水下无人系统学报

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王志杰, 马霞, 刘艳波

2010, 18(4): 241-245. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.001

[摘要](1188) [PDF 213KB](792)

摘要:
针对以往对雷伞系统入水参数分析时, 只考虑了投雷速度、投雷姿态角以及风速, 存在对影响因素考虑不全、不深入等不足的情况, 该文建立了雷伞系统三维空间弹道数学模型, 对鱼雷的空中弹道进行了仿真计算, 并根据仿真结果分析了投雷高度及速度、姿态角、降落伞设计参数以及气象风等对雷伞系统入水参数及弹道稳定性的影响,并得出了有意义的结论, 可为空投试验及射表编制提供技术支持。

基于APDL的鱼雷壳体结构参数化建模

何惠江, 李楠

2010, 18(4): 246-248. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.002

[摘要](1545) [PDF 158KB](797)

摘要:
鱼雷壳体建模在鱼雷设计过程中是非常重要的一环。传统的鱼雷壳体建模方法仅利用CAD绘图软件通过GU I进行建模, 一旦有个别参数改变, 设计人员就必须重新建模, 严重浪费了设计资源。该文提出了一种基于ANSYS参数化设计语言( APDL) 的鱼雷壳体参数化建模方法, 只需改变几个设计参数即可使计算机重新自动进行建模, 既大量节省设计资源, 又有利于后期的鱼雷壳体优化。

模糊层次分析法在鱼雷作战效能评估中的应用

宋保维, 李楠, 毛昭勇

2010, 18(4): 249-252. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.003

[摘要](1207) [PDF 150KB](636)

摘要:
鱼雷作为一个复杂的武器系统, 中间存在的诸多模糊的、不确定因素将导致鱼雷作战效能本身也存在一定的模糊性, 传统的评估方法忽视了这一点, 从而导致评估结果存在一定的风险性。该文在多型鱼雷作战效能评估比较中引入了模糊层次分析法( FAHP), 通过该方法把复杂的模糊问题分解为各个带有模糊性的组成因素, 通过两两比较确定层次中诸因素的相对重要性, 然后通过综合判断以决定诸因素相对重要性总的顺序。分析比较可知, 该方法由于考虑了系统模糊性的影响, 得到的评估结果更具安全性和可靠性, 从而在一定程度上能够减小评估结果的风险。

iSIGHT在运载器出水弹道优化设计中的应用

袁绪龙, 王亚东, 张宇文

2010, 18(4): 253-257. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.004

[摘要](1744) [PDF 216KB](657)

摘要:
在无动力潜射导弹运载器大深度发射出水弹道设计中, 由于设计参数众多, 约束条件复杂, 手工进行时序弹道控制方案设计与调优是一件十分繁琐的工作, 需要很多的经验与技巧, 且不能保证获得最优控制方案。该文采用多学科集成优化设计软件iSIGHT对出水弹道控制方案优化设计进行了建模与研究, 不仅实现了设计过程的自动化, 提高了设计效率, 而且获得了性能优化的出水弹道控制方案, 为运载器出水弹道性能的改进设计提供参考。

基于板块元法的水下复杂目标强度预报

冯奇

2010, 18(4): 258-262. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.005

[摘要](1494) [PDF 351KB](673)

摘要:
近场高频照射情况下, 水下复杂目标声反射强调各个部位、细节对声纳照射的综合作用。对此, 引入了声纳目标计算的板块元法, 通过3DSMAX软件将任意形状复杂目标表面划分为无数小曲面, 由板块元近似小曲面, 借助K irchhoff声散射理论完成对水下复杂目标目标强度的计算。该方法克服了声学亮点模型因忽略目标几何结构影响而过于粗糙,以及数值积分方法无法计算非标准几何体目标强度值的缺陷。数值计算及试验结果均验证了该方法的有效性。

垂直线列阵结构对PTRM阵处理空间增益的影响

刘家亮, 王海燕, 姜喆, 张颖峰

2010, 18(4): 263-267. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.006

[摘要](1340) [PDF 235KB](650)

摘要:
水声信道多径的复杂性使得被动时间反转镜( PTRM )技术成为一大研究热点。该文推导了多阵元PTRM 原理表达式, 在此基础上给出了PTRM 阵处理获得空间增益的机理, 首次从理论上分析了垂直线列阵结构对PTRM 阵处理空间增益的影响, 并通过计算机仿真验证了理论分析, 结果表明, PTRM 阵处理空间增益随着阵元数目的增加而得到提高;当阵元间距足够大时(大于半个波长, 使噪声不相关), 阵元间距对PTRM 阵处理的空间增益没有明显影响, 此时影响到通信质量的主要是信噪比。

航速对舰船气泡尾流几何特性的影响

田雪冰, 顾建农, 张志宏, 王冲

2010, 18(4): 268-271. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.007

[摘要](1490) [PDF 207KB](627)

摘要:
为了了解航速对舰船气泡尾流几何特性的影响, 探索不同尺度的气泡在尾流中的作用规律, 为气泡尾流的声探测以及鱼雷的尾流自导提供理论依据, 该文采用抛物化的雷诺平均纳维斯托克斯(PRaNS)方程、气泡输运方程及k-ε 两方程湍流模式, 对2类典型船型的远场气泡尾流场进行了建模与分析, 数值估算了舰船尾流中气泡数密度的分布特征,比较了不同航速下气泡尾流几何特性的差异, 并与实测结果进行了比较, 二者吻合得较好。计算结果表明, 航速对气泡尾流的几何分布形状影响不大, 但对尾流中气泡浓度的大小影响明显。航速越大, 相同尾龄时的气泡数密度也越大, 尾流特征越明显; 在尾流不同尺度的气泡中, 半径10 μm 的气泡尾流浮升角最大; 半径52 μm的气泡尾流浮升角最小, 半径30~ 50 μm 的气泡存活时间最长, 所以对气泡尾流的探测应以半径30~ 50 μm的气泡为主。

提高弹道准确性的尾流自导设计

刘丽丽, 苏绍璟, 黄芝平, 刘纯武

2010, 18(4): 272-276. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.008

[摘要](1257) [PDF 223KB](703)

摘要:
为了提高鱼雷尾流导引弹道的准确性, 该文对尾流自导设计中的3个关键问题进行了理论分析。首先, 提出了一种累计比较法用以形成尾流检测标志, 克服了尾流边缘随机变化导致的尾流检测标志不准确; 其次, 利用鱼雷进出尾流时刻的坐标值对尾流导引中的尾流走向和尾流宽度进行了计算, 使鱼雷入尾流后尽可能的沿尾流走向航行, 形成双波束导引, 较传统方法计算更加简单有效; 最后, 介绍了尾流中断层对鱼雷弹道的影响以及克服鱼雷在尾流断层中错误导引的方法。分析结果表明, 该方法可以有效提高弹道导引的准确性。

洋流影响下基于单领航者的多AUV协同导航

李闻白, 刘明雍, 高俊钗, 裴譞

2010, 18(4): 277-281. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.009

[摘要](1804) [PDF 327KB](682)

摘要:
自主水下航行器(AUV)的协同导航是海洋工程研究中的重要问题, 洋流估计是其中的主要难点之一。该文基于"未知定常"的洋流特性假设, 结合单通信和导航辅助AUV(CNA) 领航的协同定位原理, 建立了洋流干扰下多AUV协同导航的定位转移损失函数。利用损失函数极小化方法给出了协同导航的定位最优估计准则, 借助该准则得到了洋流误差估计和协同导航算法, 实现了对AUV较为实时精确的定位。仿真结果表明, 该算法能够较好地解决定常洋流作用下的多AUV协同导航问题, 且定位精度较高, 实时性好。研究成果有望为多AUV 系统总体设计、导航路径规划及跟踪等方面提供理论基础和研究手段。

一种新的捷联惯导系统对准方法

王岩, 王立文

2010, 18(4): 282-286. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.010

[摘要](1815) [PDF 196KB](812)

摘要:
针对舰载鱼雷捷联惯导系统的初始对准问题, 提出了一种新的动基座快速传递对准方案——“贯序”传递对准方案。该方案采用“先角速度匹配, 后速度+姿态匹配”的方法, 在基座角运动不明显时, 使失准角快速收敛。运用卡尔曼滤波算法, 对这一传递对准方法与速度+姿态传递对准方案进行了仿真比较, 研究结果表明, “贯序”传递对准方案具有更快的估计收敛速度, 适用性更强。

水下航行器INS/GPS/DVL组合导航方法

王小峰

2010, 18(4): 287-290. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.011

[摘要](1571) [PDF 171KB](644)

摘要:
针对自主水下航行器( AUV ) 受水下环境的局限难以提高导航性能的问题, 提出了一种融合多传感器信息的INS /GPS /DVL组合导航方案, 利用分散化滤波中的联邦Kalman滤波来实现AUV组合导航方案, 通过动态信息分配系数优化了各子系统的导航信息, 增强了AUV的导航性能。仿真结果表明, 该方案充分提取了导航传感器的信息, 有效地提高了AUV的导航精度和水下定位能力。

空间摆盘机构副元素分离预测

周奇郑, 王德石, 高晟

2010, 18(4): 291-294. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.012

[摘要](1190) [PDF 257KB](687)

摘要:
从空间机构学理论出发, 抽象出摆盘机构的动力学模型, 导出了无间隙时连杆与摆盘铰接处的运动副反力及其方向变化率, 以此获得了方向变化率与运动副反力模的比值; 根据比值的绝对值变化, 给出了空间摆盘机构运动副元素的分离准则, 得到了在主轴转角处于特定位置副元素将分离的结论。研究结果为鱼雷摆盘发动机的振动与噪声控制提供参考, 并为进一步发展含间隙鱼雷摆盘机构的动力优化综合理论提供了分析方法。

燃烧器流动换热性能数值模拟

唐凌虹, 马晓励, 师海潮, 赵卫兵, 万荣华

2010, 18(4): 295-298. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.013

[摘要](1152) [PDF 387KB](668)

摘要:
针对燃烧器内壳体壁面在高温燃气作用下产生变形、裂纹、皱曲和局部过热等故障, 该文采用FLUENT 软件对燃烧器的流动换热特性进行了数值计算, 建立了燃烧器流动换热的物理模型, 分析了高温燃气的压力、温度及速度分布、燃烧器内壳体内外壁面的温度分布、冷却水侧的温度分布和压力损失, 旨在为燃烧器研发、设计及优化提供理论依据。数值计算结果表明, 燃烧器喷管流通面积的减小使燃气的流速急剧增大, 对燃烧器球形底部形成强烈冲击, 导致燃烧器底部传热恶化, 冷却效果不好, 出现局部高温; 冷却通道内冷却水最高温度小于冷却水压力对应的饱和水温度, 冷却水不会发生沸腾; 冷却水通道的沿程压降主要损失在螺旋通道内。

超空泡水下航行器尾喷温度对空泡形态的影响

党建军, 陈伟华, 刘建钊

2010, 18(4): 299-302. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.014

[摘要](1699) [PDF 599KB](670)

摘要:
为了满足超空泡水下航行体稳定航行的流体动力条件,在航行体上闭合的空泡必须具有特定的形态,形成必要的流体动力布局,来平衡航行体自身的重力以及所受的力矩。该文采用计算流体动力(CFD)方法对2D模型通气超空泡及尾部喷流进行一体化数值仿真研究。在模型处于零攻角时,对不同尾喷温度下的通气超空化流场进行数值分析,得出了超空泡形态随尾部喷流温度的变化规律,与试验所得规律一致,为超空泡航行体的流体动力特性与动力布局研究提供了参考。

舰艇运动对鱼雷发射入水参数影响

徐勤超, 练永庆, 王树宗

2010, 18(4): 303-307. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.015

[摘要](1545) [PDF 181KB](657)

摘要:
舰艇运动对舰载鱼雷发射有较大影响。为了分析舰载鱼雷发射的入水参数, 对舰载鱼雷发射入水参数的影响因素进行了研究, 综合考虑了舰摇、舰速、发射管转角及鱼雷发射时舰艇姿态对鱼雷入水参数的影响, 建立了鱼雷发射入水参数的数学模型, 并分别对舰艇运动发射过程与静水中发射过程进行了仿真计算。仿真结果表明, 舰艇运动下的鱼雷发射模型能更真实的反映鱼雷发射情况, 为舰载鱼雷发射的研究提供参考。

直航雷齐射命中间隔的计算与分析

夏佩伦, 刘勇, 陈志鹏

2010, 18(4): 308-311. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.016

[摘要](1579) [PDF 156KB](677)

摘要:
为了更深入地了解直航鱼雷齐射命中原理, 在潜艇鱼雷齐射攻击中鱼雷命中间隔是确保被攻击目标不从齐射鱼雷间“漏过”的重要射击参数, 该文探讨了对直航雷齐射的鱼雷命中间隔计算所涉及的有关问题, 研究了各种情况下鱼雷命中间隔的计算公式, 分析了其性质, 得出了命中间隔与提前角正切成比例等结论。另外发现了一个有趣的现象: 鱼雷按逆序发射时, 如果目标长度不大, 而目标速度较高, 且鱼雷出管时间间隔较长, 则有可能变成实质上的一种顺序发射。此外, 还通过使用MATLAB 6. 5绘制数学工具绘制方程曲线的办法来直观地展示鱼雷命中间隔计算公式的性质。

反鱼雷鱼雷拦截概率影响因素仿真分析

由大德, 徐德民

2010, 18(4): 312-315. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.017

[摘要](1578) [PDF 155KB](760)

摘要:
为研究影响反鱼雷鱼雷拦截概率的主要因素, 根据想定的反鱼雷鱼雷拦截态势建立了鱼雷弹道模型以及舰艇规避模型, 通过仿真计算, 定量分析了探测误差、自导作用距离和自导扇面角对反鱼雷鱼雷拦截概率的影响。仿真结果表明, 提高对来袭鱼雷的定位精度, 增大反鱼雷鱼雷自导作用距离和自导扇面角, 可以有效提高反鱼雷鱼雷拦截概率。

双舰齐射火箭助飞鱼雷协同攻潜研究

门金柱, 周明, 郑亚波

2010, 18(4): 316-320. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.04.018

[摘要](1527) [PDF 189KB](698)

摘要:
针对目前编队反潜的新趋势, 介绍了2艘水面舰艇组成的舰艇编队齐射火箭助飞鱼雷的3 种射击方法, 建立了采用3种方法时的射击模型和齐射射击时间间隔的计算模型, 并对3种射击方法的命中概率进行了仿真计算, 仿真结果表明, 在鱼雷发射且敌我距离在38 km 以内时, 采用3种射击方法的命中概率均达到0. 9以上; 在鱼雷射程范围内, 使用对目标提前位置射击方法的命中概率达0. 95以上; 当鱼雷发射且敌我距离分别大于46 km 和51 km 时, 分别采用目标当前位置射击和目标可能位置射击方法的命中概率都小于0. 8。该结果为提高水面舰艇编队齐射火箭助飞鱼雷对潜攻击的命中概率提供了参考。

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2010年第18卷第4期

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