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2017年  第25卷  第新刊4期

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综述评论
圆环形声学传感器阵列超指向性理论及方法
汪 勇, 杨益新, 马远良
2017, 25(新刊4): 297-309. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.001
摘要:
为解决水下无人系统等空间受限平台上传感器阵列尺寸与空间指向性的矛盾, 人们提出了超指向性波束形成方法, 可显著提高尺寸有限传感器阵列的指向性。文章首先对超指向性的研究背景和历史进行综述, 指出其面临的问题及解决的基本途径, 并从原理上将该方法分为最大阵增益和波束图综合两大类。然后,针对常用的圆环形声学传感器阵列的超指向性理论和方法进行了详细介绍。在最大阵增益和波束图综合2种分类的前提下, 从不同的角度, 将圆环阵超指向性方法具体分为相位模态域、差分处理、特征波束分解与综合以及基于特征分解的波束图综合等4种方法, 并详细分析了这几种方法的原理、优缺点、适用范围及相互之间的联系, 给出了部分实验结果, 以期对圆环形声学传感器阵列超指向性理论有一个全面的梳理, 为研究和应用其超指向性方法提供参考。
浅析美军水下无人作战系统及其关键技术
聂卫东, 马 玲, 张 博, 张 龙
2017, 25(新刊4): 310-318. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.002
摘要:
水下无人作战系统以其成本低廉、机动能力和渗透能力强、安全性和适应性高等优势, 已日益发展为水下作战的主要力量。文章通过对美军发布的相关文献的整理和解读, 提出了水下无人作战系统的基本功能性概念。简要介绍了美军当前已部署和正在发展的可部署分布自主系统(DADS)、近海水下持续监视网(PLUSNet)、分布式敏捷反潜系统(DASH)、先进水下武器系统(AUWS)、浮沉载荷(UFP)以及“海德拉”(Hydra)等水下无人作战系统项目情况, 分析了能源与动力技术、水下传感器网络技术、通信技术、水下组合导航技术以及多传感器信息融合技术等关键技术领域的发展现状, 并对未来水下无人作战系统在技术和装备两方面的发展前景进行了展望。旨在引起同行研究者的关注, 促进开展更为深入和广泛的研究。
基础研究
模型辅助和洋流估计下的UUV导航定位方法
严浙平, 宋金雪
2017, 25(新刊4): 319-325. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.003
摘要:
针对深海航行中无人水下航行器(UUV)受多普勒测速仪(DVL)测距的限制, 无法进行对底跟踪的问题, 提出了洋流估计下的UUV动力学模型导航定位方法。利用基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的洋流估计方法, 解算出UUV作业海域洋流信息, 将洋流信息加入到UUV系统模型中, 对UUV动力学模型无法感知外界环境产生的误差进行了补偿, 从而提高了导航定位的精度。仿真结果证明了该算法的可行性以及有效性, 对未来UUV深海探索具有很好的实用性。
基于耦合运动的潜射运载器上浮弹道数值仿真
梁景奇, 党建军, 罗 凯, 黄 闯, 莫慧黠
2017, 25(新刊4): 326-331. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.004
摘要:
潜射运载器的无动力上浮弹道因受发射条件、海流等因素的影响会出现大攻角和大侧滑角, 进而表现出非线性特征, 传统弹道预报手段难以满足需求。基于动网格技术和刚体空间运动方程建立3D六自由度数值模型, 实现运载器与外流场的双向耦合, 通过改变初始条件对运载器的无动力上浮弹道进行仿真, 并与MK46鱼雷弹道模型的计算值进行比较。仿真结果表明, 上浮过程中俯仰角逐渐增大, 攻角先增大后减小; 上浮俯仰角及攻角峰值随着发射速度的增大而减小; 上浮时间、出水俯仰角随着发射深度的增大而增大。文中研究可为水下航行器的强机动弹道预报提供参考。
水下航行器尾段振动激励源特性试验研究
段 勇, 郭 君, 周凌波
2017, 25(新刊4): 332-338. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.005
摘要:
针对水下航行器尾段振动噪声问题, 在大型循环水槽中开展了试验模型尾段振动激励源特性试验研究, 分别测试了在推进轴系、液压齿轮泵以及推进器转子3种最主要激励源作用下的试验模型尾段壳体振动响应及辐射噪声, 比较分析了各激励源作用下壳体的振动响应特性以及各激励源对壳体振动及声辐射的贡献度, 试验结果表明: 水下航行器尾段最主要的激励源为液压齿轮泵, 推进器转子次之, 推进轴系激励最小。其试验结果可为水下航行器尾段振动控制技术研究提供参考。
基于多信号模型的鱼雷测试性建模方法
张钊旭, 王志杰, 李建辰, 许 军, 王贵奇, 杨进候
2017, 25(新刊4): 339-343. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.006
摘要:
结合鱼雷武器系统的特点, 提出了基于多信号模型的鱼雷测试性建模方法, 并采用TEAMS软件构建了鱼雷的全雷级测试性模型, 并开展测试性分析、指标预计及设计改进, 验证了该建模方法的可行性,为今后开展鱼雷测试性设计探明了一条可行的技术途径。
基于一维分布参数法的螺旋管蒸发器动态建模
闵智勇, 党建军, 苏 浩, 张佳楠, 李代金
2017, 25(新刊4): 344-350. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.007
摘要:
金属燃料能源因为其较高的能量密度成为当今水下热动力系统的一个重要发展方向。基于此, 文中针对Li/SF6热管反应器内部的螺旋管蒸发器, 采用一维分布参数法建立动态模型, 对不同输入参数变化进行了仿真计算, 并将结果与移动边界法计算结果进行对比。分析表明, 一维分布参数模型所得结果相比移动边界模型与实际系统具有更高的贴合度, 能够更为准确地反映系统的动态响应过程, 并通过合适的公式推导和算法设计, 得到与移动边界模型接近的计算效率, 在输入参数剧烈变化时, 依旧显示出了良好的模型强壮性。文中研究内容可为水下热动力系统设计、控制研究和实时系统仿真提供依据。
角接触球轴承径向刚度仿真
李传喜, 段 浩, 王 云
2017, 25(新刊4): 351-358. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.008
摘要:
角接触球轴承是涡轮泵发射系统中的关键元件之一。轴承的径向支撑刚度对涡轮泵发射系统的性能有着十分重要的影响, 为了获取可靠的轴承径向支撑刚度, 以Hertz接触理论和轴承几何关系为基础, 推导了角接触球轴承径向刚度计算模型, 考虑了系统轴向预紧载荷与径向载荷的耦合作用、径向间隙和过盈量, 分析了不同因素对轴承径向刚度的非线性影响规律。文中的分析结果可为旋转机械整体分析提供参考。
声呐探测对潜艇鱼雷武器系统发现概率的影响
张永峰, 李志伟
2017, 25(新刊4): 359-364. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.009
摘要:
潜艇在隐蔽方式下运用线导鱼雷攻击水面目标时, 前端声呐探测能力对武器系统发现概率、攻击效果影响较大。文中分析了影响武器系统发现概率的几类声呐探测相关因素, 采用现在方位导引方法对武器系统导引鱼雷攻击进行了建模和仿真。通过仿真验证, 揭示了鱼雷初始攻击距离、目标跟踪不稳定等不同情况下武器系统的发现概率变化规律, 给出了相应策略和方法, 可为鱼雷作战和工程实践提供参考。
基于声固耦合算法的发射模拟试验承压结构湿模态分析
陈炜彬, 段 浩, 王 云
2017, 25(新刊4): 365-370. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.010
摘要:
发射装置模拟试验承压结构——假海, 在试验过程中需要在其内部充水, 这种情况下的模态称为湿模态。文章通过充水管道的仿真结果同试验数据的对比, 验证了利用Workbench声学拓展模块进行基于声固耦合算法的结构湿模态仿真的可行性; 然后运用该方法对假海进行湿模态仿真, 并将结果同干模态仿真结果进行对比分析, 得到了充水对假海固有振动特性的影响, 为相关充液结构的湿模态研究提供参考。
工程应用
一种鱼雷楔环连接结构保障性改进设计方法
陈少强, 王红卫, 李建辰, 刘 津, 张建亭
2017, 25(新刊4): 371-376. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.011
摘要:
目前对鱼雷舱段楔环连接方式的研究均未考虑实际使用过程中的反复拆装问题, 对楔环连接结构的保障性考虑不足。针对这一问题, 根据楔环工作原理和拆装过程受力分析, 从拆装方便、提升保障能力角度, 提出了一种鱼雷楔环连接结构的改进设计方法, 并通过仿真分析、拆装试验和强度试验等对改进后的结构进行了验证。试验结果表明, 改进后的楔环连接结构在满足舱段连接强度需要的同时, 可大幅度提高楔环连接结构的保障性。
两种多谐振宽带纵振换能器设计
胡负稷, 张喜顺, 张文波, 王明洲, 淦华东
2017, 25(新刊4): 377-380. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.012
摘要:
纵振换能器以结构简单、性能稳定等优点被广泛应用于鱼雷自导、水声对抗等领域。为研究多谐振纵振换能器的宽带特性, 文中在设计制作一种双激励宽带纵振换能器的基础上, 设计制作了一种三激励宽带纵振换能器, 并对2种换能器样机进行了实验测量。结果表明, 换能器实测性能和仿真结果吻合, 三激励宽带换能器比双激励宽带换能器在优化设计时更容易控制, 三激励宽带换能器比双激励宽带换能器在控制凹谷方面也更具优势, 可为多谐振宽带纵振换能器的研究提供参考。
鱼雷装载可靠度多源试验信息综合评估方法
邢国强, 孙常存, 梁 斌
2017, 25(新刊4): 381-384. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.013
摘要:
鱼雷装载可靠度是考核鱼雷武器作战使用最重要的指标之一, 该指标考核一直存在着试验周期长、实装平台少、试验样本量大和评估风险高的难题, 进而影响部队列装进度。为对该指标进行充分科学的考核, 采用多源试验信息综合评估方法, 提出了基于相似信息、引入环境折合系数的产品可靠性综合评估方法, 在非实装平台和实装平台进行有限装载时间考核, 有效解决了对该指标的考核过程中存在的诸多难题。该方法能够较真实评估鱼雷装载可靠度指标。
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