具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本说明书实施例提供一种舰载处置发射载荷的近距投放方法，用于实现特定用途的垂直发射载荷的快速近距投放。

图1是实施例提供的舰载垂直发射载荷的结构示意图。如图1所示，本实施例中的载荷11包括一横向推力装置12；横向推力装置12为一反冲喷射装置，其喷口垂直于载荷11的竖向延伸方向(也就是说，在载荷11竖直设置的情况下，反冲喷射装置的喷口沿沿着水平方向设置)。横向推力装置12工作时，其可以在水平方向向载荷11方向施加推力。本实施例中，并不限定横向推理装置中喷口数量和喷口位置，只要横向推力装置12能够向载荷11施加使载荷11平动的推力即可。

图2是实施例提供的舰载垂直发射载荷的近距投放方法流程图。如图2所示，本实施例提供的近距投放方法包括步骤S101-S102。

S101：使所述载荷以垂直发射的方式离开垂直发射筒。

步骤S101中，载荷可以采用冷发射的方式离开发射筒，也可以采用热发射的方式离开垂直发射筒，本实施例并不做特别地限定。

在采用冷发射方式发射的情况下，垂直发射系统产生高温高压气体从底部填充至发射筒内，发射筒内开始增压使得压力作用在载荷的底部；当发射筒内压力产生的作用力大于载荷重力时，载荷在竖直方向逐渐加速，并以一定的速度离开垂直发射筒。

在采用热发射方式发射的情况下，载荷下端(也就是尾端)的助推发动机点火克服载荷的重力，使得载荷离开垂直发射筒。

考虑到实际应用中，载荷在离开垂直发射筒后获得足够的初始速度即可以保证载荷有足够的滞空时间，采用冷发射方式可以保证载荷获得前述足够的初始速度，并可以简化载荷的设计复杂度，因此本实施例具体应用中优选采用冷发射的方式发射载荷。

S102：在载荷离开垂直发射筒后，启动横向推力装置而使得载荷获得水平速度而向投放区域移动。

在载荷离开垂直发射筒后，垂直发射筒不会在横向限制载荷。此时，启动横向推力装置后，横向推力装置中的反冲喷口喷出射流，使得载荷获得推力，此推力使得载荷获得水平方向的加速度。因为获得水平方向的加速度，则载荷获得水平运动速度。可以想到，此时载荷在重力和推力共同作用下，向投放区域(也就是远离舰艇的区域)移动。

可以想到，采用前述的垂直发射载荷的近距投放方法，再载荷在离开垂直发射筒并不再向其施加上升推力的情况下，载荷的滞空时间确定；在确定横向推力装置相对于载荷离开垂直发射筒后的启动时机，并且横向推力装置的推力特性已知的情况下，则可以确定出载荷最终投放区域。

反向考虑，在载荷的近距投放区域指标已定的情况下，则可以根据此指标设计载荷在垂直发射筒中受到的推力特性和横向推力装置的推力特性，使得载荷能够投放至近距投放区域。

对步骤S101-S102中方法再分析，横向推力装置启动而使得载荷向横向运动过程中，横向推力装置使得载荷能够直接朝向近地投放区域移动，无需如现有技术中使载荷采用大过载快速机动的方法实现运动方向调转而投放至近地区域，因此施加在载荷上的横向加速度可以设置地较小载荷无需设置技术性指标苛刻的姿态调整装置；因为载荷受到的横向加速度较小，而无需如现有技术承受较大的机动过载，所以载荷中其他器件的受力性指标也可以相对地降低。

另外，因为横向推力装置直接使得载荷向近地投放区域移动，所以在保证载荷横向运动情况下，载荷可以快速地达到近地投放区域；相对于现有的载荷近距投放方法，本实施例提供的投放方法降低了载荷到达近地投放区域的响应时间，提高了载荷携带装载物的投放部署速度。

图3是实施例提供的载荷发射后的轨迹示意图。如图3所示，载荷在发射阶段其为竖直方向运动；而在横向推力装置启动后，载荷以类似抛物线轨迹运动。

以下基于一些确定性的工作性能要求指标，对横向推力装置的具体性设计指标做介绍。假设确定的工作性能指标包括t_横向和L_近距，其中t_横向为载荷从横向推力装置启动到载荷达到近地投放区域的时间，L_近距表示近地投放区域到舰艇的距离。

假设横向推力装置稳定工作，采用公式以及 可以确定横向推力装置达成性能指标的最小推力为

根据载荷可以承受的最大横向过载可以确定F_横向(Max)＝n_限制×m_载荷×g，其中n_限制表示舰载垂直发射载荷可承受的最大法向过载值，g表示重力加速度值，则F_横向(Min)≤F_{横向(设计)}≤F_横向(Max)。

具体应用中，横向推力装置多为火箭发动机等高功质比的动力装置。而火箭发动机在高温时产生横向喷射的高温火焰，横向高温火焰可能对舰艇的上层建筑产生破坏性，因此实际应用中反冲推力装置的点火时机受到载荷投放方向、舰艇上层建筑的限制。

如果载荷需要投放至垂直于舰艇龙骨的侧向，因为舰艇结构设计特性，在垂直于舰艇龙骨方向上并没有上层建筑，反冲推力装置产生的火焰并不会对舰艇上层建筑产生影响，则此时反冲推力装置可以在离开垂直发射筒后即启动。

如果载荷需要投放至舰艇的侧前方或侧后方区域，在情况下，为了保护避免舰艇上层建筑被反冲推力装置产生影响，载荷在离开垂直发射筒并且上升至安全高度后，再启动横向推力装置。具体应用中，根据载荷部署的位置，安全高度可以是舰艇的桅杆高度、舰桥高度或者炉舱散热器的高度。

以下对在具有安全高度条件限制下，使得载荷能够满足前文提及的工作性能要求指标，需要使得载荷在离开发射筒的速度特性做分析。通过场景分析可知，，载荷至少运动至安全高度h_安全处才能保证横向推力装置点火的安全性。则根据受力分析，则为了使得载荷上升至安全高度，其从垂直发射筒上发射获得的要求速度为

另外实际应用中，为了能够使得载荷能够在到达投放区域时能够处在与舰艇大体相近的水平高度，同时保证载荷在到达投放区域后竖直方向速度不会过大，还需要限定载荷在从垂直发射筒发射后能够达到的最大高度h_max，根据受力分析

因此，可以得到如此，根据前述的v_出筒的限制条件，则可以确定垂直发射阶段作用在载荷上的推动力特性。

实际应用中，需要综合载荷在竖直方向的动力特性和水平方向受力移动特性，使得载荷能够被投放至设定的投放区域。本实施例一个具体应用中，载荷在水平方向的受力特性采用特定型号，其受到的推力确定因此，可以采用步骤S201-S203确定冷发射装置的工作特性。

S201：确定投放区域相对于舰艇的距离。

S202：根据距离和横向推力装置的推力确定载荷离开发垂直发射筒的初始速度。

步骤S202中，根据距离和横向推力装置的推力，可以确定载荷从横向动力装置启动到载荷运动至投放区域的时间t_横向；为了使得载荷能够移动至投放区域，在t_横向内，载荷应当处于滞空状态。根据载荷在离开发射筒的初始速度越大，其滞空时间越大可知，根据前述需要的滞空时间t_横向可以确定载荷离开垂直发射筒的最小初始速度，在大于最小初始速度的范围内，即可以选定一个合理的初始速度。

S203：根据初始速度和载荷的重量确定垂直发射筒内冷发射装置的个工作特性。

以下，就一种特殊约束下冷发射装置的工作特性做分析，特殊约束为横向推力装置在载荷上升到最高高度时启动，并且载荷到达投放区域时其水平高度与离开垂直发射筒时的高度一致，此时a_横向已经确定。

根据可以确定因为横向推力装置在载荷竖向速度为0时启动，则可以确定载荷到达投放区域时的速度与其出筒速度大小相同，方向相反，则根据v_出筒则可以确定垂直发射筒内冷发射装置的工作特性，使得载体在离开垂直发射筒时达到v_出筒。

当然，在步骤S201-S203执行过程中，还可能需要考虑安全高度h_安全，以及载荷可能在竖向速度并未降低至0时即启动，此时可以增加相应的约束条件而求得对应的v_出筒；另外实际应用中，还可以综合考虑各种约束条件确定横向推力装置的推力特性，载荷离开垂直发射筒的速度v_出筒，以使得载荷从发射开始，经过合理地最短时间达到投放区域。

在本实施例具体应用中，由于受到实际战场环境、冷发射装置工作特性影响，载荷采用前文计算得到的控制量发射后，其v_出筒并没有达到理论计算值，在此情况下载荷可能无法移动至预设的投放区域。为了解决此问题，本实施例中的载荷底部还可以设置一竖向推力装置。在步骤S102启动横向推力装置载荷获得水平方向速度，而向投放区域移动过程中，可以执行步骤S301-S303，以保证载荷最终能够到达投放区域。。

S301：确定载荷的当前高度。

本实施例，载荷中可以设置高度计，用于测量载荷的海拔高度，并根据海拔高度确定载荷相对于水面的当前高度。在其他实施例中，也可以采用舰艇光学监控的方式，根据光学信号计算确定载荷的当前高度。

S302：根据当前高度、投放区域距离当前位置的水平距离、载荷的横向速度状态、横向推力装置施加在载荷上的横向推力确定载荷是否可飞行至投放区域。

若步骤S302确定载荷无法飞行至投放区域，执行步骤S303。

步骤S302根据当前高度，投放区域距离当前位置的水平距离，载荷的横向速度状态，横向推力装置施加在载荷上的横向推力，对载荷未来的运行轨迹做推算，以确定载荷是否可以飞行至投放区域。在执行这一过程中，假设横向推力装置一直正常工作。如果载荷无法飞行至投放区域距离，则可以确定载荷高度过低，未来载荷的滞空时间不能满足需求。

S303：控制竖向推力装置向载荷施加竖向推力。

控制推力装置向载荷施加的竖向推力根据当前高度，投放区域距离当前位置的水平距离，载荷的横向速度状态，横向推力装置施加在载荷上的横向推力确定。

可以想到，在竖向推力装置施加竖向推力的情况下，竖向推力可以克服至少部分载荷受到的重力作用，继而减小载荷在竖向方向的加速度，继而提高载荷滞空时间；而通过提高载荷的滞空时间，则可以保证载荷在横向方向移动更大的距离，尽可能达到预设的投放区域。

实际应用中，竖向推力装置可以为各种类型的反冲推力装置；考虑实际结构设计的简便性，竖直推力装置优选为高压压缩气源等类似的推力装置。

前文提及本实施例中的横向推力装置工作时使得载荷获得水平推力；但是实际应用中，载荷在竖直发射过程中，受到舰艇晃动、竖向推力不均等影响，其在离开垂直发射筒后可能出现倾斜的问题，此时如果横向推力装置仍然向载荷施加水平推力，则水平推力可能作用在载荷上而形成转动力矩，使得载荷发生不可控地转动。另外，在载荷发射后在各种扰动的影响下，载荷也可能发生转动。载荷发生转动可能实现载载荷在投放区域的投放。

为了解决前述问题，本实施例中，载荷中还包括加速度测量装置；实际应用中，加速度测量装置可以为陀螺仪，也可以为MEMS工艺加工的三坐标加速度计。前述的投放方法还包括步骤S401-S402。

S401：根据加速度测量装置测量载荷的转动角速度。

S402：根据转动惯量调整横向推力装置的喷射角度，以避免所述载荷转动。

假设横向动力装置转轴距离载荷中心的距离为D，载荷或者发射后扰动使得载荷绕转轴转动的转动惯量为I_yy，载荷绕轴向旋转的角速度为φ，则横向动力装置绕偏转轴转动角度

本实施例中，为了实现载荷能够根据需求向舰艇各个方向投放、降低载荷中配置的横向推力装置的数量，载荷发射系统还包括转动装置，转动装置用于使得横向推力装置的喷射方向改变。

转动装置可以安装在垂直发射筒内，也可以安装在载荷上，对此本说明书并不做特别地限定。为了尽可能地减小载荷的设计难度，转动装置优选地设置在垂直发射筒内。

在设置前述转动装置的情况下，近距投放方法还包括：确定载荷的投放方向；在启动横向推力装置前，根据载荷的投放方向驱动转动装置转动，使得横向推力装置的喷口朝向为与投射方向相反的方向。

具体应用中，如果转动装置设置在垂直发射筒内，可以先驱动转动装置转动使得横向推力装置位于特定位置时，再发射载荷；如果转动装置设置在载荷上，则可以在载荷从垂直发射筒发射到横向推力装置启动前的任一时刻，使得转动装置转动而调整横向推力装置的喷口方向。

本实施例提供的近距投放方法，步骤S102可以包括步骤S1021和S1022。S1021：判断载荷是否达到投放区域。

如果载荷达到投放区域，则执行步骤S1022。

S1022：投放载荷中的装载物。

本实施例中，载荷的壳体上设置有投放装置，或者载荷壳体上设置有分离装置；当载荷到达投放区域后，投放装置或者分离装置启动，使得载荷中的装载物被投放至投放区域内的空域或者水面上。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。