水下无人系统学报

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孙凯, 党建军, 郝维敏, 蒋彬

2015, 23(1): 002-6. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.001

[摘要](954) [PDF 417KB](667)

摘要:
入水冲击问题是现代水中兵器的研究热点之一。采用商用CFD软件, 使用流体体积函数(VOF)模型并结合动网格技术, 仿真了平头回转体模型在亚音速、跨音速以及超音速状态下的入水过程, 得到了模型在不同速度下的入水阻力特性、头部直径、液体可压缩性及空气激波对入水过程的影响。仿真结果表明, 入水阻力系数峰值随着速度的增加先降低后平缓, 峰值宽度逐渐降低; 增大头部直径, 阻力系数峰值增加, 峰值宽度增加; 水的压缩性会使阻力系数峰值出现的时间延后, 数值降低; 空气激波会使接触水面时刻阻力系数降低。

基于MATLAB的鱼雷推进轴系弯曲振动涡动频率计算

赵琪, 尹韶平, 王中, 郭君

2015, 23(1): 007-13. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.002

[摘要](978) [PDF 503KB](682)

摘要:
在鱼雷转子系统中, 为避免系统发生共振, 常需要计算其涡动频率。鉴于商业有限元分析软件的输入参数有限, 且无法满足特殊情况下的计算需求, 该文根据转子系统的运动微分方程及其求解过程, 运用MATLAB软件编程来计算系统的涡动频率, 然后与ANSYS软件计算结果进行对比。结果表明, 所编写的MATLAB程序合理, 可对鱼雷推进轴系进行计算, 也可进行后续开发。

鱼雷用共形声基阵布阵方法

于一鸣, 郝保安, 冀邦杰, 李涛

2015, 23(1): 014-19. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.003

[摘要](901) [PDF 495KB](587)

摘要:
为了研究不同布阵方案的共形阵所呈现出的性能差异, 利用共形阵的基本布阵规则, 建立了3种不同阵形的共形阵。使用常规波束形成方法, 利用带障板的水听器阵元指向性计算公式和任意离散阵的指向性函数计算公式, 对建立的共形阵做了指向性函数计算。通过对其水平指向性和垂直指向性的对比分析, 表明了十字交叉环带型共形阵在主轴方向上具有优良的水平和垂直指向性, 更适用于鱼雷武器。

基于近场声全息的水下航行器噪声源定位方法

姬庆, 蒋培, 孙玉绘

2015, 23(1): 020-25. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.004

[摘要](958) [PDF 325KB](587)

摘要:
以水下航行器的噪声源定位为研究背景, 综合论述了基于空间傅里叶变换的近场声全息技术的研究现状, 重点研究了算法误差、重建稳定性和滤波方法, 分析了近场声全息技术目前仍需解决的问题, 并结合Patch近场声全息、矢量水听器等新技术给出了相应的建议, 旨在为近场声全息应用到水下噪声源定位提供依据。

基于时频分析的水声目标被动检测模型研究

严侃, 雷江涛

2015, 23(1): 026-29. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.005

[摘要](699) [PDF 516KB](416)

摘要:
为了获取复杂环境中瞬态或非平稳水声信号的特征和高检测概率, 提出了一种基于时频分析和统计模型的水声目标被动检测方法, 建立了基于短时傅里叶变换、Wigner-Ville分布和小波变换这3种时频分析方法的被动检测模型。结合实测的舰船辐射噪声数据进行目标检测与分析, 结果表明, 尽管这3种时频分析方法都能有效地将目标检测出来, 但是基于小波变换的被动检测模型的检测性能最好。

一种基于变步长盲源分离的混响消除方法

王威龙, 杨云川, 王明洲, 李金明, 赵伟, 石磊

2015, 23(1): 030-34. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.006

[摘要](1012) [PDF 532KB](535)

摘要:
针对现有抑制主动声呐混响方法计算量大, 收敛速度慢的缺点, 提出了一种使用瞬时误差来控制和修正盲源分离算法中的步长和权值迭代更新的变步长盲源分离新算法, 并采用主动声呐信号对该算法进行了仿真试验。结果表明, 该算法能够将混响和目标回波作为不同的源信号成功分离, 从而提高了回波信号的信混比与后置算法的检测性能。和传统算法相比, 变步长盲源分离算法收敛速度快、计算复杂度低, 和固定步长算法稳态误差相当, 有利于混响消除算法的工程实现。

基于Serret-Frenet坐标系的多AUV编队路径跟踪控制

赵宁宁, 徐德民, 高剑, 张秦南

2015, 23(1): 035-39. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.007

[摘要](1134) [PDF 446KB](666)

摘要:
针对多自主水下航行器(AUV)的编队路径跟踪控制问题, 提出了基于Serret-Frenet坐标系的虚拟结构编队控制方法, 分为单个AUV队形路径跟踪控制, 以及多个AUV间路径跟踪参考点的一致性协调控制两部分。首先为每个AUV定义一个沿期望路径运动的路径跟踪参考点, 并以其为原点建立Serret-Frenet坐标系描述编队跟踪误差及动态模型。通过对AUV的航向角和速度的控制, 使其跟踪并收敛于该Serret-Frenet坐标系下的期望队形位置。然后采用基于比例-积分控制的一致性算法, 调节各个参考点的路径参数变化率使其达到一致, 并以给定的期望速度沿路径运动。通过数学仿真实现了3个AUV以一定队形跟踪期望路径, 验证了该算法的有效性。

变结构控制技术在鱼雷舵机中的应用

李强, 张秦南, 李俊, 王立文

2015, 23(1): 040-43. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.008

[摘要](867) [PDF 349KB](480)

摘要:
为提高鱼雷机动性与舵机控制系统的抗干扰能力, 采用滑模变结构控制技术设计鱼雷舵机的变结构控制系统, 建立了舵机控制数学模型, 并以某型鱼雷的舵机为例进行了系统仿真。仿真结果表明, 与传统比例-积分-微分(PID)控制技术相比, 使用滑模变结构控制方法设计的控制系统响应速度快, 超调量小, 抗干扰能力强, 稳定性更好, 该方法能提升舵机控制系统的性能。

水下涡轮机系统转速闭环控制研究

罗凯, 张学雷, 王晓欣, 罗鑫

2015, 23(1): 044-48. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.009

[摘要](835) [PDF 565KB](491)

摘要:
应用于高速水下航行器的开式涡轮机系统具有耗气量低、焓降大和结构简单等特点, 但该系统对工况敏感。采用调节燃料泵泵角的闭环控制策略, 建立开式涡轮机动力系统及其泵角执行机构的数学模型, 设计合理的控制算法并研制转速闭环控制器, 首次实现了水下涡轮机的无级变速控制。半物理仿真试验结果表明, 所设计的控制器可保证系统转速在变工况下跟随指令转速, 转速调节的过渡时间不大于7 s, 最大转速偏差不大于20 r/min, 燃烧室压强超调不大于5%, 保证了系统的安全性, 可以有效地支持航行器新型制导规律的实现。

改进量子遗传算法在电机结构优化中的应用

吴凇, 陈钢

2015, 23(1): 049-54. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.010

[摘要](1158) [PDF 373KB](1133)

摘要:
针对电机电磁设计过程中结构尺寸多、约束条件复杂的特点, 以某旋转磁系统在外的永磁无刷双转电机为原型, 建立了以电机质量为优化目标, 包含10个优化变量和11个约束的数学模型, 使用引进了动态旋转角控制策略、量子交叉操作、量子变异操作的改进量子遗传算法对模型进行搜索, 获得了质量降低、约束指标满足要求的结构尺寸方案, 并比较了在不同参数下搜索效果, 可作为进一步改进算法的基础。

涡轮机转子系统弹性环刚度特性有限元仿真分析

李日朝

2015, 23(1): 055-60. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.011

[摘要](1144) [PDF 511KB](453)

摘要:
涡轮机转子系统的弹性支撑刚度是调整和控制临界转速的关键。该文采用有限元法建立了弹性环刚度计算模型, 分析了弹性环自身各个结构参数、涡动角以及装配间隙等参数对弹性环刚度的影响。通过试验测试, 验证了应用有限元法计算弹性环支撑刚度的可行性和精确性。试验结果表明, 弹性环刚度设计需主要考虑的参数为凸台数目、壁厚、宽度以及装配间隙, 为弹性环的动力学设计提供依据。

潜艇水下武器发射后海水喷流噪声数值仿真

练永庆, 郭煜, 张孝芳

2015, 23(1): 061-65. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.012

[摘要](953) [PDF 929KB](577)

摘要:
为了研究武器发射出管后的海水喷流噪声, 将发射管比拟为水下圆管, 通过发射装置水下发射过程的3D流场仿真, 获取了武器出管后发射管口海水喷流的流场特性, 在此基础上采用基于Lighthill声学类比的积分方法对水下圆管自由喷流噪声进行了计算与分析。结果表明, 喷流噪声的能量主要集中在100 Hz以下的低频范围内, 水下武器发射后的海水喷流噪声源并不是总发射噪声的主要组成。

假海试验设施复杂内流场仿真

董明阳, 王云, 段浩

2015, 23(1): 066-70. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.013

[摘要](957) [PDF 848KB](391)

摘要:
为了详细、直观、准确地描述发射过程中空气涡轮泵发射装置在假海试验设施内部流场的压力场、速度场分布, 建立了在发射试验过程中假海试验设施内流场的数学模型, 并运用Fluent的动网格技术对该模型进行了数值仿真。仿真结果显示了假海试验过程中各个阶段的压力场和速度场的分布情况, 为试验设计提供参考。依照仿真结果对试验过程中出现的一些现象做出解释。根据假海内部流场的仿真结果对流场的恢复情况进行预测, 为连续发射时间间隔的确定提供理论依据。

鱼雷测试性指标验证方法

王文斌, 霍俊龙, 王中

2015, 23(1): 071-74. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.014

[摘要](932) [PDF 184KB](550)

摘要:
随着鱼雷技术的发展, 测试性工作的重要性在鱼雷武器研制过程日渐凸显。文中给出了鱼雷机内测试预计、故障检测率和故障隔离率验证方法, 解决了测试性工程应用问题。为鱼雷研制阶段的测试性预计提供了有效方法。应用结果表明, 该方法能满足工程要求。

鱼雷测试性定量指标综合验证试验方法

邓新文

2015, 23(1): 075-80. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.01.015

[摘要](780) [PDF 231KB](476)

摘要:
在鱼雷设计定型阶段, 提出了试验现场采用模拟故障和自然故障相结合作为试验样本进行鱼雷测试性定量指标综合验证的试验方法, 明确了鱼雷测试性定量指标的概念, 论述了试验实施程序及在一定置信度下的最低可接受值检验方法和点估计的检验方法。试验结果检验了鱼雷故障检测率、故障隔离率和虚警率的指标验证方法的正确性, 为深化鱼雷武器装备的通用质量特性考核提供参考。

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