水下无人系统学报

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钟宏伟

2017, 25(新刊3): 215-225. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.001

[摘要](1393) [PDF 10161KB](1599)

摘要:
当今, 无人水下航行器(UUV)已成为世界各国海军争相研制的“热点”装备, 文中立足于国外UUV的发展历程及发展规划, 通过参阅大量文献, 详细梳理了各国UUV发展的主要研究机构, 介绍了美国、俄罗斯、日本、韩国及主要欧洲国家典型UUV装备应用情况和重要技术指标, 着重分析了当今国外UUV能源技术、自主控制技术、导航技术、通信技术及负载技术的发展现状, 展望了UUV未来发展方向。

逆合成孔径成像在鱼雷真假目标识别中的应用及展望

何心怡, 高贺, 卢军, 程善政

2017, 25(新刊3): 226-230. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.002

[摘要](1116) [PDF 5102KB](356)

摘要:
针对逆合成孔径成像在鱼雷真假目标识别中的应用问题, 分析了鱼雷作战时面对的水声对抗环境以及逆合成孔径成像机理及其应用于鱼雷真假目标识别领域的相关因素, 包括分辨率、距离走动、多普勒走动、鱼雷航速和声学图像识别, 并探讨了逆合成孔径成像在鱼雷真假目标识别领域的后续研究重点, 为该技术在鱼雷上的工程应用提供参考。

基于事件驱动策略的多仿生机器鱼编队控制

张守旭, 王宝峰, 严卫生

2017, 25(新刊3): 231-236. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.003

[摘要](1257) [PDF 4632KB](377)

摘要:
针对多仿生机器鱼系统编队控制问题, 提出了基于事件驱动策略的控制设计方法。结合欧拉-拉格朗日方程建立了仿生机器鱼的动力学方程, 在具有单一领导者多跟随者的多机器鱼系统中引入了一般形式的时间触发函数, 使得多机器鱼在非持续通信情形下形成编队, 最后通过数值仿真验证了该控制方法的有效性。该方法不需要机器鱼系统的全局信息, 机器鱼只需要在触发时刻进行通信和控制器的更新, 从而可减少能量损耗, 更有利于实际应用。

多域限界内多AUV巡逻航路规划法

严浙平, 何靓文, 李娟

2017, 25(新刊3): 237-242. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.004

[摘要](1155) [PDF 5521KB](334)

摘要:
传统粒子群优化算法在应用于复杂环境自主式水下航行器(AUV)协同航路规划时, 由于粒子群更新过程中缺少约束性, 极易产生不可行路径。针对该问题, 文中提出了一种适用于复杂环境的多AUV协同航路规划优化算法。该方法将预测控制与粒子群算法相结合, 将两步预测植入粒子更新过程, 对更新的粒子进行检测, 避免了不可行粒子的生成。文中基于栅格法对环境进行建模, 将环境的覆盖信息、不确定度等存入矢量栅格中。将文中改进的算法以岛礁监视为应用背景进行了仿真验证, 结果表明, 该算法实现了在复杂环境中的多AUV巡逻航路规划, 且对于不同性质区域具有不同的巡逻频率, 具有较好的巡逻效能, 更符合实际的应用环境。

基于Pareto最优的翼身融合水下滑翔机结构优化设计

何衍儒, 宋保维, 曹永辉

2017, 25(新刊3): 243-249. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.005

[摘要](1366) [PDF 6018KB](338)

摘要:
为进一步优化翼身融合水下滑翔机结构, 使用基于Kriging代理模型的非支配排序多目标遗传算法(NSGA-II)对翼身融合水下滑翔机机身结构进行了质量和变形的多目标优化设计。最大等效应力和屈曲系数被设定为约束条件。首先使用UG二次开发程序实现翼身融合水下滑翔机结构的参数化建模,然后通过ANSYS软件进行分析, 得到水下滑翔机的结构性能, 最后通过数次迭代得到该多目标优化问题的Pareto最优解集, 使用逼近于理想值的排序法(TOPSIS)获得Pareto前沿上的权衡最优设计点。该优化流程对翼身融合水下滑翔机机身结构优化设计具有一定工程参考价值。

水下航行器附加质量数值计算

莫慧黠, 党建军, 罗凯, 黄闯, 黄标

2017, 25(新刊3): 250-255. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.006

[摘要](1159) [PDF 6134KB](331)

摘要:
附加质量力是水下航行器在非定常运动中所受到的流体惯性力, 其实验或数值计算过程均涉及非定常运动, 结果获取难度大。为了进一步提高水下航行器附加质量参数的计算精度和效率, 基于动参考系的计算思想, 耦合3D N-S方程和k-epsilon 湍流模型, 建立了水下航行器非定常运动的流场计算模型; 对椭球、圆柱标准模型的惯性力特性以及水下航行器的全部附加质量特性进行了数值仿真。结果表明, 椭球、圆柱附加质量的数值计算结果精确, 且水下航行器附加质量的计算误差不超过10%。文中所提方法将有助于水下航行器总体设计和水动力计算。

基于分布函数的潜艇目标强度统计建模

孙乃葳, 李建辰, 万亚民

2017, 25(新刊3): 256-261. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.007

[摘要](1177) [PDF 5125KB](357)

摘要:
为弥补潜艇目标强度确定性预报模型的不足, 开展了标准潜艇的目标强度统计建模研究, 以更好地满足实际工程应用的要求。建立基于Parzen窗估计的目标强度密度函数模型; 为获得该密度函数模型统一、简洁的表达式, 分别基于常用的分布函数模型对目标强度分布的估计结果进行最优拟合; 并对χ²分布模型进行改进, 得到χ²三参数分布模型。通过误差比较可知, 改进的χ²三参数分布模型可较好地描述潜艇目标强度分布特征, 所建立的统计建模方法及得到的模型参数可为潜艇目标的仿真提供参考。

对射光电传感器模拟海洋环境下作用距离试验研究

赵朝闻, 段杰, 李辉

2017, 25(新刊3): 262-266. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.008

[摘要](682) [PDF 5648KB](322)

摘要:
对射型光电传感器在水下特种装备中应用十分广泛, 但对其具体性能的试验研究却很少。文中分析了水下特种装备人机交互传感器的应用现状, 针对对射型光电传感器在海洋环境的应用条件, 设计包括发射模块、接收模块和模拟海洋水池的试验系统, 通过对试验结果的分析, 得到了蓝绿激光型和红外型2种主流的光电传感器在模拟海洋环境下作用距离的边界条件, 并对比了2种对射型光电传感器在模拟海洋环境的工作性能。该试验研究可为光电传感器在水下装备的选型应用提供参考。

可预测弹道目标的鱼雷射击参数计算方法

李长文, 初磊, 毛俊超

2017, 25(新刊3): 267-271. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.009

[摘要](708) [PDF 4783KB](266)

摘要:
为解决对非等速直航目标的鱼雷射击参数计算问题, 研究了对可预测弹道目标射击参数计算的一般方法。对鱼雷弹道以分段增量的形式进行了表达, 给出了射击参数计算模型, 与对等速度直航目标射击的主要不同是需要解一个二元非线性方程组。针对理想声自导运动目标, 以微分方程数值解计算预测的目标状态, 用Newton迭代计算二元方程组的数值解。数值试验发现, 这一方法能快速准确地计算出射击参数, 可为解决鱼雷对非等速直航目标的射击参数计算问题提供参考。

一种爆破型鱼雷战斗部对舰船毁伤效能评估方法

邵建军

2017, 25(新刊3): 272-277. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.010

[摘要](874) [PDF 6421KB](379)

摘要:
鱼雷战斗部毁伤效果评估直接关系到对战场态势的判断。基于此, 文中提出一种爆破型鱼雷战斗部毁伤效能评估方法, 建立了相应的数学模型, 介绍了毁伤指标量化方法及评估步骤。该方法基于层次分析理论及专家调查数据给出爆破型鱼雷战斗部对典型水面舰艇毁伤效能指标体系的底层指标相对权重, 以计算得到毁伤综合评估值。基于灰色评估理论, 开展爆破型鱼雷战斗部对特定目标水面舰艇毁伤等级的计算及判定方法研究, 并参照灰色等级赋值, 可评估舰船的毁伤等级。文中方法可实现实战条件下爆破型鱼雷战斗部毁伤效能快速评估。

一种双球缺组合药型罩聚能鱼雷战斗部研究

周方毅, 黄雪峰, 詹发民, 姜涛

2017, 25(新刊3): 278-281. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.011

[摘要](1129) [PDF 5087KB](274)

摘要:
随着防护技术的不断发展, 现代舰船的抗爆炸冲击能力日益增强, 而常规药型罩聚能鱼雷战斗部已很难对新型舰艇予以致命毁伤。为此, 文中在圆锥、球缺组合药型罩聚能战斗部的基础上设计了一种双球缺组合药型罩聚能战斗部, 分析了其作用机理, 利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行了数值仿真, 得到了其侵彻带含水夹层圆柱壳靶板的应力云图。仿真结果表明, 该战斗部利用前级小球缺罩形成的聚能射流能为后续大球缺罩形成的爆炸成型弹丸(EFP)随进破坏开辟通路, 对目标的毁伤效应强于圆锥、球缺组合药型罩聚能战斗部。该研究结果可为新型高效鱼雷战斗部设计提供参考。

关于水中兵器全雷跌落试验的讨论

黄凤军, 苏晓璐

2017, 25(新刊3): 282-287. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.012

[摘要](1230) [PDF 6219KB](348)

摘要:
跌落试验是全雷定型前的必要试验。国内目前还没有水中兵器跌落试验的统一标准和要求, 各型水中兵器开展试验时, 多是综合火工品、战斗部和其他行业的相关做法和经验后, 结合自身型号相关要求经多方讨论后确定, 因此在样机状态、样品数量、具体试验条件的模拟和设定等各个方面差别较大。基于充分考核、解决争议、规范试验的目的, 文中综合了国内外相关标准的规定, 结合多型水中兵器跌落试验的具体过程, 立足于充分模拟和反映装备勤务、使用过程相关环境和事件的角度, 提出了试验原则、样机状态、跌落面、跌落方位和数量、高度、预处理等方面的原则、方法和要求, 为水中兵器跌落试验的开展提供参考。

单台件设备可靠性评估方法

杨立健, 赵敏, 李强

2017, 25(新刊3): 288-292. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.013

[摘要](1133) [PDF 4414KB](336)

摘要:
基于水下航行器专用保障设备研制进度紧、经费有限、样机数量有限、试验数据极少, 不足以支持设备可靠性考核和评估的现状, 提出了单台件设备可靠性评估方法。首先, 分析了设备研制中可供评估使用的数据, 提出了利用研制中的可靠性预计数据和相似设备数据作为先验数据进行可靠性评估。其次, 利用先验矩法, 确定失效率的共轭先验分布伽马分布Ga(a, b)中超参数a、b的值, 然后在此基础上确定设备总的等效试验时间和故障数, 以进行可靠性评估。最后, 以单台件设备数据为例进行了应用分析, 验证了该方法的可行性和有效性。

一种电动力鱼雷实航工作可靠度评估方法

朱文振, 王松林, 王昊

2017, 25(新刊3): 293-296. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.014

[摘要](1282) [PDF 3410KB](347)

摘要:
针对一次动力电池可用于实航试验子样数很少的局限性, 单纯采用经典可靠性评估方法难以满足鱼雷工作可靠性试验鉴定需求。通过分析电动力鱼雷可靠性结构, 设计全雷工作可靠性试验方案, 提出全雷实航工作可靠度评估方法。计算实例表明, 该方法简单实用, 在仅有少量一次动力电池的条件下, 可准确做出高置信水平的电动力鱼雷全雷实航可靠度评估。

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