潜艇母舰的制作方法

1.本发明涉及一种舰船的对接方法，具体实践应用上，主要是为潜艇提供可移动性中继站的方法与设备实体。其中有形的实体是所开发的一类舰船，能够为潜艇提供运输、停泊、补给、换防等技术服务，具有为潜艇进行离岸的、可移动的、现场性的中继性服务的能力。


背景技术：

2.潜艇是一种优秀的现代海战武器装备，它在水面以下航行作战，能够避免风浪等水面干扰因素，作战方式特别，具有隐秘性、作战灵活性、能够有效突破主战场边界进行前置性攻击等特点。
3.但是潜艇的弱点也是很明显的。潜艇往往从军港船坞起航，出海执行任务，并需要返回军港获得停泊、补给、换防、维修等能力更新，才能再次出航执行任务。这导致潜艇的续航半径以及自持力有限。从安全角度，军港船坞固定设施基本上都被定点监控，各国都对他国近海及常规航线投放水下监测设备逐年增多，潜艇行踪被监控风险大，也是一种不足。
4.当然，潜艇也可以采取补给舰船进行补给。但是，潜艇与水面战舰不同，一方面，隐蔽性是潜艇重要的作战性能特点，浮到水面接受补给，就会暴露在普通水面舰船侦测仪器视野范围内，等于增加了潜艇的一个行踪的侦察起始点，容易被进一步跟踪。另一方面，由于受到风浪、敌对方干扰等因素的影响，就算接口设施齐全的水面舰船，其补给过程就十分复杂。而潜艇的流线外形技术特点以及狭小的上层建筑，没有宽大的甲板面以及复杂的外置性的装备，使得舰艇无论是靠近还是补给操作，都会比普通水面舰船困难得多，并且没有外置武器装备的防护，潜艇在补给过程更容易受到有效攻击。
5.人们为此在潜艇的多方面的探索，例如开发低噪声潜艇、核动力潜艇、潜艇aip技术等等，可以有效增加潜艇的隐蔽性、续航能力、海洋作业时间(即自持力)、以及水下驻留时间(或称为水下逗留时间)。但是与续航的能量支持能力同样重要的，是物资补给、设备维修、人员精神舒缓(长期在狭小空间工作时人员的精神处于高度压抑状态，在一定时间外需要得到舒缓放松调节)等等，这些军事或者技术要素，同样制约着潜艇的海洋自持力。但是到目前为止，这些制约因素依然未见到良好的解决。潜艇实践应用过程中，如何让一艘单次航程为3000海里的潜艇，能够到5000海里以外的现场执行任务？如何让一艘核潜艇，在海洋水下长期逗留，而实现军人换岗换防呢？如何让一艘潜艇的人员换防物资补给尽可能避免补给浮起、夜间浮起等等浮出水面，暴露在敌对方水面的、光学的等等更多的侦测仪器视野里呢？等等。这些列举和没有列举的，并且随着军事技术进步逐步显示的问题，需要我们继续不断探索。
6.本发明潜艇母舰技术，就是为克服包括以上述不足在内的一系列问题而进行的探索。


技术实现要素：

7.为了叙述简洁清晰，相关专利文件中多处常用的概念，需要做一下统一说明。在尽可能采用通用技术概念的前提下，对专利申请文件范围内新出现的技术特征或者物体，临时定义的新概念，或者根据行文需求，在不同视角下提到的概念进行等价说明：
8.1.潜艇母舰(简称母舰)：本专利技术体系专有概念，专利申请号(待审查赋号)。通过设定的技术方法与装置，使得两艘舰船目标，能够在海洋现场，安全完成对接与分离。所述对接与分离装置与方法，对于潜艇主要指水下的对接与释放。其中，所述的技术方法，通过对接相关的两艘舰船必要操作程序，以及配套的装置设置，使得它们能够完成以下过程的部分环节组合或者环节全体。这些技术环节包括：相互对讲，并在水下安全完成相互接近、捕捉(外部对接，实现一体化航行或者一致性航行)、接口对接(内部空间贯通)、接口闭合、潜艇释放等技术过程。所述技术方法与设置对接装置的舰船实体，是相互依存应用的，所以本发明的技术以及实体舰船，均称为“潜艇母舰”，简称“母舰”。
9.2.潜艇子舰(简称子舰)：本专利技术系列的创新技术概念，其专利名称为《潜艇子舰》，实用新型专利号：zl 202022736083.4(在审)，其发明专利申请号：zl202011317144.1(在审)。潜艇子舰是通过开发一种水环境航行装置，在正常航行状态，所述装置可以通过安装、搭载、或连接，与潜艇结合成整体，或者通过特定耦合方式接受潜艇的能量支持以及管理，作为潜艇的附属设施与潜艇一致性航行。在有任务需要时，又能够离开潜艇独立航行，为潜艇提供外置性任务执行作业。包括潜艇子舰技术方法与潜艇子舰实体，所述的方法与实体，也不加区分，统一称为“潜艇子舰”，简称“子舰”。
10.3.潜艇姿态调节方法：主要指以下三种调节方法及其组合应用。其它未确定的船舶姿态调节的方法，如果有用到，专利文件会简述其调节原理。
11.3.1压载水舱式姿态调节方法：通过调节潜艇各功能水舱实现潜艇姿态变更的方法。这是潜艇的一种通用的基础性运行与姿态调节方法。其特点是，可以原位调节，可以进行位置保持，可以配合桨舵式调节方式，强化调节效果，具有节能的特点；
12.3.2桨舵式姿态调节方法：通过船桨与船舵的配合实现船舶姿态变更的方法，这也是潜艇的一种通用的基础性调节方法。其特点是在运动中调节，调节能力大，但是往往需要航行速度配合；
13.3.3压力管道式姿态调节方法：本专利技术系列的创新技术概念，其专利名称为《一种船舶姿态调节系统》，实用新型专利号：zl 201721354159.9(授权)，其发明专利申请号：zl201610949298.x(在审)。本发明相关文件中，为了行文方便，按照其本质技术特征给出一个技术名称，叫做“压力管道式姿态调节系统”，这个系统在工程实践中应用，称为“压力管道式姿态调节方法”。
14.压力管道式姿态调节方法，是通过改变设置在船舶、潜艇等各类航行装备上的压力管道系统的各吐纳口的吸排状态，实现舰船姿态调节的方法。其特点是，调节方式灵活，调节速度急缓选择；可以提供前进后退、上浮下潜、转弯、倾斜、侧向平移、缓速靠近、甚至空间翻滚等调节方式；可以原位调节，也可以在运动中调节；同时具有为小型潜水器提供航行动力的能力。
15.4.潜艇舱系统(简称艇舱)：本发明文件把潜艇母舰对潜艇服务的船舱，统称为潜艇舱。针对不同潜艇的服务形式，潜艇舱可分为：离水艇舱、可关闭式潜艇水舱、敞开式潜艇
水舱等。其中，离水艇舱是指用来装载潜艇但并未与海水实际接触的船舱；可关闭式潜艇水舱是指舰船潜艇舱是对海水开放的，但是设置有舱室门装置，可以进行关闭，用来构成舰船外形的流线型态，并且封闭内部空间，使得船舱内部的海水深度具有可调节性；敞开式潜艇水舱是指舰船潜艇舱是对海水开放的，潜艇与潜艇母舰的关系，相当于外置装载。
16.5.停靠与运输：停靠，一般指交通工具在特定区域的停泊。对于本发明，主要是指两艘舰船相互近距离保持宏观静止关系。运输，是指潜艇在潜艇母舰的能量支持下，与潜艇母舰处于航速航向一致性的航行关系，至少包括装载、牵引、充电伴行等航行关系。由于潜艇母舰是一种可运动的海洋航行装备，所以潜艇与潜艇母舰的运输关系，本质上也是一种停靠关系，可以在结合体作为一个航行整体的的情况下，同步进行相关的维修、补给等操作。这是与潜艇在军港码头上的停靠状态不同之处。
17.6.对接：是指两个独立的目标，相互接近，并按照设定的方式结合在一起，直到再次分开的全过程。本专利申请文件中，“对接”有三种含义，第一重含义是整体对接，是潜艇与母舰从对讲、接近、捕捉、接口贯通、接口闭合、释放等全过程的对接；第二重含义是外部对接，其过程仅包含潜艇与母舰的对讲、接近、捕捉、释放这个过程；第三重含义单纯是接口对接，是专门为叙述潜艇与母舰的接口对接、闭合这个过程的。具体含义可以根据上下文的语境指明。
18.对接系统装置，就是设置在这两艘舰艇，以实现上述过程和任务目标的功能装置。至少包括对讲、捕捉装置等等。
19.7.贯通与闭合：贯通，连接与沟通。本技术文件是指，两个相互封闭的空间，通过一定的方式，相互开放连通。潜艇内部空间与特定外部实现空间贯通是人员物资交流的前提，是接口对接程序的根本目标，相应地，接口闭合是贯通反向过程。
20.8.对讲：潜艇在海洋航行过程中，由于航行任务、作业任务的需要，会与周边相应的设置进行通讯，这种通讯是基于航行与作业任务需求进行的，是传统的并且一直存在通讯概念。本技术文件所述对讲是指，两个独立目标，为了对接与贯通的程序，进行的信息获取交与交换信息的过程。在本技术文件，“对讲”是专门用来与“通讯”进行区别的概念，“通讯”指潜艇传统的为了普通航行与作业需要，与外界进行交流与沟通的过程；“对讲”专门指为了潜艇在对接任务中与相应的舰船，为了身份辨识、操作配合信息交互操作过程，包括“联络性对讲(有距离信息交换，如摄像头信息获取、指示灯信息引导、声波信息交流等等)”和“接触性对讲(为了定位锁紧等细节操作的各类声光电磁接近式感应器信息反馈过程)”。
21.7.接口：接口是指潜艇与潜艇母舰内部空间贯通的端口。接口装置，就是以实现这个端口对接贯通的功能装置。为了叙述统一，类似微型潜艇在离水艇舱中，内部空间被人工揭开盖子的打开的过程，也被称作接口对接过程。
22.8.接口舱：是接口装置中的一个部件，是指基于水下接口对接需求，设置在潜艇与潜艇母舰上的接口对接的舱体，潜艇的与母舰的内部空间贯通主要通过接口舱实现。接口舱根据不同对接形式，有两个对接舱端口对接式、潜艇接口舱嵌入母舰接口舱的形式、潜艇母舰接口舱嵌入潜艇接口舱的形式，等等。
23.9.中间舱：是设置在潜艇上的转运舱室，该舱室在接口舱与潜艇传统舱室之间，用于缓冲泄漏危险。通过中间舱保证接口舱与潜艇内部非实时贯通，形成相互隔离的前提下指定物资或者介质的可控性转移。根据工艺过程的需求，中间舱可能不止一个，例如有货物
转运中间舱，排气排水中间舱等等。
24.10.四道门密封：潜艇与潜艇母舰接口对接贯通过程中，为了潜艇内部空间安全，设置的潜艇内部空间的密封门禁。包括防护门、密封门、动态门和保险门四个门禁功能，动态门密封也称为接口门密封。四道门密封是指四道门禁功能概念，但不是具体的门禁数目。也就是说在实践中，根据不同的接口方式，这四道功能门禁，可能分割为有5个密封位置，也可能合并为3个密封位置。
25.11.装置与机构，一般概念，装置是指具有独立组成与功能的机构，机构是装置的构成部件。在本技术文件中，基于行文通顺，一般不做严格区分，其含义按照等价原则理解，或者根据上下文的语境指明。
26.12.部件与系统，都是主体机器设备的子项构成部分，从结构侧叙述称为“部件”，从技术关系与功能侧叙述称为“系统”。在本技术文件中，基于行文通顺，一般也不做严格区分，其含义按照等价原则理解，或者根据上下文的语境指明。
27.13.耦合，在本文中是指两个物理指标或者两个物理实体，通过一个中间指标或者中间转换装置的作用，实现相互关联的过程。例如，非接触式电力传输，通过电磁感应方式，将初级线圈的电能传递给次级线圈，是一种耦合；例如，两个磁性材料的连接，与机械性吊钩夹具进行机械性连接相比，通过磁吸的方式结合是一种耦合；例如潜艇子舰与潜艇的分体伴行，潜艇通过类似灯光指引等信息管理方式，引导潜艇子舰跟随自己保持航速航向的一致性，是一种耦合。
28.14.物资交流，其概念的全体，包含人员，食品弹药、淡水、空气(固液气三态物资)等的交流，当然，由于能量物资与普通物资不能通过公共的舱体或者管线输送，单独列出。
29.前面提到，潜艇的发展过程中，人们为了扩大潜艇的续航半径、自持力以及水下驻留时间(或称水下逗留时间)，进行过不懈的努力，包括开发核动力潜艇，以及潜艇aip技术等高技术性能的潜艇。但是，水下驻留时间等潜艇的核心技术指标，另外的重要影响因素——物资补给以及人员的换岗等，依旧得不到良好的解决。
30.本发明将目光离开潜艇本身，设计思想是从潜艇的应用环境角度进行探索，为潜艇提供一种离岸性、可移动性、现场性的中继站。这种设计思想的转变，使得前面的许多难题就变得十分轻易。
31.本发明的技术实质是：开发一类这样的舰船，所述舰船设置有水下的对接装置，通过特定的对接方法，使得所述能够与其它舰船在海洋现场进行安全的对接。例如海洋中两艘舰船，船体的外侧设置有必要的对接机构，通过压力管道式姿态调节系统，可以实现舰船之间的缓慢接近，通过所述外侧的对接机构，可以实现两艘舰船能够相互结合，进行相互停靠与物资交流。
32.本发明重点以对潜艇的应用进行阐述，并将这种对接技术方法，称为潜艇母舰技术，将这种方法所衍生的舰船实体，称为潜艇母舰。由于该技术与实体是相互关联的，所述潜艇母舰技术与潜艇母舰实体，也可以统一简称“潜艇母舰”。
33.本发明潜艇母舰，可以为中小型潜艇提供运输功能、尤其小型潜艇与微型潜水器，被大型舰船集中运输，到达任务现场后释放分离，各自独立作业。这样既为其出航提供了一种隐蔽方式，又节约了其出航航程中自身燃料的消耗，扩大了其续航能力。同样，这些舰船设置水下对接系统，也可以为中大型潜艇，可以提供物资补给与人员换防的能力，可以减少
潜艇返港被侦测的几率，并充分保持潜艇在战场作业的可持续性。
34.本发明潜艇母舰技术体系中，所述潜艇母舰实体，与普通舰船的不同之处，第一，设置有水下对接装置，第二，设置有接口装置，第三，设置有对水开放的船舱系统。当然，还有一些中间性的机构或者结构方面的不同，例如潜艇母舰底部、相应孔口侧壁等局部设置有夹层结构等等。要说明的是，所有示意图均没有显示双壳体结构，但是在实际设计过程中，至少基于两个原因，一是舰、艇的流线外形保持，二是舰、艇接近过程中可能发生碰撞的防护，潜艇母舰与潜艇的相关部位，一般应该设置成双壳体结构，用以安装那些捕捉定位机构，以及作为母舰与潜艇中间的缓冲结构。
35.本发明潜艇母舰技术体系中，被服务的潜艇，其技术性能也需要进行适应性改进。至少包括潜艇体外会设置用于捕捉的吊挂、栓系、平衡、缓冲装置等，进一步可以包括设置接口舱、中间舱等对接结构等。同时，潜艇的本身技术特性以及舰船结合相关的抗海浪、潜流、船吸、惯性干扰碰撞等特性要加强，本发明系列配套开发了压力管道式姿态调节系统。
36.本发明潜艇母舰，按照水面舰船为母舰的实施例为主线索进行说明。该舰船能够分别为大型、中型和小型潜艇，以及微型潜水器，提供至少包括停靠与运输、能量补给、人员物资交流等三个方面的支持性服务，示意如图1。当然，从战争对于装备的适应性需求来说，没有必要专一开发这种全功能型的潜艇母舰。实际任务中，更广泛的应用形式是，针对一定吨位的潜艇提供三个方面的功能，或者为一到几个类型的潜艇，提供停靠与运输、能量补给、人员物资交流等专项功能的任意组合应用。这样功能不完全的方式，均属于本发明潜艇母舰技术范畴。相应的舰船，在没有形成技术序列之前，均称为“潜艇母舰”。
37.本发明潜艇母舰的实践应用，为潜艇提供的停靠与运输，能源补给、人员交流、物资补给等中继服务，与军港相比、与常规舰队配合相比，至少具有以下优势特征：
38.1.本发明潜艇母舰技术，可以分别为微型、小型、中型与大型潜艇，提供停靠、运输或者航行辅助、能量补给、物资补给、人员交流(换岗换防)等功能；其应用功能相当于一个简易的军港码头或者船坞，具有中继服务平台的综合性质。
39.2.所述潜艇母舰，其技术落实的实体是一艘舰船，所以它对潜艇服务，是离岸性的、可移动的、海洋现场性的，并且是水下的。潜艇母舰对潜艇的服务，至少包括：潜艇母舰可以在自身航行途中，为附近相关的潜艇补给或者其它中继服务；可以按照指令前往潜艇所在海洋现场，为潜艇提供专项的中继服务。
40.3.所述潜艇母舰开创的运输功能，为潜艇提供了一种节能出海航行的功能，可以装载潜艇在海洋中航行，提供运输功能，或者牵引(曳引、充电伴行)，提供航行辅助功能，等等。使得潜艇的续航能力、或者作战半径、或者潜艇在战场的存在时间，有了大幅度提高。
41.4.所述潜艇母舰的运输功能，也为潜艇的出航提供了新的隐蔽方式。在一定辨识方式以及一定分辨率的侦测仪器那里，潜艇母舰的出航，是一个单一的侦测目标，但是带出去的是多个战斗目标；潜艇在海洋中的行踪被发现时，可以通过潜艇母舰的装载进行航线中断，实现潜艇踪迹的擦除；由于潜艇母舰为潜艇提供的服务，在敌对方意识里是无规则的不确定的，所以敌对方很难稳定跟踪一艘潜艇，除非全程不间断盯紧，增加了潜艇的跟踪难度。等等。
42.5.所述潜艇母舰的运输功能，同时还为潜艇母舰自身提供了一种战术配合的能力。潜艇母舰在航行途中出现遭遇战时，可以立即释放潜艇。这些被释放出来的潜艇，不仅
可以独立航行撤离战场，也可以与潜艇母舰形成舰队性配合，取得舰队围攻配合作战的效果。所释放出来的小、微型潜艇体积小，攻击能力有限，但是受到有效打击的几率也很低，与水面舰船配合，至少起到疑兵的作用，分散敌对方的作战火力，可以大量消耗敌对方的武器弹药。
43.6.所述潜艇母舰的能量补给，为潜艇的作战半径、或者战场存在时间提供了大幅度扩大的技术条件，同时也增加隐蔽性。延长常规动力潜艇在海上存在时间，有利于战场力量的稳定性保持；同时减少其返港次数，可以充分避免潜艇被固定航路上的水下探测器侦测到；就算其出航被设置在其母港周边的探测器侦测，其返港周期，也超出敌对方的预估的时间，不容易被伏击。等等。
44.7.尤其，潜艇母舰设置了水下接口装置(包括潜艇子舰)，能够与潜艇进行人员交流与物资补给，这对于潜艇的水下驻留时间尤其重要。人员及时换防，其重要性并不亚于潜艇的电力供应能力。所述潜艇母舰为潜艇提供的人员物资交流能力，包括人员换防、生活物资补给、工具与小设备更换、能源物资供应、武器弹药补充等等，可以充分保障潜艇的战斗力。
45.8.所述潜艇母舰的补给功能，为潜艇与外部舰船之间的配合提供了技术基础。假如有一艘常规动力潜艇出现能源匮乏无法航行，本发明潜艇母舰技术的实施，就提供了这样一种应用的技术基础，那就是：所述核动力潜艇至少能够为所述能源匮乏潜艇提供充电补给，恢复其航行动力，或者海面舰船可以为其提供电池整体更换，然后再分头作业。
46.9.所述潜艇母舰，除了为潜艇提供水下中继服务功能外，还可以拓展其它独立的用途。例如，潜艇母舰同时具有驱逐舰、或航空母舰、甚至大型商船的功能与性能，具有自身作战运输能力的情况下，还能够为潜艇提供瞭望、火力保护等战场配合功能，为潜艇提供常规的舰队配合性支持。
47.本发明潜艇母舰的技术方法，在首次实施阶段，具有战略隐蔽性——为潜艇的隐蔽出航、扩大作战半径、保持战场活动的时间、实现潜艇的物资补给与人员换防、小型故障排除等，提供了外部支持，为在敌对方意识之外军事行动提供了技术条件。同时，即使被敌对方发现，其应用也具有战术隐蔽性——敌对方就算已经知道有这种掩护潜艇出海的方式，但是在没有全程监控情况下，并不知道具体那一艘舰船的出航掩护了哪一艘潜艇，也不知道那一艘舰船、在什么地方完成了对潜艇的补给。当然，纵然该技术在实践中完全被公开——其价值就像加油车在战场为坦克加油、加油机在天空为战机加油一样，在一定保障条件下公开、机动实施的，其动态存在、就近支持、机动补给的特性，使得该技术也是具有足够的应用价值的。所以，本发明潜艇母舰的军事应用价值，具有足够的实用性和稳定性。
附图说明
48.●
图1本发明潜艇母舰应用原理示意图。
49.图中，粗实线与虚线为潜艇母舰要素，细实线为潜艇轮廓，0-潜艇，1-潜艇母舰(所有各图均相同)。
50.图中，a-离水艇舱应用，b-可关闭式潜艇水舱应用，c-敞开式潜艇水舱应用，d-牵引式应用。
51.●
图2本发明潜艇母舰离水艇舱应用示意图(主视、左视两向视图)。
52.图中，0-潜艇，1-潜艇母舰；a1-离水潜艇舱，a2-捕捉释放装置，a3-竖井，a4-平衡导向装置，a5-防护门。
53.●
图3本发明潜艇母舰可关闭式潜艇水舱应用例一示意图(三向视图)。
54.图中，0-潜艇，1-潜艇母舰；b1-可关闭式潜艇水舱，b2-防护门，b3-导引装置(对侧的处于收缩态)，b4-密封门(内门)，b5-挡浪板，b6-伸缩式水下接口，b7-定位锁紧装置。
55.●
图4本发明潜艇母舰可关闭式潜艇水舱应用例二示意图(三向视图)。
56.图中，0-潜艇，1-潜艇母舰；b1-可关闭式潜艇水舱，b2-防护门，b3-导引装置(对侧的处于收缩态)，b4-密封门(内门)，b5-挡浪板，b6-伸缩式水下接口，b7-定位锁紧装置。
57.●
图5本发明潜艇母舰敞开式潜艇水舱应用示意图(主视、左视两向视图)。
58.图中，0-潜艇，1-潜艇母舰；c1-缆绳式拉力器，c2-浮动支撑，c3-定位支撑，c4-抓手潜航器，c5-潜艇母舰接口装置，c6-潜艇接口装置。
59.●
图6本发明潜艇母舰牵引式应用示意图。
60.图中，0-潜艇，1-潜艇母舰；d1-牵引动力装置，d2-牵引绳导向装置，d3-牵引钢缆绳，d4-牵引抓手潜航器，d5-供配电装置，d6-充电缆绳组收放装置，d7-充电缆绳组，d8-充电抓手潜航器。
61.●
图7本发明潜艇母舰柔性接口原理示意图。
62.图中，0-潜艇，1-潜艇母舰；e1-缆绳式拉力器，e2-浮动支撑，e3-电梯轿厢，e4-柔性接口，e5-潜艇接口装置；e4-1-柔性接管，e4-2-柔性接口保险缆绳，e4-3-柔性接口接口潜航器。
63.●
图8本发明潜艇母舰接口对接原理示意图。
64.图中，左侧为接口舱尚未对接状态，右侧为接口舱已经对接的状态。粗实线为潜艇母舰要素，细实线为潜艇要素。
65.潜艇母舰接口要素：c51-推压竖井，c52-定位套舱，c53-接口舱，c54-接口舱密封门，c55-锁紧销，c56-防护门，c57-转运竖井，c58-转运轿厢，c59-转运轿厢密封门；
66.潜艇接口要素：c61-防护门，c62-接口舱，c63-中间舱密封门，c64-中间舱，c65-保险门，c66-接口舱密封加强装置，c67-定位锁紧扣，c68-动态门密封装置；
67.●
图9本发明潜艇母舰抓手潜航器原理示意图。
68.图中，粗实线抓手潜航器轮廓，细实线为潜艇要素轮廓。s1-抓手潜航器基本原理图，s2-抓手潜航器(变化形式之一)，s3-抓手潜航器(变化形式之二)，s4-抓手潜航器(变化形式之三)-充电抓手潜航器，s4-1-航行与控制部件，s4-2-机械抓手执行部件，s4-3充电桩，s4-4充电座。
69.●
图10本发明潜艇母舰充电抓手潜航器充电原理示意图。
70.图中，粗实线为充电桩装置轮廓，细实线充电座装置轮廓。s4-3充电桩，s4-4充电座。
具体实施方式
71.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案实施原理进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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
的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
72.1.潜艇母舰技术的技术体系
73.本发明潜艇母舰技术，是一套海洋目标水下对接的方法，至少涉及潜艇母舰、潜艇等海洋实体。还包括为了协调潜艇母舰与潜艇的关系，而设置的相关中间机构。
74.潜艇母舰，是本发明为潜艇开发的一种中继性服务的技术方法以及由此产生的各类应用的舰船实体。
75.潜艇，是当前军事概念下的可水下运行的舰船。潜艇在本发明技术中，相关潜艇需要针对于潜艇母舰对接的技术需求，进行必要的适应性改造。这种适应性改造，首先不能劣化如浮性、稳性、快速性、操纵性等等潜艇的固有的技术性能，同时应该支持对接过程中的操作简单性、快捷性、稳定性、隐蔽性等。
76.中间机构，中间机构一般独立设置成能够自主航行的动力机器，可以结合在潜艇母舰或者潜艇上，成为潜艇母舰上的为对接服务的专有装备。
77.1.1潜艇与母舰的对讲联络
78.潜艇在航海过程中的远程通讯，很显然依赖现有如声呐、长波等技术，以及后续进一步发展成果。对于本发明潜艇母舰的技术而言，除了常规的通讯需求外，主要需要保障其相互接近后的信息交流与沟通，为了区别，称这种为了目标对接而进行的信息交换过程为对讲联络。所述潜艇母舰的对讲技术，主要在是两个方面：
79.一个是潜艇母舰与潜艇的相互整体辨识性对讲，称为联络性对讲。除了常规的声呐、长波等通讯方式外，本发明还提供了一种新的通讯方式，就是通过“潜艇子舰”技术，潜艇可以保持在安全深度的情况下，接收雷达或者其他短波信息，实现较远距离的短波的、加密的等多种信息通讯，确保潜艇与母舰在一定范围的海洋现场，相互看得见、身份能够辨识。
80.另一个是，母舰与潜艇对接过程中相互接触性对讲，或称触摸性对讲。用于指导潜艇与母舰相互姿态的调整、指引对接机构触手抓住正确的位置。这种接触性对讲，因为距离短，基本上可通过声、光、电、磁、力学量变化等信号，显示各自的状态、速度、相关设备与部位、相互的需求或者指令，等等。在当前的技术平台条件下，潜艇母舰与潜艇更多的是采用类似机器人的智能设备进行位置调节与相互接触，这个过程中的对讲，采用例如通过摄像头、指示灯指引、声波收发仪器、成像仪器、接近开关类仪表指引等各种方式，指引各机械末端找到预留给它的抓取位置；也可以采用非智能的方式(如磁吸、导杆、挡块等)，引导或制约相应的专门机械末端找到预留给它的抓取位置，约束潜艇到达正确位置；甚至人工通过摄像头直接观察，或派遣潜水员实际操作，直接把对讲过程合并到捕捉的流程之中。等等。
81.1.2潜艇与母舰的接近，潜艇与潜艇母舰，通过对讲联络，主动航行到一个设定的安全距离，例如50米等等。完成接近程序，就可以进入捕捉程序。接近程序，主要是两舰船的主动航行，其技术要点是相互位置信息的动态掌握，用到的专有技术依然是对讲程序。
82.1.3潜艇与母舰的捕捉(也称为整体对接)
83.由于隐蔽性需求，一般来说，潜艇母舰与潜艇的对接与释放尽可能在在水下完成，所以捕捉装置基本上都是设置在水下。这会与舰船的快速性、操纵性等技术指标，出现相互矛盾之处，需要根据不同的船型实际调整。例如，对于小型潜艇，捕捉过程，实际上完全可以是潜艇直接进入(驶入或者被拖入)潜艇母舰，收入潜艇舱；对于大型潜艇，采用缆绳悬挂或
者曳引，为潜艇被运输、潜艇人员换防、物资补给等相关功能的基础条件。
84.图2中，当捕捉释放装置(a2)将微型潜艇(0)抓住，送入到离水艇舱(a1)货架并固定，就完成了捕捉；图3、图4显示的是，小型潜艇在有导引装置(b3)的情况下，游入可关闭潜艇水舱(b1)的。当小型潜艇在可关闭水舱(b1)中被固定后，就完成了捕捉。当然，潜艇母舰也可以设置带动力的抓捕机构，实行主动捕捉(至少导向)；导引装置(b3)可以设置卡紧滑块或者辊轮类机构，为小型潜艇对准正确位置提供主动控制。
85.图5显示了通常概念下，潜艇母舰对潜艇捕捉的一般过程以及基本原理。
86.1.3.1捕捉原理。对于潜艇母舰与潜艇这两个海洋中的独立舰体而言，一般捕捉有两种动力方式，一种是大捉小，大型体舰船捕捉小型体舰船；另一种是小捉大，就是小型体舰采取类似射出锚钩勾住大型体舰船然后收绳反拉自己这种攀附式捕捉。通常是大体型的舰船捕捉小体型的舰船，水面舰船捕捉水下舰船，等等。当然，对于潜艇子舰与潜艇主舰的结合方式，往往也可以采取子舰攀附主舰的方式进行结合。
87.所述捕捉的过程，主要有两种基本原理不同的方式。一种是v形方式，就是一种由宽约束到严密约束的捕捉过程。以水面式潜艇母舰捕捉潜艇为例，通过在母舰底部设置的类似滑杆、导槽功能的机构，引导潜艇逐步进入正确的定位架机构。另一种是柔性方式，类似章鱼的抓取方式，就是通过绳索的牵引，引导潜艇的接近，并逐步通过缆绳的张紧，再依次增加约束单元的数量，直到潜艇被正确定位到固定位置，再行固定锁紧。图5显示的就是这种柔性捕捉方式，潜艇先由缆绳式拉力器(c1)抓到，缆绳式拉力器(c1)并不限于图中线面布置的一组，而是可以侧向布置的多组，逐步抓到潜艇，限定潜艇的活动范围与初步姿态；然后浮动支撑(c2)伸出，提供进一步约束，潜艇的运动逐步转由潜艇母舰支配；最后，潜艇被套进定位支撑(c3)的定位槽，实现在设定的位置以设定的状态被锁紧。这样，就实现了潜艇对潜艇母舰的依赖性停靠。缆绳式拉力器(c1)最原始的原理是，由抓手潜航器(c4)带动钢缆绳，沿潜艇外圆面环绕一周，套进设定的线槽内，对潜艇实施捆绑。当然，实践应用中不会有这么粗糙直白的设计。优化变形方案很多，最简单的至少是，例如，将捆绑绳按潜艇的零部件进行结构化设计，就是捆绑绳预置在外层壳体结构的内部，并在潜艇背部设置吊环，如果潜艇背部结构具有足够的受力能力，还可以直接在背部设置吊环卡槽等。那么，在海洋应用现场，抓手潜航器(c4)仅需抓住这吊环，其运动的简洁性可靠性就会大幅度提高。抓手潜航器可以相适应地设计，在图9中，(s1)显示抓手潜航器的基本原理，(s2，即图5中c4)、(s3)、(s4即图6中d8)等是基于基本原理、并根据应用条件的不同变化方式。实际上，抓手潜航器是一种可以无限发挥机械技巧的小型装备，其结构与式样多种多样，不可穷举。不限定也不必要选用图9举的那几种式样，可以根据任务需求进行适应性设计。
88.1.3.2姿态调节。捕捉过程，舰船姿态调节及其重要。一般来说，舰船的姿态调节主要有三种方式，压载水舱式姿态调节(主要用于潜艇)、桨舵式姿态调节(舰船与潜艇)、压力管道式姿态调节(舰船与潜艇)等。在捕捉的过程，这三种方式都需要用到，其中，压载水舱式姿态调节、压力管道式姿态调节等方式，具有原位调节的、缓速变化的微调特点与功能，是捕捉过程中主要的姿态调节方式。压载水舱式姿态调节，可以对捕捉后结合体的浮性、稳性等技术性能，具有影响和调节作用。压力管道式调节方式，是本发明技术体系中具有独立技术特点与应用的创新技术方案，已经先行申请专利。所述压力管道式姿态调节方式，动力部件集中，泵组动力不再单纯限于轴流式，管道末端执行部件分散布置，运行中没有外部的
运动部件，可以在原位进行空间任意调节，调节过程缓急可选，对于潜艇的空间状态的微调，具有良好的效果，比较适用于两舰船相互靠近后的姿态调节。
89.捕捉环节在硬件上，除了要在母舰和潜艇上分设设置(抓取与被抓住等)功能装置之外，还应该有防护性结构设置。其中至少有两个，一个是缓冲防护结构，例如潜艇母舰相应部位设置双层壳体，例如在潜艇上设置平衡块，例如导向机构，图2中防护门(a5)同时具有微型潜艇的位置指引、浮起导向的作用，例如图3中导引装置(b3)等。另一个是易损结构，例如图5中浮动支撑(c2)，既是捕捉过程中的浮动约束装置，又两舰分离过程的动力推动机构，更重要地说，它是一个易损结构。在两舰接近于捕捉过程中，一旦出现意外，首先由浮动支撑(c2)损坏，并发出信号终止捕捉过程，从而保护两舰体的安全。
90.1.3.3潜艇捕捉到位后的定位与锁紧。
91.对于图2、图3、图4的情形来说，定位锁紧装置形态结构众多，基本原理与一般机械工厂的机械加工夹具原理相同，而且技术要求没有机械加工夹具高，所以，图中不做细节显示，均用采用瓦块式垫块示意。
92.对于图5，当设在潜艇上的定位块，嵌入到潜艇母舰上的固定支撑(定位桩)(c3)后，缆绳式拉力器(c1)与固定支撑(c3)就构成了潜艇的主要锁紧装置，浮动支撑(c2)或者侧向的辅助缆绳，用于增强防护艇的横向摆动。
93.对于图6中，潜艇母舰与潜艇的捕捉，是由母舰上的抓手潜航器(d4)对潜艇预留挂柄的抓取套牢完成。潜艇母舰为潜艇的航行提供拉力，潜艇自身调节航行姿态，保持安全深度。当然，在采用充电抓手潜航器(d8)为潜艇充电并引导潜艇伴随航行时，潜艇的驱动与姿态调节均由潜艇自主控制，潜艇母舰与潜艇的位置精度的技术需求就不太严格。
94.潜艇的捕捉过程，实际上就完成了潜艇与母舰的外部对接，实现了潜艇在母舰的停靠功能。由此，潜艇母舰就可以对潜艇实施拖动、运输等操作，并为潜艇与母舰接口对接提供基础技术条件。
95.1.4接口对接(接口贯通)
96.1.4.1接口对接概述。接口对接，就是潜艇母舰与潜艇相关内部空间贯通的的过程，这是人员物资交流的重要技术环节。对于不同的潜艇与母舰，潜艇与母舰空间贯通的方式也不一样，图2中，微型潜艇在离水艇舱(a1)内，其实相当于普通货物存在，它的内部空间打开与普通机器机箱打开无异；图3、图4中，由于小型潜艇已经处于潜艇母舰内部的水环境，可以通过将潜艇接口超出水面固定(悬挂在顶板固定实现潜艇接口舱穿透顶板进入无水环境，或者在底板固定后关闭母舰密封门抽低舱室内的水位)，也可以设置伸缩式水下接口(b6)等方式进行对接，技术也不太复杂。
97.当然，本发明中更具创新意义上的水下接口对接，是开发一种可以应用于更广泛情况下的水下对接装置。一般包括接口舱端部对接，或者嵌入式对接等多种方式。图8是嵌入式接口对接的基本原理，可以应用于图3、图4、图5、图7等更广泛的接口对接模式。
98.1)端部对接的基本原理，类似管道的法兰连接，或者类似燕尾槽与划块贴合性对接，等等，潜艇母舰接口舱与潜艇接口舱通过端面接口装置实现相互扣合密封与锁紧，其优点是接口舱各自独立，占用舰船的空间小，缺点是动态门密封简单，没有泄漏缓冲时间等。
99.2)嵌入式对接的原理是，潜艇母舰与潜艇的接口舱相互嵌合，形成双筒体结构，对接时首先是接口舱整体嵌入对接密封(可以称为衔接)，然后是接口舱密封门打开，在这个
双筒体这个空间构架之下相互贯通。其优点是，将对接与贯通分作了两个步骤进行；结合体的稳定性不单纯依赖捕捉过程中的定位锁紧机构，而是有自身的结构性约束，抗干扰性好；动态密封结构可以有空间进行多密封方式的组合，密封稳定性好，尤其动态门密封一旦有泄漏故障，贯通过程过程可以从容关闭密封门等。缺点是，嵌入设置所在的舰船空间浪费，尤其设置在潜艇的接口舱与中间舱需要分开设置，占用了潜艇的有效空间。
100.图5示意的是潜艇母舰与潜艇耐压壳内空间贯通接口，是采用嵌入式对接接口实施例进行说明的，称为双筒体式贯通。相对于捕捉对接过程，接口对接过程是一种精密的技术过程，在接口对接过程中的定位锁紧也相比捕捉过程精密得多。所以，在潜艇母舰对潜艇的捕捉过程中，接口装置基本上是处于收缩被保护状态。其核心任务，是保护相对接的两个舰体以及他们之间的通道接口，不能因为一点点错动而发生事故。图5中，接口对接总体技术方案是，采取潜艇母舰接口装置(c5)嵌入潜艇接口装置(c6)的方式，实现双筒体式对接结构的。其中，潜艇母舰接口装置(c5)设计成可伸缩式，潜艇接口装置(c6)设计在潜艇指挥台围壳的位置，是为了显示潜艇对于潜艇母舰的适应性，尽可能不对潜艇外形有大的变更，这样的原则。实际上潜艇接口装置(c6)也可以另外设计，例如利用一个导弹井位置，或者在潜艇尾部设计一个与潜艇指挥台等高的凸台，用于设置潜艇接口装置(c6)。当然，这需要潜艇的快速性、操纵性等技术性能，以及内部空间布置条件允许。双筒体式对接的基本原理放大绘制在图8中。
101.图8显示的是潜艇母舰接口舱嵌入潜艇接口舱的接口对接方式。图中左侧是图5中潜艇母舰接口装置(c5)与潜艇接口装置(c6)尚未开始对接的状态，右侧为c5与c6已经结合的状态。
102.图8显示的方案中，潜艇母舰的接口装置(图5中c5)也被分为接口舱与中间舱的结构模式，图中推压竖井(c51)就是接口舱要素安装空间，转运竖井(c57)是物资转运舱要素安装空间(即中间舱)。当然，工程实践中，对于水面式潜艇母舰，如果从节约舰船空间的角度，接口舱与中间舱可以合并到一个竖井中(如图7所示)。但是，从安全性角度，建议潜艇的接口舱与中间舱，还是分设为好。那么，具体对接过程如下：
103.首先，对接的预备状态。预备状态是，潜艇母舰的接口舱(c53)已经从转运轿厢(c58)中获取了需要转运的物资，它们各自的密封门(c54)与(c59)均处于关闭状态。于是，在潜艇与潜艇母舰完成捕捉之后，潜艇母舰防护门(c56)与潜艇防护门(c61)打开，准备对接。在技术成熟之后，对于其它形式如翻转式的防护门，防护门(c56)、(c61)也可以在相互接近过程中，同步操作打开。
104.然后是接口装置的定位锁紧过程。图中，潜艇接口舱(c62)外侧面一般略有锥度，其外侧颈部设置有定位锁紧扣(c67)。在捕捉定位稳固之后，潜艇母舰推压竖井(c51)中的压力缸推动定位套舱(c52)，伸出母舰体，套在潜艇接口(c62)舱上部设定的位置，于是(c52)其侧壁设置锁紧销(c55)卡进(c62)外侧的定位锁紧扣(c67)斜槽中，越卡越紧，实现接口装置锁紧固定，并支持它们之间的密封件起到密封作用。
105.然后是接口舱的衔接。设置在潜艇母舰定位套舱(c52)内部的接口舱(c53)，伸出进入潜艇的接口舱(c62)内部，母舰接口舱(c53)尾侧设置有动态门密封(接口舱密封)装置，实现接口过程中的密封。从这个过程开始一直到动态门密封起到密封作用的整个接口对接过程，潜艇或母舰上的水泵一直在抽排潜艇接口舱(c62)内的海水，直到抽排干净，再
打开母舰接口舱(c53)的密封门(c54)。
106.然后是人员物资交流阶段。母舰接口舱(c53)的密封门(c54)与潜艇中间舱(c64)的密封门(c63)均被打开，那么母舰接口舱(c53)内的物资就可以转移到潜艇中间舱(c64)之中了。物资转运完毕后，依次关闭潜艇中间舱(c64)的密封门(c63)，与潜艇母舰接口舱(c53)的密封门(c54)，完成物资的交流过程。
107.然后是接口闭合分离过程。这个过程中潜艇母舰的动作依次为，母舰接口舱(c53)退回定位套舱(c52)中，(c52)退开定位锁紧销(c55)，并整体退回到推压竖井(c51)当中，然后可以关闭防护门盖(c56)。潜艇的接口舱内部设置有密封加强装置(c66)，是一个可以伸缩的托板式结构，在接口对接过程它可以辅助抓取对正母舰接口舱(c53)，在分离后，它根据需要，可以顶起到潜艇防护门(c61)的下部，密封接口舱(c62)的内部空间。潜艇防护门(c61)复位，盖住潜艇接口舱口端部。
108.潜艇在检查并确认密封良好的情况下，打开中间舱后端的保险门盖(c65)，将其中的物资转运到潜艇内部各相应的舱室。这样，就完成了潜艇母舰与潜艇的接口对接过程。这个过程是原理性的，接口的形式设置以及对接过程实际上多种多样，对接过程也会相机变化。例如大批量物资交流，在一次定位锁紧的情况下，母舰接口舱(c53)可在其中来回转运，等等。
109.嵌入式接口对接方式，还可以采取类似潜艇子舰的方式。其原理就是大鱼吃小鱼的方式，吃进(嵌入)-闭嘴(动态门密封与防护门工作)-吞咽(内部空间贯通与物资交流)。这种对接方式中，潜艇防护盖可以关闭，对接舱所受外部力学干扰少，动态门密封稳定可靠。缺点是，潜艇子舰容量小并且是一次次搬运，对接与交流效率相对低，相同量的物资，转运耗时较长；其优点是潜艇可以保持在安全深度以下，并且物资交流过程潜艇与潜艇母舰不必同时出现在同一区域等。
110.以上是耐压壳体内重要舱位的物资交流。
111.3)对于非生命安全核心舱内的物资，例如给潜艇加油、加淡水、充电这样的小口径接口，其技术原理相当于两段管道的对接(承插或法兰)。相关技术，在飞机加油、舰船补给加油过程，已经相当成熟。在本发明中需要避水技术，管口对接密封后，抽排隔离中间的海水(可以设置必要的混合液体中间舱)，打开两边的阀门，即可实现流动性物资交流。
112.另外还有一种，是类似导弹、鱼雷等武器装备的补给，操作原理与图8相类似，但这类舱室可以对海水开放，接口对接无动态密封要求，其操作可以在有水环境进行，在武器设备安装完毕后，再盖紧端口防护门，抽净海水，保持内部空间处于干态。
113.1.4.2接口对接过程中的密封。潜艇母舰与潜艇的对接，实际上对接位置水深不会太深，密封压力往往不高于1.6mp，属于低压密封，相对于现代的密封技术而言不是难题。但是，对于潜艇，其耐压壳体内部密封舱对潜艇人员安全以及潜艇战斗力的保持，是潜艇的核心空间，至关重要。潜艇核心舱的对接，密封的严密性是最关键技术要求之一。接口舱分属于母舰和潜艇两个大型的力学分体，并且是一种经常开闭的动态过程，尤其密封一旦失败，有可能对正在转载人员或者物资造成安全事故，甚至危及潜艇的本身的安全。本发明提供了嵌入式对接、中间舱转运、与四道门密封等组成的系统性技术保障方案。当然，实践应用中，基于潜艇安全保障，鼓励援引更各类先进的密封技术。
114.首先，本发明对接技术方案，优先选择双筒体式接口舱嵌入衔接的方式，其目标
是，将潜艇与母舰的内部空间贯通，分解为对接与贯通两个过程。同时由于对接体是双筒体叠合在一起，增加了一道对接舱的整体结合口密封，并且充分延长对接泄漏事故对贯通口的有效影响路径，为密封门的关闭操作，赢得时间；
115.同时，本发明的贯通，优先采取中间舱转换制度。中间舱是贯通过程中相关操作的时间与空间隔离舱，保证接口对接过程，任何泄漏事故不影响潜艇的内部环境。
116.最后，密封过程有一个四道门密封制度。四道门，是四道密封功能门，分别是：防护门、密封门、动态门和保险门。但是，要说明的是，四道门是指功能数量，并不限制具体门的数量，例如密封门与防护门可以合并，保险门可以设置两道，等等，是可以根据具体应用环境进行调整的，但是这四个门禁密封功能是固定存在的。
117.1)防护门，设置在母舰与潜艇的壳体外侧，直接与海水接触，这是一种遮蔽孔口、防止孔口内环境遭到航洋环境结垢(如藤壶生长)等侵蚀，并补足舰船流线外形的防护门盖。防护门的自身的密封要求不严格，极端地说，可以简单到采用硬面接触并机械扣紧就可以了。当然一般情况下应该填加软材料，加强密封有效的基本密封效果，有利于保持防护门盖内外压差，形成海水对门盖的压力，从而反过来又有利于密封效果的强化。防护门的结构，还可以复合支持导引装置、易损、动态密封增强附属设施等结构与功能性的装置。
118.2)密封门，是母舰与潜艇各自独立状态时，各舱室孔口的自我孔口密封机构。其特点是，密封要求高，需要保证设计水压环境下密封度、密封稳定性等性指标。但是密封技术相对成熟，是潜艇传统概念下的密封。
119.3)动态门密封，是母舰与潜艇对接情况下的密封，是一个对接动作过程中的动态门密封，同时与潜艇母舰的接口舱以及潜艇的接口舱相关，是一种跨机器的动态门密封，也叫接口舱密封。其密封特点是，密封要求高，需要保证设计水压环境下密封度、密封稳定性指标、以及随部件运动密封。为了保证其密封的稳定性，往往可以采取多密封方式组合。本实施例列举的密封措施是：密封机构均设置在定位器内部，采取压垫密封+压缩气体迷宫式密封+环形密封的组合。具体有形的简单方式就是：接口端部设置软材料压紧式密封，接口舱圆周设置迷宫环与密封环(如o型圈)，迷宫环内连通压缩气体源，使得密封压力与海水压力相抗衡，泄漏逐步降低；并且三个密封环节作用原理不同，相互补充。
120.动态门密封的技术特点是，跨机器密封，其密封效果不仅由自身技术性能决定，更重要的影响因素是相对接的舰与艇的定位关系。因而，捕捉的牢固性、接口装置定位的精确性、锁紧的稳定性是动态门密封的技术关键。在稳定捕捉、整体定位、以及接白定位的前提下，密封技术本身也就与潜艇传统密封没有太多的区别。所以，在实践应用成熟之后，动态门密封也可以进行简化，例如省略压缩气体迷宫环；例如，相配套孔轴可以做成有一定锥角的锥体形态，实现接口对接与分离的便利性与快捷性，等等。
121.4)保险门，保险门是设置在中间舱与潜艇重要舱室之间的密封门禁。是潜艇生命保障的重要设施，只有在接口对接所有过程稳定无误之后，才可以开启。这个与潜艇传统重要舱门的管理是一样的。保险门很重要，但属于静态密封，技术复杂度不是太高。与其它密封门允许以机动开关为主，保留手动开关的技术特点不同，建议保险门以手动开关为主，辅助以机动开关，从而防止误操作。为了安全，在实施的最初阶段，潜艇可以设置2道保险门。
122.1.5柔性接口对接与软接口对接
123.1.5.1柔性接口。为了保证大型潜艇与潜艇母舰对接过程中的力学安全性，防止撞
船事故的出现，在本发明的初步实施阶段，潜艇母舰与潜艇的对接是保持有安全距离的。所以在项目实施的初步阶段，空间贯通与物资交流，更多的是采用柔性接口。图7示意显示的就是柔性接口的应用原理。相比于图5所示的刚性接口，接口对接过程中舰船的安全性更好。
124.1)柔性接口的基本原理。图7中，缆绳式拉力器(e1)，浮动支撑(e2)分别与图5中c1和c2的相同，主要形成捕捉力对，用于舰船整体的对接捕捉。并且作为图5母舰接口舱的变化形式举例，将图5中转运竖井(c57)与推力竖井(c51)进行了合并，形成为传统意义上的电梯竖井，图7电梯轿厢(e3)就设置在这个竖井之中。其下端就是潜艇母舰的柔性接口(e4)，通过柔性接口(e4)，与潜艇的潜艇接口装置(e5)对接贯通，实现物资交流。
125.柔性接口(e4)的细部组成主要包括：柔性接管(e4-1)、柔性接口保险缆绳(e4-2)、柔性接口接口潜航器(e4-3)等部件。柔性接口(e4)一端固定在潜艇母舰上，另一端由柔性接口接口潜航器(e4-3)带动与潜艇潜艇接口装置(e5)对接，对接机构的所有定位、锁紧、动态门密封可以采取内操作式，以方便人员在内部检查操作。柔性接口保险缆绳(e4-2)用于承担潜艇与舰船的位移或者晃动形成的受力，保护柔性接管(e4-1)。柔性接口(e4)与潜艇对接稳定之后，抽排干接口中间的海水，就可以打开各自的密封门，实现接口贯通与物资交流了。这是柔性接口的基本原理，也就是潜艇与母舰在相互有距离(安全距离)的条件下，通过柔性管道构建它们之间的物资避水交流通道，实现它们之间的空间贯通与物资交流。
126.其中，柔性接管(e4-1)包括骨架部分和密封部分。骨架(结构如滑套、套环、或充气柔性材料等)用于抵抗海水压力，形成有形的通道，密封外衣用于隔离海水，保护内部空间的水密性。这些材料与结构可伸缩可弯曲，具有管绳类似的柔性，称为柔性接管(e4-1)。
127.保险缆绳(e4-2)是为了保护柔性接管(e4-1)不额外受力的保护装置，其主要配置是一种功能组合的线缆组，保护柔性接口不要因为外部干扰而脱口或者破损。
128.柔性接口接口潜航器(e4-3)，与抓手潜航器原理相似，其动力线可以随柔性接管(e4-1)布置、或者保险缆绳(e4-2)。其功能就是实现柔性接口(e4)能够找到潜艇接口装置(e5)，实现正确的定位锁紧、稳定的动态密封，一般所有的操作装置如定位锁紧等，尽可能布置在接口的内侧，便于人工检视和操作。
129.在柔性接口对接的方式中，本方案基于安全原则，在实施的最初，潜艇母舰设置有浮动支撑(e2)，以形成力对固定潜艇。那么长的距离，浮动支撑(e2)这样可伸缩的桁架结构，在潜艇母舰单独航行时不容易收藏。应用实践中，浮动支撑(e2)完全可以取消，直接采取潜艇母舰的缆绳式拉力器(e1)提供吊挂，而潜艇维持下潜姿态的情况下，形成重力与拉力力对，实现潜艇母舰对潜艇的有效吊挂，这样使得柔性接口方式条件下，潜艇母舰与潜艇的捕捉对接机构的复杂程度大为简化。
130.以上带有柔性接管(e4-1)的柔性接口，是柔性接口对接的基本技术原理与原始的结构原理，也是柔性接口一种典型应用方式。这种柔性接口，不仅可以垂直应用，也可以水平应用；不仅可以通过电梯轿厢(e3)传递物资，也可以呈散装台输的送人员，例如设置内爬梯实现人员的连续通过；不仅可以用于水面舰船式潜艇母舰对潜艇的物资交流服务，在技术实践成熟之后，也可以应用于潜艇式潜艇母舰对潜艇的物资交流服务。
131.2)柔性接口应用的典型简化。柔性接口技术并不需要强调上述原理的简单直观应用。在实践中对于水面舰船式潜艇母舰，完全可以取消柔性接管(e4-1)，直接将电梯轿厢
(e3)设计成接口潜航器，并通过吊挂的形式获得保险、动力供给、航行控制指令，自主航行找到潜艇，并通过嵌入式的对接方式，直接嵌入潜艇接口装置(e5)，所实现的接口对接，物资交流传递。完成后，由钢缆绳牵引，再返回潜艇母舰。这也是一种典型的柔性对接。等等。
132.3)小口径柔性接口实际上也是一种柔性接口。如图6虚线示意为潜艇母舰为潜艇充电伴行的能量补给方式。图中，供配电装置(d5)中的电能，通过电缆组向大型潜艇供电。这个电缆线组实际上包括充电电力线、潜航器动力电力线、潜航器控制信号线以及保险钢缆等。充电缆绳组(d7)通过充电缆绳组收放装置(d6)收放，(也可以做成滚轮组，分别收放电力的、电信与力学拉力线缆等)，由充电抓手潜航器(d8)牵引到大型潜艇，并进行对接充电。这种充电抓手潜航器(d8)，是一种广义上的柔性接口。柔性接口在小口径物资交流方面，并不限于充电，还包括潜航器供水管、潜航器输气管等，把流动体等送往潜艇的。
133.与图5刚性接口应用相比，柔性接口的应用，舰船的体外接口构件可以大幅度减少，有利于减少舰船的固定载荷，减少舰船流线外形的破坏；同时可以保持潜艇与母舰实体相互有个安全距离，不容易发生碰撞；潜艇与母舰的位置也不要求严格固定，但不宜有较大的动态变化，需要有缆绳潜艇配合形成稳定的捕捉。柔性对接方式应用初期，从安全保障性角度，一般建议物资交流与潜艇的运输(牵引运输)不宜同步进行，直到安全性能得到保障。
134.1.5.2软接口，就是接口舱完全不需要与潜艇母舰有任何物质联系，而是通过程序或者其它无线指令的耦合方式进行控制，能够独立地离体得航行的潜航器。以图7接口要素为例，具体做法就是把潜艇母舰电梯轿厢(e3设计成自带航行动力的，能够独立航行的潜航器，但是并不需要进行吊挂和有线指令控制，而是一个完全独立航行的潜水器，自主航行到潜艇并被潜艇接口装置(e5)，实现捕捉-拖入-密封，进行物资交流。完成任务后再返回潜艇母舰。
135.所述软接口，在近距离应用过程中，可以被看作是柔性接口的另一种变化形式。但是，本质上其技术原理是独立，其应用特性也是独立的，为潜艇母舰与潜艇的对接提供了许多新的优秀的应用，例如物资交流的时间与空间可以完全分离，实现物资交流非实时性与非现场性，等等。软接口的典型实施例就是潜艇子舰技术，是本发明技术系列中，具有独立技术特征以与应用的新的创新技术，称为潜艇子舰技术(简称潜艇子舰)。潜艇子舰技术已经先行申请专利。
136.1.6接口闭合
137.接口闭合是接口贯通的反向操作过程。当物资交流作业任务完成之后，依次关闭保险门、密封门、解除贯通机械约束(例如嵌入式贯通过程中接口舱抽回等)、进行必要的浮性恢复(例如接口舱灌入海水进行平衡等)、关闭防护门。等等。闭合过程的技术要点是严密检查保障密封效果，确保尤其潜艇的水密性技术安全。
138.1.7潜艇释放
139.以图5示意的一般应用为例。在潜艇完成运输或者补给等任务后，需要分开作业时，就进入潜艇释放程序。首先检查潜艇与母舰各相关的操作与机构是否均已复位到对接前的状态。各项操作完成并检查无误之后，潜艇母舰缆绳式拉力器(c1)钢缆绳放松，同时潜艇压载水舱进行下潜充水，潜艇母舰的浮动支撑(c2)保持下压姿态到设定的距离后，潜艇母舰缆绳式拉力器(c1)，钢缆解扣，浮动支撑(c2)收缩，抓手潜航器(c4)收回；潜艇继续自主下潜，在潜艇下潜到达两舰艇机动航行的安全距离后，潜艇与母舰各自航行，完成释放过
程，各自独立作业。释放过程的技术要点都是安全距离的恢复以及舰艇的单体力学平衡，尤其潜艇的浮性、稳性、抗沉性的恢复。
140.1.8潜艇母舰技术的实体装备
141.潜艇母舰技术的实体落实，就是母舰、中间机构与潜艇。
142.1.8.1潜艇母舰。潜艇母舰是专项开发的一类舰船实体，其结构与功能配置，满足在海洋环境中，与潜艇进行水下对接的全过程。该类舰船实体上典型特征是，该类舰船设置有潜艇舱，或者设置有水下对接捕捉对接装置等。尤其潜艇舱的设置，会导致潜艇母舰在外形上与普通舰船有很大的不同，这需要对舰船的浮性、稳性、抗沉性、操纵性等技术性能，进行单体状态与结合体状态多重考核，全新设计。
143.图2、图3、图4显示，所有设置有内置潜艇舱的潜艇母舰，其内部结构与常规舰船相比，区别较大，包括舰船的吃水深度、各水线面等轮廓都有所不同，舰船的稳性、抗沉性等等技术性能需要重新考核；图5显示，船体外部构件相对较多，包括缆绳式拉力器(c1)钢缆绳末端潜航器(c4)、(c2)浮动支撑、(c3)定位支撑等零部件(均可以设计藏匿在双壳体或者专设的凹坑之中)，对母舰舰船的快速性、可纵作性、船舶的结构强度等具有影响，需要从结构形式、材料选用、结构强度等等方面通盘解决。例如，对于两艘舰艇相互接近可能出现的碰撞破坏，本发明文件的阐述也已经显示有：加强舰艇接近控制，压力管道姿态调节等控制方式的综合应用，采用钢缆绳主动牵引，设置易损件保护舰艇，设置双壳体吸收碰撞能量，等等技术措施。再例如，图2～图6各示意图显示，水面型潜艇母舰的底部会有大面积的挖孔与开口，那么，这艘舰船的龙骨设计，在结构强度上，所述龙骨，应该是包括这些开孔、挂件、双壳体等在内的结构件。潜艇母舰的技术要点多，但是其实施技术主体基本上属于机械技术范畴，解决技术方案较多。
144.1.8.2潜艇。潜艇的适应性改进同样是潜艇母舰技术的一个方面。相应被服务的潜艇实体，其结构与功能配置，满足所述技术流程的要求。图2～图7各示意图显示，本发明的技术方案，遵循尽可能不对潜艇有较大的更改的原则，是因为潜艇的浮性、稳性、抗沉性、操纵性、快速性等技术性能要求更加严格。主要的变化是在潜艇内部设置有接口舱、中间舱，并对接口装置制定四道门密封机制；艇体外部仅简单设置对接柄、环、观察、感应等机械电子小零件等，尽可能不出现对潜艇流线外形有较大的改变。实际上潜艇的适应性技术改进，也可以通盘研究规划全新设计，使得各类新增的功能与结构与潜艇技术性能有机结合起来。例如武器弹药的水下补给、电力能源的水下补给，等等，都可能涉及到相关装备在潜艇上的重新布置。当然，潜艇母舰技术是潜艇的支持技术，其发展应该从属于潜艇本身的技术进展。
145.1.8.3中间机构。潜艇母舰与潜艇在水下的对接与协调，除了舰艇各自自身的装备外，可能会用到一些中间的装备或者机构进行功能辅助或者安全辅助。最常见的是，开发一类中间性质的潜航机器，该类机器由水下航行系统、对讲通讯系统、根据任务类别设置的目标工作系统、电子控制为主体组成，能够在人工控制或者设定的程序下自主航行，能够与潜艇进行对讲，自身找到位置、实施对接、定位、锁紧，并辅助完成潜艇母舰与潜艇的对接。
146.潜艇母舰与潜艇的对接，用到的中间机构种类繁多，例如勘测潜航器、接口潜航器、抓手潜航器等等。其中勘测类潜航器，用于调查对接海洋区域的海水参数、探明潜艇的姿态参数等，主要工作机构是检测分析仪器仪表。接口类潜航器主要应用于柔性接口以及
软接口，其基本原理已经分散到各相关文件叙述。抓手潜航器在潜艇母舰技术中应用较多，其原理与变化形式如图9所示，图中显示抓手潜航器的基本原理，并举例显示这类细节设计方面的变化式样。图中(s1)是抓手潜航基本原理图，(s1)包括操作任务执行部件、潜航系统、控制系统等功能部件。任务执行部件在(s1)上是用吊钩以及相应的有机械手示意显示，工作执行机构是钢缆绳末端的吊钩，即所述抓手部件，机械手是为了协助吊钩抓住并稳定套入相应的潜艇上的绳、柄、环、套等被捕捉目标装置的辅助部件。潜航与控制系统用带有压力管道简图的方框示意显示，潜航的动力机构可以采用压力管道式姿态调节系统，同步实现航行驱动与姿态调节功能，动力源可以采用有线供电或者蓄电池供电，控制部件也可以采取有线控制，或者计算机程序控制。当然，潜航器的触摸对讲仪器仪表如摄像头、接近开关等，也安装在这个方框示意的潜航器本体上。潜航器引导钢缆绳在水中的运行，机械手辅助吊钩套住吊环吊耳等潜艇部件，图6中(d8)就是(s1)抓手潜航器的应用实施举例。
147.抓手潜航器根据不同的应用条件，有许多变化，形态与性能各异。图中(s2)、(s3)、(s4)就是其中几种变化状态。以s1为设计基础：
148.图9中(s2)抓手潜航器是变化形式之一，变化特点是合并功能结构。(s2)在图5实施例中，是抓手潜航器(c4)，取消了(s1)基本原理中的机械手，吊钩设计成大开口可伸缩销柱机构，其机械作业部分的工作原理类似中国古代的挂锁，它可以自行将绳索套进销柱内侧，销柱伸出锁紧，形成一个吊环扣住钢缆绳，钢缆绳就可以拉紧并开始工作了。(c4)后面的大面积方框示意依然示意的是潜航与控制系统以及接近(触摸)仪器仪表。
149.图9中(s3)是抓手潜航器是变化形式之二，变化特点是功能结构分散布置。在潜航器小型化技术足够成熟的时候，抓手潜航器也可以设计成图9中(s3)的式样，抓手潜航器(s3)外壳设计成一个力学销柱(粗实线圆环示意)，应用在潜艇设置顶部吊环这样的状态。抓手潜航器s3可以承担起吊拖曳的受力，销柱内部安装的是潜航系统及其它附件，该潜航器外观小巧简单，可以用于套入吊环起吊设备，例如环形吊环、三角形吊环等，从宽边套入，并上行到三角吊环的顶端受力。(s3)自身的体型小、外部结构简单、运动简单，海洋中的动作简单可靠，但是由此其保险机构可能会分散设计到吊环那一边(也就是潜艇那一侧)，如图中吊环后边的可伸缩保险杠是安装在潜艇上的(细实线部分都潜艇上的构件)。
150.图9中(s4)是抓手潜航器变化形式之三，变化特点是复合其它功能，例如形成充电抓手潜航器。(s4)在图6中就是序号(d8)的中间部件，潜艇的充电过程，需要有机械定位、锁紧，并辅助充电桩座结合体绝缘密封。充电抓手潜航器(s4)是引导保险钢缆绳、充电电力线、潜航器电力与控制线缆的综合功能潜航器。为了对充电原理进行明细的说明，图9中对(s4)的细部结构进行了大致编号，(s4-1)方框示意的是潜航系统与控制系统，(s4-2)是机械性抓手执行部件，用于抓紧潜艇预留的抓柄，并为充电桩座(s4-3)与(s4-4)提供定位。保险钢缆绳是用于应对两舰艇在海浪潜流影响下，相对浮动或者漂移引起的受力因素而保护电缆的，设计上也可以储备在紧急状态下潜艇能够被潜艇母舰机械拖曳逃跑性能。
151.抓手潜航器是中间机构的一个类型，中间机构种类繁多，智能程度也各不相同。它们不单是有线潜航器、无线潜航器(如潜艇子舰)等这些小型的智能机器，也可能是非智能的船底机械臂、磁吸机构、导杆挡块等等。中间机构的作用，是为了潜艇与母舰的对接，在对讲、捕捉、接口对接、释放等过程中，承担感知、位置限定、姿态调节指导、表面清理、干涉位置处理、捕捉辅助、保险等等任务的。广义上来说，在某种复杂操作任务中，派遣下去的潜水
员，在潜艇母舰技术体系中，所起到的作用也都算作中间机构的作用。
152.2.潜艇母舰技术的应用特点及其实现
153.潜艇母舰的开发，就是为潜艇提供中继服务的，主要服务内容为：停靠运输、能量补给、人员与物资交流等三个方面。其服务的特点，具有离岸性、可移动性、可现场性，并具有一定的隐蔽性。从而为潜艇的出航以及海洋作业，带来前面所述一系列的优势特点。
154.2.1停靠与运输
155.2.1.2停靠，对于潜艇母舰与潜艇来说，就是他们之间位置的相对静止关系，或者说它们的运动具有零速差偕行的航行关系。图1中微型潜艇在离水艇舱(a)中就位固定、小型潜艇在可关闭式潜艇水舱(b)中定位固定、中型潜艇被潜艇母舰捕捉并稳定悬挂、大型潜艇被钢缆拴住并能够随母舰进行一致性航行，都可以称之为停靠。
156.潜艇在潜艇母舰身边的停靠，其技术实现，就是由上述对讲联络、捕捉两个技术环节来实现的。
157.停靠的实际应用状态，例如常规动力潜艇的通气管发电或者充电，就可以停靠在潜艇母舰下面进行；再例如，假如潜艇故障不能自主航行，艇母舰拖曳它迅速撤离战场。等等。这就是潜艇对于潜艇母舰的停靠关系。
158.停靠，不单纯是上列那样的应用，更重要的是，停靠是潜艇与母舰之间，实现能量补给、物资交流，这两个应用的技术基础。
159.2.1.2运输，所述运输，是停靠的一种自然延伸应用，也是一种具有综合效应的能量补给方式。当潜艇母舰对潜艇完成了对讲与捕捉两个环节之后，潜艇与母舰就构成为一个力学的独立体一起航行。
160.运输对于潜艇价值，首先是节约潜艇的航行能耗，扩大其作战半径。一般来说，传统潜艇单独出航，其能量分配为：30％的能量用于到达战场的航程，30％的能力量用于返航航程，30％的能量用于在战场海域的作业，另外预留10％的能量作为储备，用于应对意外干扰。现在假如有一艘潜艇母舰，通过装载运输、或者拖曳、充电伴行的方式，为潜艇提供出航与返航能量，那么潜艇在实际应用过程中，所能够达到的作战半径、或者在战场的作战时间，将会大幅度提高。
161.运输对于潜艇的价值，同时表现在潜艇航行的隐蔽性方面。对于分布在水下的或者空中的侦查仪器设备，在一定的分辨率范围内，潜艇与母舰往往被看作是一个观测目标。那么，潜艇被运输出航，探测器侦察到一个舰船目标公开出航，实际上它已经带领几个隐藏的目标器件离开了军港。
162.潜艇母舰对潜艇的运输功能应用，就是针对不同体型的潜艇，潜艇母舰分别通过内置装载、外置悬挂、拖曳牵引、或者伴航充电等方式，携带潜艇进行远距离的海洋航行。这其中，军港内的装载且不必说，在海洋现场，当潜艇母舰与潜艇完成了对讲和捕捉，就可以对潜艇进行运输了。
163.潜艇的运输，需要一套专门的装备，那就是运输船舱，称为潜艇母舰的潜艇舱。
164.1)离水艇舱运输，其原理示意如图2。对于微型潜水器，例如无人潜艇，潜艇母舰可以在壳体内部设置专门的船舱，微型潜水器作为母舰的一种货物，正常装载在潜艇母舰货舱内，被运输出海，并通过抓取与起吊设备，进行投放和回收。微型潜艇的舰船装在运输与投放，现实中可以常常见到，也可以看作本发明技术体系一个应用方面，本文也一并整理并
系统阐述，并基于本发明的技术特点进行改良。但是本发明不对所述离水艇舱运输应用整体以及其中没有创新的局部结构，声索专利权利。例如常规微型潜水器的投放与回收，往往在船舷外侧进行。在本发明技术体系中，为了应对敌对方的侦查设备，保持一定的光学隐蔽性，潜艇母舰设置有内置的投放口，而不再是在舰船舷外侧进行投放操作，从而减少了操作过程被普通光学仪器检测到的风险。具体实施过程，在母舰的内部开设潜水器投放回收通道(竖井(a3))，母舰上的潜艇存储舱称为“离水艇舱(a1)”。图2示意的是潜艇母舰内部的起吊投放装置，图中，微型潜水器到达潜艇母舰下部后，发出信号，潜艇母舰下部的防护门(a5)打开并形成为潜水器的导向槽口，微型潜水器停泊在这个槽口或者继续浮出水面，由捕捉释放装置(a2)抓住，吊入离水艇舱(a1)存储检修。防护门(a5)，是为了潜艇母舰自身航行的海水遮蔽结构，用以削弱潜艇母舰航行过程中，船舶兴起的波浪在船体内部涌动。防护门(a5)的内侧，也可以设置竖井分割装置，用以分隔舰船内部的自由液面，并削弱竖井内的浪涌。竖井防护的密封性要求并不严格，一般的硬密封就可以了。
165.离水艇舱运输，有一些需要注意的地方：1)防护门(a5)，防护门是竖井(a3)末端的门端盖，密封要求不严，但是具有两个作用，关闭时是防护门，打开时是微型潜艇的指引机构，也是微型潜艇的进入合适位置的导向机构。微型潜艇的捕捞，可以采用行车式起吊方式、也可以采用斗式提升机方式。前者在舱内运转范围大，后者可以同步回收或者投放微型潜艇，效率高。所有技术都可以引用仓库的传统技术。由于船舶是运动的，起重式捕捉方式过程中，吊绳等柔性装置，将会随着舰船而摆动，所以在竖井中设置平衡导向(a4)，图中示意的平衡导向(a4)利用竖井四壁导向，保证吊绳末端处于有效位置。同时起吊装置正常就定位在竖井之中，进一步分割与削弱竖井内的浪涌。
166.2)可关闭式潜艇水舱运输，图3、图4是其两种常用实施例的原理示意。对于小型潜艇，一般也采取内置装载方式运输，不过，由于其体型已经足够大，不太可能提供船舱型的货仓，所以设置潜艇舱是浸没在水线以下的。为了尽可能不改变母舰水下结构的流线形态，一般在其出入口，设置防护门(b2)，该舱(b1)称为可关闭式潜艇水舱。根据潜艇母舰与潜艇的体型对比，可关闭式潜艇水舱(b1)，一般可以设置1到6个潜艇泊位。潜艇的出入口，理论上可以设置在潜艇母舰的水线以下的母舰舰船的底部或者侧面位置，为潜艇水舱设置进出舱门。这个舱门相对于潜艇又可以分为侧门或者端门。侧门是指潜艇沿长度方向进入的门，其优点是潜艇进出方便，缺点是门洞面积大，密封相对困难；端门是潜艇沿航行方向进入，其优缺点正好相反。实践应用中，依据技术成熟度以及母舰强度等条件进行设置。
167.图3图显示，可关闭式潜艇水舱(b1)的出入口按照端部布置，开口向母舰的舰首端，口部设置有防护门(b2)和导引装置(b3)，防护门(b2)的内侧设置有密封门(b4)。密封门(b4)的设置，可以保证可关闭式潜艇水舱内部的水可以完全被抽干，船员可以直接到达这个潜艇水舱，对潜艇进行补给、维修等全面的操作。
168.图4图显示，可关闭式潜艇水舱(b1)的出入口设置在船舷两侧，图4同时显示潜艇水舱是一个整体的内部空腔。实践中，着眼于潜艇母舰的结构强度，可关闭式潜艇水舱(b1)也可以设计成有分割的并列单容量潜艇水舱。图3和图4中，都在潜艇水舱的出入口，设置有可折叠导引装置(b3)(图4示意的是设置在防护门(b2)的每一片门板内侧)，起到导向或者易损件的作用。小型潜艇进出可关闭式潜艇水舱(b1)的方式，第一，可采用压力管道式调节系统的动力，自主航行缓缓进出；第二，由安装在防护门上的抓手，被拖入或者推出潜艇水
舱。
169.可关闭式潜艇水舱(b1)内部设置有定位锁紧装置(b7)(托架或者提升架)、伸缩式水下接口(b6)或者水上接口、抽水机等装置。定位锁紧装置(b7)是小型潜艇进入水舱后的临时落实的架体，托架设有定位挡块以及扣紧夹具等附属机构。托架可以设计成可提升式的，用以将小型潜艇托起，使得其与母舰的内部空间在无水条件下贯通的装置。提升架可以设置成板状，可以同时具有在潜艇释放后承担挡浪板的作用(当然也可以另设如图3、图4中专门的挡浪板(b5))。伸缩式水下接口(b6)是小型潜艇内部空间与母舰内部空间贯通的通道，抽水机用以在防护门(b2)密封门(b4)关闭条件下，抽除可关闭式潜艇水舱(b1)内部的积水，或使水位处于设定深度的设施(抽水设备图中未显示)。在不设密封门(b4)的情况下，水舱水位保持需求，也并不需要防护门(b2)有严格的严密性，仅需要保证其泄漏量远小于抽水泵的流量就可以了。
170.3)敞开式潜艇水舱运输。对于中型与小型潜艇，还可以设置没有防护门的敞开式潜艇水舱，例如，当母舰为双体舰船时，两个浮体中间的区域，就可以作为敞开式潜艇水舱用。中小潜艇到达母舰下部时，可以直接慢速浮起到这个区域并进而浮出水面，然后被设置在两侧浮体上的夹紧装置锁紧进行运输与内部空间交流工作。这种实施例由于船体形态不同，并且原理容易理解，这里不出图显示。但是一般要注意，两个浮体内侧的壳体板应该是双层的，除了用于安装可收缩性夹具外，也是一种防撞缓冲结构。
171.敞开式潜艇水舱，还有另外有一种泛化性定义，就是潜艇母舰并没有设置有形的潜艇装载水舱，而是在舰船下部，设置捕捉定位装置、挂系装置、和接口定位锁紧装置等，将潜艇外置装载在潜艇的水下壳体外侧，形成外挂式转载运输。图5显示了这种布置方式的原理，这也是潜艇母舰的一般性应用原理。
172.图5中，中型潜艇0按照对讲指令，行驶到潜艇母舰1的水下设定距离(如50米)悬停，潜艇母舰缆绳式拉力器(c1)释放钢缆绳，图中显示的是抓手潜航器(c4)(图9中的(s2))引导钢缆绳，绕潜艇的断面外圆一周并扣紧，实施初步捕捉。设置在潜艇外表的简单卡具指示并限定钢缆绳的环绕位置，同时在抓手潜航器(c4)与潜艇外侧设置摄像监测仪表，监控环绕操作质量，反馈给控制方进行调整。这是一种动作复杂的操作，实际上随着实践过程的优化，抓手潜航器还可以做得更小，如图9中的(s3)，这样抓手潜航器(s3)仅需要穿过设置在潜艇上的吊环，就可以实施捕捉。前后缆绳式拉力器(c1)随后将潜艇(0)提起，并依次接触浮动支撑(c2)与定位支撑(c3)，它们的共同作用形成固定力对，使得潜艇(0)被潜艇母舰(1)牢牢地定位并锁紧。于是潜艇(0)与潜艇母舰(1)就完成外部捕捉，结合成一个类似安装部件整体，被运输航行，以及展开后续操作了。
173.敞开式潜艇水舱外置运输，在实施的最初，哪怕是捕捉结合技术尚未完善，单纯在军港船坞，利用专门设置的水下辅助设施，将潜艇(0)挂上潜艇母舰(1)，然后由其运输带往战场附近释放，也是具有足够节能价值与隐蔽性特点的应用。
174.4)牵引式运输，其原理示意如图6。对于大型潜艇，一方面潜艇目标太大，在安全深度以上容易暴露；另一方面，大型船舶相互靠近，姿态控制相对困难，容易出现碰撞等损伤事故。所以，不采用专门的船舱运输或者贴身性的外挂运输。那么，其运输方式主要是牵引式运输。图6同时显示了机械拖曳式运输，同时，也显示一并充电伴行式运输，在应用实践中，可以仅选择其中一种实施。图6中，左侧粗实线显示的是机械曳引式运输，潜艇母舰(1)
通过缆绳(d3)，拖动潜艇(0)航行；潜艇(0)自身的动力，仅需要进行姿态调节，保持必要的潜水深度；充电伴行式运输，就是潜艇母舰(1)通过电缆组(d7)(包括保险性拖动缆绳)，向潜艇(0)提供电动能量，潜艇(0)的航行由其自主驱动。这种栓系与航行辅助功能，可以保证潜艇处于安全深度(界限一般为水面30米)以下，不影响潜艇的隐蔽性，同时为潜艇的航行提供了能源动力，尤其对于常规动力潜艇来说，扩大了潜艇的作战半径，或者战场活动时间。
175.2.2能量补给
176.潜艇母舰对潜艇的能量补给服务，主要应用形式是燃料补给、电力更生(包括充电等)等。前面说了，运输也是一种广义上的能量支持，例如充电伴行方式的运输。
177.实际上，充电或者其它燃料或电力补给，更多的情况不仅是为了一致性的伴行，而是专门的能量补给。这就类似补给舰给战舰补充油料，加油机给战机加油。从战场作战的角度来看，潜艇母舰相当于潜艇的中继站，是为潜艇的独立航行作业提供能量支持的。
178.其中，油料补给是小口径接口对接的一种直接应用，电力更生可以包括电池组更换、充电等形式。
179.充电，涉及到一个极其重要的技术节点，就是水下绝缘技术。
180.所述水下绝缘充电，理论上技术方案比较多，举例来说：第1种，密封烘烤式，该方案充电接头是在水环境下连接的，接头组连接过程中，其所在腔体的密封同时完成，形成一个水密性空腔，然后设置在充电桩内部或者其安装座体的气孔通入压缩气体(空气、sf6等惰性绝缘气体)，排出腔体内的海水，再由充电桩内部的发热丝进行发热烘烤，水蒸气也由排水口或者另设的排气口，排入到潜艇内部的相应收集空间，这样，烤干后的充电接口电路就可以接通充电了；第2种，绝缘油浸没式，就是在所述水密空腔内，由充电桩的出油口注入绝缘油，排开海水、接通电路，实施充电。要注意的是在这个过程中，绝缘油是循环流动的，以带走充电过程的热量以及逸气；第3种是高弹性材料包覆式，材料是固态或者胶体状态，其电学性能是绝缘体(如绝缘胶)、力学性质类似非牛顿液体，加上类似轮胎气门芯相关原理设计的包覆结构，密封体可以被刺开而不能被压开，充电桩组件一直被包覆，只有相互被刺穿后露出接触面相互接触，整个过程没有海水；第4种是电磁感应式，充电桩组件相互靠近而并不暴露，类似由初级线圈电路为次级线圈电路产生感生电流。例如，通过磁力驱动，由充电源的动能驱动受电源的发电机进行发电，实现电能的无线传输，等等。当然，现有的成熟技术也可以援引应用。所有这些技术方案，必须经过实验试验，具有设施小型化、配置简单性、操作快捷性、过程稳定，以及适应充电电压等技术参数要求，才可以被实施。
181.图10示意显示了图9充电抓手潜航充电部分的工作原理。图10显示的是密封烘烤式充电原理。图中假定的是单柱充电桩/座的充电过程，左侧为接口桩与接口座分离状态，右侧为接口桩与接口座对接状态。充电桩(s4-3)设置在于潜艇母舰的充电抓手潜航器(粗实线显示的结构)一侧，是一种可伸缩式结构，本实施例在充电桩(s4-3)内部设置有发热元件；充电座(s4-4)设置于潜艇(细实线显示的结构)一侧，本实施例在充电座(s4-4)设置有排水排气管道，以及可伸缩密封板，用以保护非充电状态下不要有异物侵入。左图为它们尚未结合的状态，此时充电桩(s4-3)收缩在充电抓手潜航器的内部，充电座(s4-4)的端口由可伸缩底板密封。右侧显示它们已经结合充电的状态，此时充电桩(s4-3)将充电座的端口密封，充电座(s4-4)下部的管道向充电座(s4-4)充入压缩气体，排出里面的积水；然后，充
电桩内部的发热丝开始发热，将内部环境烘烤干燥；最后，分别合上充电桩(s4-3))与充电座(s4-4)的电力开关，实施充电。充电期间压缩气体可以一直保持流动，用以持续保持干燥绝缘环境，并带走充电过程中的热量与有害逸气，排入到潜艇内部的相应收集空间，或者处理后循环使用，并可最终排出潜艇。图中，充电桩(s4-3)与充电座(s4-4)也可根据有效性可靠性便利性原则，在充电抓手潜航器与潜艇之间，互换位置进行设置。
182.2.3物资交流
183.潜艇母舰对潜艇的中继服务，一个重要的方面，就是物资交流。潜艇的发展过程中，在增加潜艇续航能力方面，人们进行过卓有成效的努力和探索，包括核潜艇的开发以及常规动力航母aip技术的开发，等等，都有效地增加了潜艇的作战半径和自持力。但是，潜艇的消耗性物资如油料、食物、生命保障流体(淡水、空气)交换、人员的换防等等，自持力的另一类影响因素，尚未见到良好的克服方案。本发明潜艇母舰，对这一方面提供了一种较为良好的技术平台。
184.物资交流的首要条件，就是相关物资所在空间，应该能够实现与外部的贯通。所以，空间贯通就是其技术本质。
185.2.3.1所述物资交流，最直接的是小口径物资交流。就是油料、淡水、生活空气等流体类物资的交换。其基本原理与水面舰船的油料补给相类似，就是潜艇设置必要的小型开关端口，潜艇母舰设置相应的输送管道，通过压力设备，将流体在潜艇母舰与潜艇之间进行抽取与灌入。但是水下的接口对接与舰船甲板面人工辅助操作有很大的不同，所述对接过程，其接口潜航器与充电潜航器相类似，设有潜航系统、对讲抓手系统、辅助装置、带单向阀管接头装置等等，管线包含输送软管、电缆组、保险钢缆绳等等，接口装置相对简单，与飞机加油原理相类似，不单独绘图示意。但是，其应用环境、条件、装置的复杂度会有很大的不同，所以设置与抓手潜航器相类似的接口机器人。其中，有两个关键点，一个是接口密封，需要确保泵入的介质不能够参杂有海水；另一个是剩余介质的回抽，在超过30米深度的长管道中，剩余的油料等介质，必须无泄漏被母舰抽回，单向阀门是其中一个关键元件。
186.2.3.2所述物资交流，第二种应用，就是潜艇的非避水舱物资交流。例如，武器弹药类物资补给，对于潜艇的战斗力保持，极具推广价值。其基本原理就是武器库相关设备进行模块化设计，按照潜艇子舰技术原理，进行补给与更新。潜艇的武器类物资有两个特点：一个作为武器弹药类物资，其本身具有极大的危险性，其运输存储中的操作不当可能造成弹药失效或者爆发；另一个潜艇的武器发射井空间，是可以对水开放的。这种物资交流，最根本的是在潜艇本身进行探索，就是对部分有条件改变设计制式的武器库，实施进行模块化设计，武器弹药整体嵌装。在这个基础上，武器物资的交换，仅需要对武器模块，进行整体替换。武器替换后，发射井等类空间口部门盖关闭，抽除其中的海水，实现无水的干态保存。
187.2.3.3所述物资交流，更重要的方面，是潜艇避水舱人员物资交流。潜艇耐压壳体内的物资交换，主要是指人员的交流，当然也包括人员相关的如食品、小型器件、小型工具等等。这个交流过程，在前面已经分散提到。其技术核心，是潜艇母舰接口装置与潜艇接口装置的，稳定、可靠、密封对接，实现内部空间的相互贯通。通过物资交流，实现潜艇人员工作生活消耗品的补给，保持潜艇的有效战斗力；通过人员交流实现潜艇的人员与母舰的人员换岗，或者由潜艇母舰带回军港，在潜艇不必返回军港的情况下，实现人员换防。
188.对于微型小型潜艇，实际上是将接口提升到水面以上，直接打开交换；对于不可提
升的小型潜艇及其以上规格的潜艇，设置有水下接口，进行内部空间贯通，实现交换。本实施例提供了一种贯通方案，如图8，就是设置中间舱和四道门相关机构，保证对接的稳定、密封、可靠。
189.图8是双筒式接口贯通装置，也同时显示物资交流的基本过程原理。人员与物资首先从潜艇母舰通过安装在转运竖井(c57)中的转运轿厢(c58)，转运到潜艇母舰接口舱(c53)。在潜艇母舰接口舱(c53)以嵌入的方式伸入潜艇接口舱(c62)内部，并同时抽除双筒体之间的积水，检查动态门密封(c68)密封情况；在母舰接口舱(c53)与潜艇接口舱(c62)完成对接后，分别打开(c53)、(c62)以及潜艇中间舱(c64)的密封门，人员物资转移到中间舱(c64)；然后依次关闭(c53)、(c62)、(c64)的密封门(c54)、(c63)等，就可以打开中间舱向向潜艇内舱的保险门(c65)，人员物资转移到潜艇的内舱，并关闭保险门(c65)。这种个过程，就完成一个批次的人员物资的交流。
190.本发明潜艇母舰技术，是一套潜艇与母舰的捕捉与对接技术，由此衍生的实体与应用，多种多样。本技术文件详细介绍了这套技术对潜艇的运输与中继服务方面的应用。所述应用的特点，具有离岸的、可移动的、现场性专门面向潜艇的功能与性能，具体过程是提供对讲、接近、捕捉、定位锁紧、内部空间贯通、内容物交流、接口闭合、释放等操作与装备设置上的技术特点的全部或者一部分，具有停靠、能量补给、物资交流的应用特点全部或者一部分。
191.尤其大型核潜艇，可以开发成坐滩式潜艇母舰，采取无人照料方式，分散部署在海洋的航行节点或者战略节点，进行表面锈蚀等伪装，在一定的设计寿命期内长期存在。由此，至少可以为本方过往的潜艇、甚至水面舰船等提供能量补给等服务。
192.附图说明。本发明所衍生的潜艇母舰技术实体，根据不同的任务、应用场景、功能设置，具体结构与形态多种多样，形成为一个应用技术体系，不同的应用的最优配置不同，硬件性质的机构可以适应性选用机械技术中的任意公共的机械技术(或者购买适应的其它专利技术)，形成最优化的军事装备实践工程体系。本发明说明书与附图主要用于示意技术原理的。为了显示清晰，图中有大量的省略与变形，强调原理显示的合理性，并不对专利技术开发实施过程中细节的实际设计形态制式进行限定。例如，图中所有往复运动、膨胀、锁紧等，都采用压力缸的方式显示，都是为了运动原理直观显示。实际设计中，完全可以根据需要，改换成齿轮副、螺纹副、机动液动电动连杆副等技术适应性更合理的传动机构。本说申请文件也有意识举例显示了基本技术原理在实际设计中的部分变化式样，例如抓手潜航器的变化。总体上，潜艇母舰的技术整体与实施细节，只要符合本发明的技术原理、技术特点、应用特点，均属于本发明的保护范围。
193.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的原理或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
194.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员
可以理解的其它实施方式。

技术特征：
1.一种舰船的对接技术方法，其技术特征是：通过特定的技术方法与捕捉对接装置，使得两艘舰船目标，能够在海洋现场，缓慢靠近并逐步完成状态的相互约束，实现安全的对接与分离。2.根据权利要求1所述的技术方法，其技术特征是：所述的技术方法，包括对接相关的两艘舰船，能够相互对讲联络，并在水下安全完成相互接近、捕捉、释放等技术过程。3.根据权利要求1所述的技术方法，其技术特征是：所述的技术方法，包括对接相关的两艘舰船，能够相互对讲联络，并在水下安全完成相互接近、捕捉、接口对接(内部空间贯通)、接口闭合、释放等技术过程。4.一种潜艇的出航方式，其技术特点是：开发一类舰船，通过所述的水下对接装置与技术，使得潜艇能够被所述舰船进行海上的水下运输，并在设定的运输距离后释放潜艇，各自分开作业。5.一种潜艇的现场中继服务方式，其技术特点是：开发一类舰船，通过所述的水下对接与接口装置与技术，使得所述舰船能够前往或者在海洋现场，为潜艇提供水下的、离岸性、可移动性、现场性的补给、人员换岗，或者其他中继性服务。6.根据权利要求1所述的技术方法，实际开发出来的开发一类舰船实体，其技术特征是：其结构与功能配置，满足所述技术方法的要求。所述结构与功能配置，至少包括对接装置(捕捉装置)；或者在有所述对接装置的基础上，并同时包括潜艇舱装置、贯通接口装置中的任何一种或全部两种。能够实现潜艇母舰为潜艇提供停靠、运输、能源物资交流功能中的任何一种或者多种的任意组合。7.一种双筒体式接口贯通方法与实体，其技术特征是：相互贯通的两个实体，其贯通的关键环节，分为两个步骤进行：首先是贯通接口装置的嵌入与叠合，实现双筒体结构，进行整体密封(称为动态门密封)，这个嵌入并密封的过程称为嵌入式接口对接；然后在这个重合的空间构架之下，内部空间相互贯通。所述贯通方法，称为双筒体式接口贯通。8.一种水下充电方式与实体，其技术特征是：充电装置在一个封闭空间或者相互形成一个封闭的空间，在这个密封空间内，通过充入流动的绝缘介质，并根据需要辅以烘烤等强化绝缘措施，保证充电装置在水下充电的稳定实施。称为密封烘烤式充电。9.一种压力管道式姿态调节方法在潜艇上的应用，其技术特征是：在潜艇上(或者潜水器)上，设置一套以管道泵为动力的压力管道装置，并在潜艇(作为三维立体抽象为空间六面体)的前后左右上的的六面各设置n个吐纳口(n为最小为2的自然数)，通过调节各个面上的各吐纳口的吸排状态，形成受力或者力偶效应，可以控制潜艇的空间六个自由度上的运动方式切换，从而实现潜艇姿态调节。10.一种潜艇子舰在潜艇母舰技术中应用，其技术特征是：开发一类可独立航行的航行器，在正常航行状态，所述航行器可以通过安装、搭载、连接、或耦合的方式，由潜艇或者潜艇母舰携带航行，并获得管理与能量支持。在潜艇与潜艇母舰对接过程中，又能够离开潜艇或者母舰，独立航行，作为中间装置，为潜艇与母舰的对接与物资交流的任意环节，提供相应的辅助功能，或者中间性主干功能。

技术总结
本发明公开了一种潜艇的中继站方法与设备，具体是开发一类舰船，所述舰船设置有必要的对接装置、接口装置、潜艇舱装置等专有部件，通过一套特定的操作技术方案，并辅以必要的中间装置与姿态调节技术方法，使得被服务的潜艇，能够被所述舰船安全捕捉、有效对接，从而实现所述舰船对潜艇的航行辅助(即运输)、能量补给、人员物资交流等，辅助性与中继性服务。由此，可以有效提高潜艇的续航能力与自持力，扩大潜艇的作战半径，保持潜艇的战斗力，为潜艇的海洋航行任务提供更多的隐蔽方式。的海洋航行任务提供更多的隐蔽方式。的海洋航行任务提供更多的隐蔽方式。


技术研发人员：姚宏威
受保护的技术使用者：姚宏威
技术研发日：2020.12.17
技术公布日：2023/5/23