水下无人系统学报

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罗凯, 李代金, 党建军, 王育才

2013, 21(5): 321-325. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.001

[摘要](989) [PDF 1941KB](426)

摘要:
包括反鱼雷鱼雷(ATT)等硬杀伤手段在内的反鱼雷作战能力, 对于大型舰艇至关重要。针对ATT自来袭鱼雷的前半球发起迎击, 命中概率低, 提出了迎击+追击的二次攻击模式, 并给出了弹道组织和理论分析方法。该二次攻击模式可在迎击失败的条件下再进行追击, 可显著提高拦截命中概率。结合二次攻击模式的理论弹道计算, 通过对火箭喷气推进、常规涡轮机推进以及涡轮泵喷水推进等多种推进模式的对比分析, 给出了各种推进模式下ATT的理论作战性能指标。采用涡轮泵推进, 可支持二次攻击的允许发射距离超过20 cab, 是火箭推进模式允许发射距离的2.3倍。综合考虑通用性、实现性和发展潜力等因素, 涡轮泵是适合于ATT使用的动力推进模式。

水声对抗子弹入水冲击响应仿真

邦志辉, 刘荣忠, 郭锐, 张俊

2013, 21(5): 326-331. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.002

[摘要](1202) [PDF 3852KB](416)

摘要:
水声对抗子弹的入水冲击对其可靠性具有较大影响。采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法建立了子弹入水冲击动力学仿真模型, 利用球形子弹入水的试验结果验证了仿真的可行性, 进而在不同情况下对子弹入水进行仿真, 并分析了由冲击所引起的空泡现象、运动规律及壳体冲击响应。仿真结果表明, 子弹外形对空泡现象影响较显著; 在子弹入水初期的速度表现出很强的衰减特性; 随着入水角度的增大, 子弹入水稳定性增强, 但轴向冲击阻力增大; 塑料壳体较铝合金壳体对子弹入水冲击的缓冲作用大。

生存分析理论在鱼雷贮存可靠性评估中的应用

谢勇, 苑秉成, 谢辉

2013, 21(5): 332-336. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.003

[摘要](1454) [PDF 2066KB](525)

摘要:
在鱼雷贮存失效时间数据具有删失性的情况下, 科学合理地评估鱼雷贮存可靠性具有重要的现实意义。根据鱼雷贮存期间的区间删失数据, 由生存分析理论的turnbull估计与最大似然估计方法, 运用MATLAB软件编制相应的计算程序, 分别对某批次鱼雷的贮存可靠性进行了估计。实例计算表明, 应用生存分析理论能够有效解决贮存失效时间删失条件下鱼雷贮存可靠性评估问题, 并得到更加合理的评估结果。

一种基于切片法的分层海流下运载器附加扰动力计算方法

邱海强, 袁绪龙, 王亚东, 刘传龙

2013, 21(5): 337-341. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.004

[摘要](888) [PDF 1977KB](383)

摘要:
由于海流的复杂性, 在水下无动力运载器的弹道计算中, 仅以恒定海流速度求解其附加扰动力的常规方法存在较大误差, 影响了运载器的出水姿态。本文在用计算流体力学(CFD)方法求得其流体动力无因次系数的基础上, 采用切片法计算得到运载器的附加扰动力。并对两种方法在均匀海流和分层海流两种情况下附加扰动力的计算结果进行了比较, 结果表明, 均匀海流下两种方法的计算结果一致, 而在分层海流下, 若选择合适的切片数, 使用切片法的计算结果比常规方法要精确。

矢量水听器相关性噪声的数值仿真方法

王绪虎, 陈建峰, 安芹力

2013, 21(5): 342-346. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.005

[摘要](1462) [PDF 2105KB](423)

摘要:
矢量水听器阵列优化设计、性能分析和信号处理系统仿真中, 需要知道阵列输出噪声的协方差矩阵等信息。分析了各向同性噪声场中矢量水听器的相关性, 得出了矢量水听器的自相关和互相关函数的一般表达式。结合概率分析, 给出了一种简单的各向同性噪声场的数值仿真方法。仿真结果表明, 文中所给方法产生的矢量水听器噪声的相关性与理论值吻合良好, 可为矢量水听器阵列的优化设计和矢量阵列信号处理系统的仿真分析提供准确的数值噪声。

基于盲源分离和自适应滤波的水下声信号降噪算法

刘巍, 滕威, 罗松

2013, 21(5): 347-350. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.006

[摘要](709) [PDF 1661KB](571)

摘要:
在水下小孔径基阵测向应用中, 阵元接收到的连续波(CW)信号质量直接关系到测向误差的大小, 由于受到多径效应、信号起伏和水下背景噪声的影响, 往往实际检测到的信号信噪比较低, 相位估计结果离散性大。本文针对水下CW信号和水下背景噪声特点, 提出了一种基于盲源分离和自适应滤波联合降噪的算法, 该算法对接收的CW信号波形进行降噪以达到提高信噪比的目的。通过算法仿真和湖试试验证明, 经本文算法输出的信号,估计器的输出结果比直接利用信号进行方位估计的结果精度高。

一种基于UKF的MEMS/GPS组合导航算法

刘明雍, 郭勇, 张立川, 高沛林

2013, 21(5): 351-354. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.007

[摘要](833) [PDF 1895KB](418)

摘要:
针对微电子机械(MEMS)/全球定位(GPS)组合导航系统中, 强非线性引起的扩展卡尔曼滤波(EKF)导航精度不高、滤波性能不稳定、收敛速度慢等问题, 研究了MEMS/GPS组合导航系统无迹卡尔曼滤波(UKF)算法, 避免了EKF繁重的求导计算。本文对2种滤波方法进行了仿真比较, 结果表明, 用UKF的组合导航系统的误差收敛速度比EKF快, 精度也比EKF高, UKF算法更适合于MEMS/GPS组合导航。

一种考虑时钟同步问题的多AUV协同定位算法

张福斌, 张小龙, 马朋

2013, 21(5): 355-359. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.008

[摘要](1254) [PDF 2022KB](408)

摘要:
在多自主水下航行器(multi-AUVs)协同导航系统中, 领航AUVs配备高精度导航定位设备, 跟随AUVs配备低精度导航设备, 领航、跟随AUVs均配备水声通信设备, 跟随AUVs利用领航AUVs的广播信息获得其与领航者间的距离。本文针对领航AUVs与跟随AUVs间的时钟不同步问题, 给出了AUV时钟相对偏移与相对漂移模型, 并将跟随AUVs的时钟偏差作为未知量, 提出了一种考虑时钟同步问题的multi-AUVs协同定位算法。仿真结果表明, 该算法不仅可以大幅度提高跟随AUVs的协同定位精度, 而且能够随时对跟随AUVs时钟误差进行估计, 有效地提高了multi-AUVs协同导航系统性能。

聚合物锂离子电池大倍率放电温度场分析

郝文广, 王建平, 王志强, 滕晓东, 赵自强

2013, 21(5): 360-363. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.009

[摘要](851) [PDF 1961KB](405)

摘要:
聚合物锂离子电池在大倍率放电时会产生大量的热, 从而影响电池的性能和安全性。利用ANSYS软件在大倍率放电条件下, 对忽略正负极极耳尺寸且导热系数各向同性, 忽略正负极极耳尺寸且导热系数各向异性, 考虑正负极极耳尺寸且导热系数各向异性的3种聚合物锂离子电池模型进行了温度场分析。通过对比分析结果可知, 正负极极耳对电池内部温度场的分布影响很大; 导热系数各向同性的假设条件下分析结果误差较大, 导热系数各向异性的分析更加准确。在对聚合物锂离子电池温度场分析时要综合考虑电池正负极极耳和导热系数各向异性等因素。

迷宫密封通道内流动特性数值仿真

郭兆元, 张嘉禾, 万荣华, 贾锐, 杨燕

2013, 21(5): 364-368. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.010

[摘要](1173) [PDF 2073KB](391)

摘要:
为了掌握汽轮机非接触式迷宫密封的漏泄特性进而指导工程设计, 采用CFD方法对不同工况下, 不同结构尺寸的阶梯式和直通式密封通道内的流动特性进行数值仿真, 并对漏泄特性进行了详细分析。仿真结果表明, 减小压比和间隙尺寸、增加节流数、减小腔室梯形腰与轴的夹角可有效降低蒸汽漏泄量, 而漏泄量对旋转轴转速不敏感。

直线共轭内啮合齿轮副的啮合效率分析

王郑力, 张振山, 梁伟阁, 张方方

2013, 21(5): 369-374. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.011

[摘要](880) [PDF 2337KB](446)

摘要:
为进一步提高水下航行器热动力装置整体性能, 研究了替代以外啮合齿轮泵作为水下航行器海水泵、燃料泵和滑油泵的内啮合齿轮泵的啮合效率。应用切线极坐标法分析了直线共轭内啮合齿轮副的啮合过程, 以瞬时效率为基础完成了其啮合效率函数的推导, 通过在啮合区间上积分得到平均啮合效率(简称啮合效率)的计算公式,并简要分析了轮齿变形对啮合质量的影响, 以NBX3泵中的齿轮副为例, 对其进行了实例仿真计算, 做出了摩擦系数和传动比对啮合效率的影响曲线, 得出以下结论: 用切线极坐标法分析内啮合齿轮副啮合过程可行且较简便;啮合效率随摩擦系数增大而减小, 摩擦系数越大, 啮合效率下降速率越快; 啮合效率随传动比增大而减小, 与相同参数的渐开线内啮合齿轮副相比, 直线共轭内啮合齿轮副啮合效率更高。

基于Kirchhoff近似法的目标声散射场仿真

熊宏锦, 苑秉成, 詹昊可, 罗银波

2013, 21(5): 375-377. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.012

[摘要](881) [PDF 1477KB](531)

摘要:
对经典的Kirchhoff公式作一定的假设, 得到收发合置情况下的近似Kirchhoff公式, 进一步对球体目标声散射场进行求解。在MATLAB平台下, 仿真出目标声散射场的相关曲线, 并对声散射场与作用距离和入射波频率的关系进行了对比分析。应用表明, 结论对于水下掩埋目标探测与识别的研究具有一定实用价值。

多鱼雷与目标潜艇软防御层对抗方法

孙国振, 谢志强

2013, 21(5): 378-383. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.013

[摘要](836) [PDF 2190KB](402)

摘要:
在分析了潜艇武器装备防御方式的基础上, 对潜艇软防御能力进行了重点探讨, 并对由反鱼雷武器组成的软防御层进行了分析建模。由于目标潜艇信息具有一定的模糊性, 本文采用模糊集合表述反鱼雷武器的各个参数, 利用精确度计算得到相应的精确值和损伤度计算模型。在只考虑软防御层的情况下, 得到单雷、双雷、多雷情况的命中率计算方法, 并分析了其联合作战效能。仿真试验验证, 随着鱼雷数量的增加, 鱼雷经过软防御层的存活率会随之增加; 利用同种鱼雷以相同的命中率进行计算, 鱼雷的存活率也会有所提升。

潜艇鱼雷射击模型的通用化处理及运用

李本昌, 梁涛

2013, 21(5): 384-387. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.014

[摘要](907) [PDF 1352KB](436)

摘要:
依据解相遇原理, 采用参数替代的方法, 把潜艇各种自导方式的鱼雷射击模型整理成为形式相同的通用射击方程, 并明确了鱼雷航程和命中角等用于射击决策时判断发射时机或当前态势是否满足射击条件的重要参数的物理意义。以期在达成工程实现的标准化和模块化的同时, 更便于工程设计者与战术运用者对相关概念理解的统一。

双速制声自导鱼雷调速策略优选研究

胡宏灿, 周明, 林宗祥, 寇祝

2013, 21(5): 388-391. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.015

[摘要](755) [PDF 1519KB](485)

摘要:
双速制鱼雷速度使用策略决定着鱼雷射击诸元的解算。本文以鱼雷变速时雷目距离大于敌方潜艇鱼雷报警距离为前提条件, 满足攻击用时短, 剩余航程大为依据, 通过仿真计算给出了特定态势下的鱼雷速度配置方案。仿真结果表明, 该方法概念清晰, 计算简单, 结论合理可信, 具有一定的实用价值。

鱼雷自导性能分布式仿真中的作战环境建模

张勇平, 张静远, 尹文进

2013, 21(5): 392-396. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.016

[摘要](923) [PDF 1816KB](387)

摘要:
为了在鱼雷自导性能仿真中体现真实作战环境对鱼雷自导的影响, 从鱼雷自导系统与外界的信息交互出发, 通过分析鱼雷自导探测目标机理和工作过程, 结合分布式仿真技术, 建立了鱼雷自导性能分布式仿真中的复杂海洋环境和对抗作战仿真模型。仿真结果表明, 所建模型合理有效, 可以体现鱼雷自导工作的真实环境。

新型反舰两栖装甲车辆作战需求分析

刘春生, 冯世琪, 刘后刚, 陈晓萍

2013, 21(5): 397-400. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.05.017

[摘要](955) [PDF 1447KB](431)

摘要:
结合南海海域的态势, 针对岛屿及礁盘的防守, 提出了采用新型反舰两栖装甲车辆作为岛礁防御武器装备来进行两栖反舰反登陆作战, 对新型反舰两栖装甲车辆的作战需求做了初步分析, 并根据攻防双方的武器装备性能, 对新型反舰两栖装甲车辆的反舰作战能力进行了简要分析。

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