水下无人系统学报

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高卓, 汤伟江, 朱云周, 张喜顺

2017, 25(新刊5): 385-395. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.001

[摘要](1186) [PDF 2803KB](693)

摘要:
微细光缆具有重量轻、成本低的优点, 可以实现水下航行器的远程遥控、航行状态监测及视频数据等大容量信息的远程传输, 在鱼雷、潜空弹、无人水下航行器及水下光纤组网等水下装备领域被广泛应用。文中详细介绍了微细光缆在不同水下航行器上的最新研究成果, 并结合其应用特点, 分析总结了微细光缆研制中所需解决的关键技术: 光缆制造技术、线团绕制技术、线团布放动态损耗控制及光纤传输技术等, 并提出了具体解决途径, 可为水下航行器远程高速通信的进一步发展提供参考。

水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究综述

金键, 朱锡, 侯海量, 陈鹏宇, 吴林杰

2017, 25(新刊5): 396-409. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.002

[摘要](1074) [PDF 1483KB](646)

摘要:
水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究对于水中兵器毁伤威力评估、舰船结构抗毁伤能力评估以及舰船生命力预报具有重要意义。水下爆炸载荷特性及对舰船响应与毁伤机理是该领域研究的2个重要部分。文中介绍了水下爆炸的过程、分类以及特征载荷; 重点围绕水下爆炸载荷下舰船不同的响应特性与毁伤模式, 对舰船动响应过程和毁伤机理的研究现状进行了详细论述; 简要综述了水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤领域的诸多研究方法以及发展趋势; 并针对水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究问题, 提出了建议与展望, 可为水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究提供参考。

使用混合代理模型的自主式水下航行器藕节壳体多目标优化

何衍儒, 宋保维, 曹永辉

2017, 25(新刊5): 410-417. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.003

[摘要](974) [PDF 957KB](449)

摘要:
针对已有藕节壳体结构优化设计均为简化模型, 且没有对内部有效体积进行分析的问题, 文中使用非支配排序遗传算法(NSGA-II)和由径向基函数、支持向量回归函数、Kriging函数构建的混合代理模型, 对自主式水下航行器(AUV)的切弧连接藕节壳体和环肋加强藕节耐压壳体进行了浮重比和内部有效体积的多目标优化, UG二次开发程序实现了藕节壳体的参数化建模, 并在满足强度和稳定性要求的前提下, 准确有效地获得该多目标优化问题的Pareto前沿, 可为AUV壳体优化设计提供参考。

基于改进合同网算法的异构多AUV协同任务分配

李娟, 张昆玉

2017, 25(新刊5): 418-423. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.004

[摘要](619) [PDF 642KB](412)

摘要:
传统合同网算法应用在异构多自主式水下航行器(AUV)协同任务分配时, 存在招标过程中多种招标者并存的情况, 不易产生有效招标者; 在投标过程中, 潜在投标者增加了无效投标数量及其招标者对投标结果的评估负担, 极易产生任务不合理的情况。针对以上2种问题, 文中提出了一种基于改进合同网算法的异构多AUV任务分配策略。该方法将任务负载率指标和令牌环网概念结合起来, 有效解决选择招标者及其任务不合理的问题。基于MATLAB的三维任务环境的仿真实验表明, 对于异构型多AUV进行任务分配, 文中提出的改进合同网算法能够有效提高整体效能并进行合理的任务分配。

非线性作用力激励下平行不对中不平衡轴系横向振动的工艺控制措施

李永哲, 王德石, 周奇郑

2017, 25(新刊5): 424-431. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.005

[摘要](558) [PDF 985KB](326)

摘要:
合理控制推进轴系振动可有效降低水下航行器结构噪声辐射。文中考虑非线性作用力、平行不对中和转轴质量偏心的耦合因素, 建立轴系匀速运动过程的横向振动微分方程, 仿真分析了平行不对中量对轴系非线性振动特性的影响, 并根据数值计算结果制定平行不对中量的工艺控制标准。研究表明, 平行不对中、非线性作用力和质量偏心的耦合作用, 导致轴系产生混沌与分岔等非线性动力学行为, 复杂的振动特性决定了应用现有理论控制轴系非线性振动十分困难, 而采用制定轴系参数工艺控制标准的方法可有效抑制轴系非线性振动。文中研究可为控制水下航行器推进轴系振动和噪声辐射提供参考。

基于板块元法的Benchmark亮点聚类优化算法

陈原, 郝保安, 万亚民, 杨伏洲, 吕维, 范若楠

2017, 25(新刊5): 432-436. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.006

[摘要](918) [PDF 1185KB](773)

摘要:
针对现有鱼雷自导仿真中潜艇目标亮点模型精细化程度不高的问题, 应用板块元法的基本原理, 引用k-means聚类算法的主要思想, 提出Benchmark潜艇亮点聚类优化算法, 为鱼雷自导仿真构建精细化的潜艇亮点模型。文中对Benchmark潜艇3D模型面元进行划分, 计算面元回波声势函数, 然后利用初步的聚类算法进行面元运算, 建立Benchmark亮点模型; 最后研究板块元法中的面元划分质量对仿真结果的影响及二次划分方法, 得出亮点模型的聚类优化算法。仿真结果表明, 文中所提聚类优化算法构建出的Benchmark亮点模型与现阶段常用的亮点模型相比精细化程度更高, 在纵轴方向上的起伏较平稳。文中研究可为鱼雷目标尺度识别研究提供参考。

水下航行器对转螺旋桨性能预估

刘成勇, 罗凯, 郭庆

2017, 25(新刊5): 437-442. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.007

[摘要](753) [PDF 1589KB](483)

摘要:
据雷-机-桨匹配关系提出适用于水下航行器对转螺旋桨的实航性能预估方法。由螺旋桨投影原理和桨叶型值坐标, 建立对转螺旋桨的3D模型。采用结构化六面体网格, 结合雷诺时均纳维斯托克斯(RANS)方程和Realizable 湍流模型对水下航行器对转螺旋桨实航状态进行数值仿真。根据发动机台架试验值和转矩平衡关系匹配后桨转速, 通过调整航行器计算航速使得对转螺旋桨推力与航行器阻力平衡。使用该方法得到的计算值与试验值吻合较好, 可以准确预报水下航行器对转螺旋桨的性能, 为进一步研究水下航行器对转螺旋桨性能提供参考。

基于有限元的伪码调相电磁引信目标信号分析

安瑞, 何忠平, 施显林

2017, 25(新刊5): 443-447. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.008

[摘要](881) [PDF 702KB](308)

摘要:
伪码调相信号具有抗干扰能力强, 不易被发现, 相互影响小等优点。文中通过Ansoft对引信过靶运动过程进行1：1尺度的3D建模仿真和有限元电磁场计算, 获取了伪码调相电磁引信目标信号的仿真波形数据, 重点分析了目标信号的幅度、相位特征, 尤其是相位跳变的形成原理。基于仿真分析结果的检测方法在陆上试验中成功检测出了明显的目标信号包络，验证了分析结果的正确性。该研究可为伪码调相信号在鱼雷电磁引信中应用的可行性和目标检测提供依据。

基于RBF网络和MRAS的鱼雷永磁同步电机无速度传感器控制方法

郭志荣, 高峰, 王其林

2017, 25(新刊5): 448-452. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.009

[摘要](620) [PDF 627KB](326)

摘要:
为提高鱼雷永磁同步电机(PMSM)控制系统性能, 提出了一种基于径向基函数(RBF)网络和模型参考自适应系统(MRAS)的鱼雷PMSM无速度传感器控制方法, 用于鱼雷PMSM无速度传感器矢量控制系统的转速估计。该方法选取PMSM本身作为参考模型, PMSM电流模型作为可调模型, 仅利用q轴的估算电流与实际电流之差作为误差信号, 将误差信号送入RBF网络进行调节后得到估计转速。仿真试验结果表明, 该方法在低速和调速时均能准确检测到转子的速度, 具有良好的静动态运行性能。

鱼雷楔环连接结构模态特性研究

王升, 尹韶平, 王中, 郭君, 张志民

2017, 25(新刊5): 453-458. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.010

[摘要](810) [PDF 2663KB](490)

摘要:
测试鱼雷全雷自由模态时, 存在楔环连接刚度对全雷各阶模态频率的影响程度不同的现象, 为了解其模态特性, 研究了其自由边界状态下的非线性特性, 并从模态灵敏度的角度分析了楔环连接结构的模态特性。通过有限元仿真计算和不同激励力下的自由模态试验发现, 随着激励力的增大, 鱼雷舱段壳体自由模态频率减小, 楔环连接结构的接触刚度变小, 具有非线性特性; 对于同一阶模态频率, 鱼雷舱段壳体模态频率对于楔环连接结构的刚度灵敏度越大, 楔环连接刚度的改变对于舱段壳体模态频率的影响就越大。该结果可为设计鱼雷壳体结构及其环境适应性提供参考。

火箭助飞鱼雷无伞段气动参数辨识及对姿态变化影响

邢国强, 刘旭晖, 王改娣

2017, 25(新刊5): 459-463. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.011

[摘要](928) [PDF 451KB](436)

摘要:
火箭助飞鱼雷在雷箭分离后的无伞段运动特性关系到雷箭分离的安全性, 是影响飞行试验成败的关键环节, 而与运动特性相关的气动特性则是决定飞行稳定性的主要因素。由于风洞试验的局限性, 难以获得鱼雷各种飞行姿态下的气动特性, 对鱼雷实航现象分析造成了困扰。文章在对火箭助飞鱼雷无伞段气动布局和运动特点分析的基础上, 给出了利用实航飞行试验外测数据进行气动参数辨识的方法, 并获得鱼雷大姿态变化下的真实气动参数, 弥补了风洞试验的不足。将辨识结果应用到助飞鱼雷实航试验无伞段大姿态变化仿真中, 复现了与实航一致的姿态角变化规律, 证明了该方法的正确性。该方法还可应用到其他空投鱼雷的无伞段特性研究中。

鱼雷维修备件初始配置方案

王晓波, 曹小娟, 寇小明, 张共愿

2017, 25(新刊5): 464-469. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.012

[摘要](524) [PDF 474KB](432)

摘要:
合理的维修备件配置是提高鱼雷保障能力的重要因素。为了权衡维修备件的满足率需求与利用率之间的矛盾, 文中分别针对寿命周期服从指数分布的不可修备件和可修备件, 以单备件满足率与系统满足率作为约束条件, 系统利用率作为目标函数建立配置模型, 应用边际效应算法对模型进行求解, 最后通过算例, 验证了配置方案的合理性和有效性。该方案可为鱼雷基层级维修、基地级维修初始备件数量确定提供参考。

基于战备完好率的鱼雷贮存寿命试验方法

叶豪杰, 邓南明

2017, 25(新刊5): 470-473. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.013

[摘要](546) [PDF 323KB](268)

摘要:
针对采用评估法和自然贮存试验评定鱼雷贮存寿命的局限性, 提出了基于战备完好率的鱼雷贮存寿命加速试验方法, 通过引入战备完好率和全雷加速因子, 有效解决了在贮存寿命内有多大比例的鱼雷可以正常投入使用的问题, 同时降低了试验成本, 缩短了试验周期, 使评定结论更为及时客观。该试验方法具有较强的可操作性, 为鱼雷贮存寿命的评定提供了新的思路。

一种装载可靠度评估方法

杨立健, 赵敏, 甘祖旺

2017, 25(新刊5): 474-477. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.05.014

[摘要](981) [PDF 354KB](276)

摘要:
装载可靠度是水中兵器可靠性评定中的重要指标, 文中提出了一种装载可靠度评估方法, 该方法基于测试策略和测试信息, 构造了极大似然函数, 并与现有的指数分布评估模型相结合, 改进了装载可靠度评估方法。该方法不需要假设故障点, 也不需要增加其他假设和限定条件, 对检测间隔时间的增大没有限制, 故使该方法更加客观，更具有通用性。同时，对于不同的测试策略, 可用该方法构造极大似然函数,制定相应的评估方法, 为武器装备装载可靠度评估提供参考。

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