[發明專利]高壓水炮射流水道紅外輻射增強系統及其工作過程

有效

• 申請號: 201510357764.0
• 申請日: 2015-06-25
• 公開（公告）號: CN104973231B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 林亮;李明;趙敏;姚敏;張若昀;陳皓
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B63G13/00
• 分類號: B63G13/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域：

本發明涉及一種高壓水炮射流水道紅外輻射增強系統及其工作過程，其屬于海上消防、執法領域。

背景技術：

海監船在海上消防、執法中主要依靠高壓水炮，因為高壓水炮作為非殺傷性裝備，執行任務不容易引起爭議和誤判。高壓水炮在應對有威脅的小型目標時，具有較強的警示驅逐能力，在實施海上執法、應對海上爭端方面有著重要作用。

目前我國海監船的高壓水炮射流水道落點是通過人工進行識別的，例如中國海監5001號，其搭載的雙管高壓水炮采用了人工遠程控制。人工控制依賴于操作員的感官判斷，在海面上夜晚可見光照度極低，人類視覺嚴重受限，很難把握高壓水炮射流精度并準確驅離目標。開啟探照燈進行夜間水炮執法，就會暴露艦船所在位置，造成“我在明，敵在暗”的被動局面，降低了執法威懾力。

目前針對夜間低照度條件下的高壓水炮射流系統采用的是建立實驗經驗數據庫或建立流體參數數學模型的方式，通過水炮機構相關硬件參數來估算射流水道的位置，未實現實時閉環控制。因此本發明提出的一種高壓水炮射流水道紅外輻射增強系統及其工作過程，實現了基于計算機視覺的水炮射流閉環控制，在夜間低照度條件下仍能將射流準確擊中可疑目標，并達到將其驅離的目的，具有很好的市場應用價值。

發明內容：

本發明針對海上消防、執法領域的需求，提出一種高壓水炮射流水道紅外輻射增強系統及其工作過程，基于紅外輻射及探測原理，通過紅外輻射增強系統對射流水道進行識別，并經過圖像處理定位水道落點。

本發明采用如下技術方案：一種高壓水炮射流水道紅外輻射增強系統，其包括發動機海水冷卻系統、發動機海水冷卻管路、安裝于發動機海水冷卻管路上的熱水源電磁閥、熱水蓄水池、冷熱水混合管路、安裝于冷熱水混合管路上的熱水混合電磁閥、高壓水炮管路、安裝于高壓水炮管路上的高壓水炮管路系統、安裝于高壓水炮管路的出水端口的紅外輻射增強光環型炮口、回流管路、以及安裝于回流管路上的抽水泵，所述發動機海水冷卻管路的一末端穿設于發動機海水冷卻系統后位于海水中，另一末端位于熱水蓄水池中，所述冷熱水混合管路的一末端位于熱水蓄水池中，另一末端與高壓水炮管路的進水端口相連，所述回流管路的一末端位于熱水蓄水池中，另一末端位于海水中，在熱水蓄水池中放置有液位計和溫度計，在冷熱水混合管路上依次安裝設置有熱水泵、第一流量計和第一壓力計，在高壓水炮管路上安裝設置有第二流量計和第二壓力計。

進一步地，所述紅外輻射增強光環型炮口包括束流圓套環以及安裝于束流圓套環內的射流紅外增亮環型電路和光纖，所述射流紅外增亮環型電路中排布有紅外光管點陣光源，所述紅外光管點陣光源通過光纖將紅外線傳播至射流水道。

本發明還采用如下技術方案：一種高壓水炮射流水道紅外輻射增強系統的工作過程，其包括如下步驟：

(1)在高壓水炮啟動前，打開熱水源電磁閥，開啟發動機海水冷卻管路，將海水經過發動機海水冷卻系統加熱后注入熱水蓄水池內；

(2)通過溫度計和液位計監測熱水蓄水池內溫度及液位滿足要求后，啟動高壓水炮，打開熱水泵和熱水混合電磁閥，熱水蓄水池內的水進入高壓水炮管道，同時將紅外輻射增強光環型炮口中的射流紅外增亮環型電路上電，排布于射流紅外增亮環型電路中的點陣光源通過光纖將紅外線傳播至射流水道。

本發明具有如下有益效果：本發明提出的高壓水炮射流水道紅外輻射增強系統及其工作過程，能夠讓紅外熱成像儀所成圖像中的射流水道特別是射流落點的輪廓區域相對于周圍環境更加明亮，增加水炮射流水道圖像與背景圖像的灰度差，提高射流水道落點的定位精度。

附圖說明：

圖1為本發明高壓水炮射流水道紅外輻射增強系統的結構示意圖。

圖2為熱水蓄水池恒溫循環系統的結構示意圖。

圖3為紅外輻射增強光環型炮口的總裝結構圖。

圖4為全反射與折射原理示意圖。

圖5為紅外線在射流中發生全反射在末端形成光斑示意圖。

圖6為紅外線經由射流折射到空氣中示意圖。

圖7為高壓水炮出現水流分支圖。

圖8為紅外輻射增強系統在夜間工作時，通過紅外熱成像儀拍攝的照片。

其中：