水下无人系统学报

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王在铎, 王威, 张孝石

2015, 23(5): 321-325. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.001

[摘要](1402) [PDF 675KB](431)

摘要:
为进一步优化水下航行器头型设计, 通过水洞试验对不同表面特性的水下航行器模型进行了试验研究,对比分析了凹槽、凹坑和光滑头型对水下航行器流体动力的影响, 分析了不同表面特性下的自然空泡形态、空泡的周期性波动及阻力系数, 得到以下结论: 在相同空化数条件下, 光滑头型水下航行器具有更好的抗空化特性, 而凹槽和凹坑头型则更加容易产生空化并形成完整透明的局部空泡; 光滑头型形成的空泡不稳定且不易被观察到, 凹槽和凹坑头型的空泡较稳定且呈现周期性波动; 在一定速度范围内, 凹槽头型和凹坑头型具有较好的减阻效果, 当速度为12.8 m/s时, 凹槽和凹坑头型的减阻量分别达到5%和8%。该研究可为水下航行器头型的优化设计提供理论参考。

基于神经网络响应面的鱼雷总体性能参数仿真优化方法

范若楠, 曾进, 任庆生, 李斌

2015, 23(5): 326-331. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.002

[摘要](1124) [PDF 332KB](419)

摘要:
利用水声寻的仿真进行鱼雷总体性能参数优化匹配时, 需要获取大量的仿真样本数据, 为节省优化时间, 节约优化成本, 提出了一种基于神经网络响应面(NN-RSM)的鱼雷总体性能参数仿真优化方法。利用神经网络构建能够快速计算的响应面, 并通过空间映射方法获得水声仿真系统的最优解, 最后利用该方法对自导作用距离、毁伤半径等鱼雷总体性能指标进行了仿真优化。优化结果显示, 该方法不仅能够获得原问题有效的优化结果, 且优化计算时间小于普通优化方法的1/20。该方法可以进一步拓展应用到其他复杂系统多参数、多目标的仿真优化中。

多通道声呐接收机幅度相位误差补偿方案

陈发, 李永胜, 吕林夏

2015, 23(5): 332-337. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.003

[摘要](771) [PDF 607KB](433)

摘要:
多通道声呐接收机的预处理电路由于器件的不一致性, 会给后端信号处理带来幅相一致性固定偏差。通过对信号参数测量方法的研究, 受多通道雷达幅相均衡的启发, 提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)的误差补偿方案, 采用FFT测量固定偏差和输入水声信号频率, 通过复数相乘实现补偿。该方案为一附加现场可编程门阵列(FPGA)模块, 对接收机原结构没有影响。仿真结果表明, 补偿后的输出信号幅度误差小于1%, 相位误差小于1o, 且校正附加延时非常小。

声自导鱼雷搜索波束优化分析

雷鸣, 张静远, 饶喆

2015, 23(5): 338-342. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.004

[摘要](1138) [PDF 302KB](459)

摘要:
为了研究声自导鱼雷搜索波束对搜索效率的影响, 以噪声掩蔽下主动声呐方程为基础, 结合立体角计算公式, 推导出声自导鱼雷搜索波束宽度和自导作用距离的关系式。根据蛇行搜索弹道特点建立蛇行弹道下的搜索面积模型, 定量分析了不同因素对鱼雷搜索效率的影响, 确定了最佳搜索波束宽度范围在15°~25°之间, 所得结论可供声自导鱼雷基阵设计和作战使用参考。

微型水声信号采集存储系统设计与实现

尚凡, 郝东旭

2015, 23(5): 343-347. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.005

[摘要](772) [PDF 450KB](380)

摘要:
为解决试验中水声信息无法被高保真、长时间采集存储等问题, 设计了一种基于ARM微控制器和大容量通用储存卡的微型水声信号采集与存储系统, 设计中将高集成度模拟、数字芯片技术有机结合, 该采集系统硬件具有体积小巧(3×8 cm)、低功耗、参数设置灵活等优点, 方便嵌入各型小空间水声设备内部; 软件设计采用“直接存储器访问(DMA)+乒乓缓冲区”的采集模式, 确保微控制器轻载实现信号无间断、无丢点采集存储, 保证系统连续长时间工作稳定可靠。水下环境噪声测量试验验证了该系统的合理性和工作可靠性。

壳体冷凝器换热特性试验研究

韩勇军, 白超, 杨赪石, 彭博, 郭兆元, 路骏, 马为峰

2015, 23(5): 348-352. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.006

[摘要](734) [PDF 474KB](372)

摘要:
为深入研究闭式循环热动力系统壳体冷凝器的换热特性, 对采用多组螺旋矩形通道的壳体冷凝器进行了试验研究, 分析了蒸汽入口流量和温度对冷凝器换热特性的影响。试验结果表明: 多组螺旋矩形通道具有较好的强化换热效果, 换热效果随着雷诺数的增加而逐步增强, 冷凝器总平均换热量、热流密度及凝结水出口温度均随冷凝器入口蒸汽温度和蒸汽流量的升高而升高; 但总传热系数和蒸汽侧换热系数则随冷凝器入口蒸汽温度的升高而降低, 随冷凝器入口蒸汽流量的升高而升高; 并且随着入口蒸汽流量的增加, 凝结水出口温度变化并不是很大。最后在试验数据基础上, 关联得出了换热准则关联式, 可以作为壳体冷凝器的设计计算依据。

一种微型部分进气冲动式涡轮机设计方法

蒋彬, 罗凯, 高爱军, 封启玺, 伊进宝

2015, 23(5): 353-358. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.007

[摘要](1152) [PDF 529KB](494)

摘要:
为弥补水下航行器微型部分进气冲动式涡轮机的设计缺陷，通过分析微型涡轮机的损失特性提出了一种微型水下涡轮机的设计方法，运用数值方法进行了方法合理性检验及变工况特性研究，并开展了实例设计。研究结果表明，所设计涡轮机的仿真内效率与设计值误差在3%以内；大背压下涡轮机叶栅和机匣能有效抑制喷管出口气流的分离；非设计转速下工质对叶栅的冲击损失会增大；通过调节喷管个数可满足较大范围内输出功率的需求。该方法可为微型部分进气冲动式涡轮机的优化设计和试验提供参考。

无铁心盘式PMSM损耗和温度研究

王俊杰, 马恩林

2015, 23(5): 359-366. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.008

[摘要](950) [PDF 2017KB](564)

摘要:
为保证导弹舵机用无铁心盘式永磁同步电机(PMSM)安全工作, 需要充分了解其各种损耗和温度状况。首先根据导弹舵机的性能指标设计电机基本结构, 然后利用JMAG-Designer软件计算电机在负载情况下的焦耳损耗、铁损和涡流损耗, 最后对电机的温度场进行3D有限元分析。研究结果表明, 在额定功率下, 该电机的温升符合导弹舵机的性能要求。研究结果可为导弹舵机的研制和使用提供理论参考。

组合药型罩水介质中成型的数值仿真

傅磊, 王伟力, 李永胜, 姜颖资

2015, 23(5): 367-373. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.009

[摘要](956) [PDF 2007KB](414)

摘要:
为提高鱼雷战斗部对大型舰艇的毁伤能力, 提出一种环型-球缺/大锥角组合药型罩作为鱼雷串联战斗部的前级装药结构, 其结构由周向的环型药型罩与中心的球缺罩或大锥角罩组合而成。利用LS-DYNA有限元软件对组合药型罩水介质中的成型机理进行研究, 对比分析2种起爆方式下锥角及曲率半径对中心聚能罩水中成型的影响。仿真结果显示, 环型罩在水中可形成环形射流, 用于目标外壳体切割; 中心罩结构变化对环型罩射流成型影响不大, 中心截顶大锥角罩形成的杆式射流形态细长, 头部速度较高; 球缺罩形成的杆式侵彻体较为粗短, 速度梯度较小。

水中子弹群反鱼雷可行性分析

蒋文禄, 马峰, 王树山

2015, 23(5): 374-378. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.010

[摘要](1041) [PDF 388KB](374)

摘要:
受声呐探测和定位误差的限制, 传统的反鱼雷武器难以获得理想的拦截效果, 为了弥补这种误差, 提出了一种通过布撒子弹群拦截鱼雷的方法, 即将地面常用的子母弹技术应用到反鱼雷武器中, 在预估鱼雷来袭弹道上布撒带有一定纵深和面积的水中雷区拦截鱼雷。首先通过分析战斗部毁伤威力来匹配子弹分配, 然后采用蒙特卡洛仿真方法解算毁伤概率, 分析不同射击精度、射击距离、射击方位区间和子弹数量对毁伤概率的影响规律。由假设分析可知, 采用子弹群反鱼雷能够有效提高毁伤效能, 在原理上是可行的。

舰船规避对追踪段鱼雷弹道散布规律的影响

卢孟维, 马峰, 魏继锋, 王树山

2015, 23(5): 379-383. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.011

[摘要](829) [PDF 363KB](454)

摘要:
机动规避是水面舰船对鱼雷防御的基础和前提, 文中通过对处于自导追踪段的声自导鱼雷战场态势的分析, 建立了水面舰船与声自导鱼雷规避对抗的数学模型, 选取水面舰船将大舷角来袭鱼雷置于舰尾高速脱离的规避策略, 分析了在舰船规避影响下的鱼雷攻击弹道散布特性, 最后分别针对不同硬杀伤反鱼雷武器提出了决策依据, 其结果可为提高水面舰船的生存能力及反鱼雷作战决策提供参考。

水下网络中心战环境下鱼雷战术概念研究

聂卫东, 王岚, 马玲

2015, 23(5): 384-387. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.012

[摘要](764) [PDF 1188KB](728)

摘要:
信息化、网络化鱼雷是执行“水下网络中心战”的主要武器, 是未来战争中的智能鱼雷。它与传统鱼雷的根本区别在于感知和处理信息的方式与能力不同。通过文献分析, 对若干可行的水下网络中心战组网模式进行综述, 研究了在不同的组网模式下信息化、网络化鱼雷的作战方式, 为未来水下网络中心战提供技战术参考。

基于CFD的假海试验设施鱼雷接收管数值仿真

王贤明, 段浩, 王云

2015, 23(5): 388-393. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.013

[摘要](698) [PDF 1081KB](369)

摘要:
鱼雷接收管是假海试验设施的重要组成部分, 其主要作用是接收发射出管、沿导向管而来的鱼雷, 并使其减速、停止在接收管中。文中采用商用CFD软件, 使用剪切压力传输(SST) k-w模型并结合动网格技术, 仿真了在一系列参数条件下鱼雷进入接收管的运动过程。仿真中分别考虑了接收管的内半径、管长及雷速等参数, 得到了这些参数对鱼雷运动过程的影响。仿真结果表明, 鱼雷进入接收管由于受水体作用的影响, 具有明显的非线性特征。仿真结果可为接收管设计提供验证和支撑。

推拉缸式鱼雷发射装置内弹道仿真

郭煜, 李宗吉, 任蕾, 练永庆

2015, 23(5): 394-400. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2015.05.015

[摘要](1191) [PDF 458KB](356)

摘要:
为了使体积、质量相对较小的无人水下航行器(UUV)具有水下发射鱼雷的能力, 在传统水下鱼雷发射装置的基础上进行改进, 提出了一种适应UUV水下发射鱼雷的推拉缸式鱼雷发射装置方案。建立了发射装置内弹道数学模型。通过仿真计算, 得到该型发射装置主要结构参数对推拉缸式内弹道的影响规律。仿真结果表明, 该方案满足UUV水下发射鱼雷的相关技术指标, 为进一步研制开发提供参考。

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