水下无人系统学报

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张溢文, 尹韶平, 王志杰, 郭君, 张志民, 高山

2016, 24(6): 401-406. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.001

[摘要](943) [PDF 1840KB](410)

摘要:
为解决轻型鱼雷雷载设备振动环境复杂, 实测数据不足的问题, 针对鱼雷雷载电子设备振动环境开展研究。以有限元方法为基础建立了轻型鱼雷电子舱段的计算模型, 使用ANSYS Workbench进行模态分析并提取了固有频率和振型等模态数据。通过与模态试验数据对比, 验证了计算模型的正确性。随后使用模态叠加算法进行了各雷载设备振动环境预示。针对预示结果出现的隔板装配设备力学环境恶劣的问题, 提出了改进措施。与原方案对比可知, 改进方案的振动均方根数据降幅超过40%, 具有工程实用价值, 可在轻型鱼雷结构设计中推广。

泵喷推进器导管对转子声场的影响

卢丁丁, 付建

2016, 24(6): 407-411. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.002

[摘要](918) [PDF 1786KB](499)

摘要:
泵喷推进器由于导管的存在, 使其声场的产生与传播较螺旋桨有很大不同。为掌握该推进器的声学性能,指导推进器的声学优化设计, 文中结合点源模型和边界元方法完成了泵喷推进器导管内转子的声场预报, 分析了导管对转子声场的影响。对导管内转子声场而言, 其声场特性与螺旋桨有相似之处, 宽带声源级指向性呈8字形。由于导管散射效应的存在, 转子的入射声场与散射声场存在较大差异, 使得导管对径向测点处转子声场影响较大, 对轴向测点处转子声场的影响可以忽略。

一种多谐振宽带复合棒声学换能器的设计与性能分析

田丰华, 宋哲

2016, 24(6): 412-416. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.003

[摘要](2015) [PDF 1614KB](497)

摘要:
为了拓展压电声学换能器工作带宽, 提高发射性能, 减小发射起伏, 综合利用了匹配层、双激励、弯曲振动、中间质量块开槽等拓展带宽的方法, 设计了一种新型多谐振宽带复合棒声学换能器。利用有限元方法对该换能器进行了模态分析, 研究了匹配层厚度、中间质量块尺寸对其发射性能的影响。通过试验验证, 得到该换能器工作带宽12 kHz~42 kHz, 发送电压响应大于140 dB, 频带内发送电压响应起伏小于6 dB。试验测试结果与计算结果具有较好的一致性。

STAP抗混响辅助样本的选取方法

赵申东, 周田宰, 沈建森

2016, 24(6): 417-421. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.004

[摘要](1241) [PDF 1688KB](351)

摘要:
空时自适应处理(STAP)的一个关键问题是协方差矩阵的估计, 协方差矩阵的估计是依靠待检数据附近的辅助样本来完成的。要使估计精度足够高, 就要求获取足够多的独立同分布的辅助样本。文中对混响数据辅助样本的相关性、同分布特性、时间点数选择问题进行了分析, 根据水声信号的特点, 给出了有效的处理方案。通过综合考虑协方差矩阵估计精度、自适应处理运算量和降维STAP方法等因素, 给出了采用STAP方法抑制混响时辅助样本的选取方法, 为STAP抗混响的实现提供了条件。

多激励宽带复合棒换能器设计

胡负稷, 张文波, 王明洲

2016, 24(6): 422-425. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.005

[摘要](1194) [PDF 1430KB](402)

摘要:
多谐振宽带复合棒换能器因采取耦合多个振动模态的方式, 在拓宽频带方面取得了很好的效果而被广泛使用。为进一步适应水声信号技术的发展要求, 文中采用等效电路法和有限元分析法对前盖板弯曲振动的双激励源多谐振换能器性能进行了对比分析, 2种方法所得结论吻合较好。最后采用ANSYS有限元分析软件对三激励源多谐振换能器进行了研究。结果表明, 双激励多谐振换能器的带宽得到有效拓宽, 三激励源多谐振换能器在工作频带内受质量块厚度的影响较小。文中工作可为多谐振宽带换能器带宽和起伏的设计提供参考。

一种多点实时收发尺度目标模拟器的DSP实现方法

赵俊杰

2016, 24(6): 426-430. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.006

[摘要](1251) [PDF 1657KB](346)

摘要:
舶设备研究试验中心, 云南昆明, 650051)
摘要: 针对水声对抗中单收多发尺度目标模拟器模拟回波与真实潜艇回波存在着较大差异, 介绍了一种基于高级数字信号处理器(ADSP)的多点实时收发尺度目标模拟器的实现方法, 采用多点收发方式, 多通道信号并行实时检测处理, 从回波的空间特性、时频域特性等方面提高目标模拟器对水下尺度目标的模拟逼真程度。测试结果表明, 系统的最小时延一般可控制在10 ms内, 减少了时延模拟和目标强度模拟的差异, 在各亮点回波频率上更接近于真实潜艇回波。该研究可为尺度目标模拟技术的进一步优化提供参考。

鱼雷涡轮发动机转速闭环控制仿真

马良, 杨赪石, 张孝毅, 路骏, 陈刚, 韩勇军

2016, 24(6): 431-437. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.007

[摘要](1091) [PDF 486KB](873)

摘要:
为实现鱼雷的大范围变速能力, 针对热动力鱼雷某型号涡轮发动机系统的非线性和大范围换速和变深中参数变化大的问题, 通过对变燃料泵、燃烧室和发动机建模, 仿真获得了系统的非线性特性和动态特性以及不同工况下的系统参数, 制定了转速闭环控制策略, 采用变参数PID控制算法, 完成了涡轮发动机转速的闭环控制仿真。仿真结果表明, 涡轮发动机的转速闭环控制性能良好。

水下航行器闭式循环动力系统动态仿真

白杰, 党建军, 罗凯, 李代金

2016, 24(6): 438-443. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.008

[摘要](1191) [PDF 1664KB](527)

摘要:
为研制高能量密度无人水下航行器(UUV)动力系统, 对以Li/SF6为热源的闭式循环动力系统开展研究。基于质量守恒和能量守恒方程, 将蒸发器及冷凝器进行分区, 建立了移动边界数学模型, 建立了涡轮机的稳态模型以及集液器的动态模型, 形成了系统的动态模型。通过仿真计算, 获得了系统工质流量阶跃变化条件下的动态响应。仿真结果表明, 蒸发器进口水流量增加时, 管内压力升高, 出口温度降低, 涡轮机输出功率增大, 蒸发器及冷凝器各相区长度改变; 当其流量减小时, 变化规律相反。所建模型可为UUV动力系统设计及控制方案选择提供参考。

充磁方式对永磁无刷直流电机激振力波的影响

樊晓波, 胡利民

2016, 24(6): 444-449. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.009

[摘要](1280) [PDF 1666KB](423)

摘要:
为降低水下航行器用永磁无刷直流电机(PM BLDCM)的振动与噪声影响, 针对PM BLDCM在不同充磁方式下电磁激振力波存在差别的问题, 建立了PM BLDCM的有限元分析模型, 分别在空载和负载条件下, 对比分析了径向和平行2种充磁方式下气隙磁密的分布特点。基于Maxwell应力张量法计算电磁力, 完成了空载和负载条件下电机径向电磁激振力波的仿真, 对比了2种充磁方式对径向电磁力波的影响, 得到了其分布特点。研究结果表明, 空载和负载条件下, 电磁激振力波存在较大差异, 为确定充磁方式对电磁激振力波的影响, 需要在负载情况下完成分析; 与平行充磁相比较, 负载时径向充磁方式下, 主要频率的幅值均有所增大, 而其余频率的幅值有所降低。

基于逆向导航算法的捷联惯导/转速计组合对准方法

张福斌, 董权威

2016, 24(6): 450-457. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.010

[摘要](1723) [PDF 2276KB](411)

摘要:
转速计因其价格低廉, 且能够测得自主式水下航行器(AUV)在高速航行过程中相对周围海水的轴向速度, 从而成为捷联惯导系统(SINS)在行进对准过程中的辅助设备。基于此, 文中提出一种SINS与转速计组合的方法。利用转速计的量测数据对惯性传感器采集的信息加以修正, 并利用逆向解算的思想, 对系统获取的数据信息进行正逆向交替处理。通过增加对准阶段采样数据的处理次数, 进而提高系统的对准精度和性能。仿真结果表明, 在捷联惯导与转速计组合方式下, 既可实现快速对准, 同时可以满足对准精度的需要。该方法在AUV编队队形、多航行器的协同任务与地形勘探以及海图绘制中具有重要的参考价值。

网络鱼雷组合导航信息融合技术仿真

邹启明, 万亚民, 曹萌

2016, 24(6): 458-462. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.011

[摘要](1092) [PDF 1616KB](395)

摘要:
为了满足网络鱼雷导航系统长时间高精度导航定位的需求, 确保导航系统具有高容错性, 提出了一种基于信息融合技术的惯性导航系统(INS)/多普勒测速系统(DVS)/全球定位系统(GPS)联邦滤波器组合导航方案, 建立了INS/DVS、INS/GPS以及INS/DVS/GPS系统方程和量测方程, 通过采用无反馈重置联邦滤波器, 对不同组合导航模式下的多信息融合进行研究, 以满足网络鱼雷导航的精度需求。仿真结果表明,所设计的无反馈重置联邦滤波器效果明显, 大大降低了各个导航参数的误差, 达到网络鱼雷水下远程组合导航的高精度要求, 可为网络鱼雷精度导航定位和安全回收提供参考。

鱼雷电动伺服舵机动力学仿真

史金奇, 张秦赓, 王立文, 杨宏凯, 赵雄辉, 李俊

2016, 24(6): 463-468. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.012

[摘要](1014) [PDF 2119KB](589)

摘要:
为了真实反映电动伺服舵机的传动特性, 文中采用多体动力学仿真软件RecurDyn建立基于多体接触理论的鱼雷电动伺服舵机机械系统模型, 利用系统仿真分析软件Matlab/Simulink建立伺服舵机控制系统模型, 并完成伺服舵机传动机构、控制系统的联合建模。相比于传统设计方法, 文中采用的联合仿真分析方法, 能够在物理样机设计的初期, 完成对伺服舵机在实际工况下的运动学及动力学分析, 得到伺服舵机的实际传动特性, 便于设计的优化迭代, 提高了设计效率。

自导作用距离对轻型鱼雷攻潜效能的影响

陈菁, 何心怡, 雷蕾, 高贺

2016, 24(6): 469-474. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.013

[摘要](1358) [PDF 1931KB](400)

摘要:
针对传统的轻型鱼雷攻潜效能评估中把自导作用距离指标值作为自导作用距离的恒定输入参数, 从而影响作战效能评估结果准确性的问题, 分析了自导作用距离随照射角变化的规律, 采用多亮点模型和基于网格搜索法的鱼雷自导作用距离预报模型, 通过仿真试验对比分析了同一态势下, 以自导作用距离指标值和在实际战场环境下的自导作用距离预估值作为自导作用距离的输入参数的2种不同情况下的目标发现概率。仿真结果表明, 为了更真实地反映实际战况, 建议根据敌我态势和水文条件, 将真实自导作用距离作为轻型鱼雷效能评估的输入参数。

尾流自导鱼雷可能攻击区域分析及应用

赵向涛, 寇祝, 门金柱

2016, 24(6): 475-478. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2016.06.014

[摘要](3269) [PDF 1166KB](408)

摘要:
针对已知尾流自导鱼雷方位、航速和估计距离范围条件下使用悬浮式深弹拦截鱼雷问题, 提出鱼雷可能攻击区域的概念, 通过理论推导, 确定了尾流自导鱼雷的可能攻击区域, 并采用解析方法求解出悬浮式深弹布设拦截阵的射击瞄准点。上述方法对提高使用悬浮式深弹拦截尾流自导鱼雷的概率具有借鉴作用。

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