2012：1-17

［3］金惕若.空间磁场的测量［J］.测控技术，2000，19（11）：15-17.

［4］第705研究所.电磁非触发引信在鱼雷中的应用［C］//中国兵工学会引信分会第九届学术年会，1995：78-85.

［5］第705研究所.鱼雷引信发展动向分析［C］//中国兵工学会引信分会第九届学术年会，1995：46-56.

［6］西北工业大学.鱼雷引信动态特性的计算机分析［C］//水中兵器学会第四届年会，1988：36-44.

［7］西北工业大学.主动电磁非触发引信在主动自导鱼雷上的应用［C］//水中兵器学会第三次年会，1985：24.

［8］杨崇林，姚蓝著.鱼雷近程引爆主动声引信技术研究［C］//迈向新世纪的舰船电子工程--第六届年会（上），1999：276-279.

［9］肖素娟著.我国鱼雷引信现状及发展思路探讨［C］//第十二届引信学术年会，2001：514-518.

［10］施显林，杨成著.鱼雷非触发引信发展趋势探讨［C］//第十届引信学术年会，1997：35-39.

［11］孙笠森，岳凤英，李永红等.基于磁阻传感器的数字式磁强计的设计［J］.传感技术学报，2014，27（1）：49.

［12］赵圣飞，李永红，王恩怀等.基于单片机的磁强信号检测系统设计［J］.仪表技术与传感器，2014（3）：59.

Electromagnetic Influence Fuse for Active Attack Mine

SUN Xianyou1DENG Xiuhua2
（1.Navy Representative Office in Kunming 750 Test Range，Kunming650051）（2.No.710 R&D Institute，CSIC，Yichang443003）

Electromagnetic influence fuse can be used in active attack mine to gain the ability of precision attack.This paper presents the principle and constitutes of the electromagnetic influence fuse，the passing-by characteristics of electromagnetic of ship are discussed.Some factors for precise control to the mine bomb moment are also proposed.

mine，ship，electromagnetic influence fuse，passing-by characteristics

TJ65.1

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.07.034

2017年1月9日，

2017年2月25日

孙现有，男，硕士研究生，工程师，研究方向：水中兵器装备试验。邓秀华，男，研究员，研究方向：水中兵器研制。