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通电线圈方式的潜艇磁场模拟研究

管峰 盛兆华

管峰, 盛兆华. 通电线圈方式的潜艇磁场模拟研究[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0040
引用本文: 管峰, 盛兆华. 通电线圈方式的潜艇磁场模拟研究[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0040
GUAN Feng, SHENG Zhaohua. Study on Submarine Magnetic Field Simulation with Energized Coil[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0040
Citation: GUAN Feng, SHENG Zhaohua. Study on Submarine Magnetic Field Simulation with Energized Coil[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0040

通电线圈方式的潜艇磁场模拟研究

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0040
详细信息
    作者简介:

    管峰:管 峰(1989-), 男, 博士研究生, 工程师, 主要研究方向为舰船综合隐身

  • 中图分类号: TJ630; TJ67

Study on Submarine Magnetic Field Simulation with Energized Coil

  • 摘要: 通电线圈聚磁法因潜艇磁场模拟逼真度高、磁场分布特征和强度可调节、机动性好、环境依赖性低及安全性高等明显优势, 受到越来越多的关注。为更好指导通电线圈方式潜艇磁场模拟器设计, 深入研究其分布特性十分必要。文中给出潜艇空间磁场和任意通电导线空间磁场计算方法, 提出分体式三轴正交线圈潜艇磁场模拟工程方案, 对比研究该方案磁场与潜艇空间磁场分布特征。研究结果表明三轴正交线圈方式能较好地模拟潜艇空间磁场分布特征, 但不能完全反映分布尺度, 为潜艇磁场模拟提供了技术参考。

     

  • 图  1  潜艇航行坐标与地磁坐标关系

    Figure  1.  The relationship between submarine navigational coordinates and geomagnetic coordinates

    图  2  潜艇空间磁场计算域、$ xy $剖面、$ yz $剖面示意图

    Figure  2.  Submarine space magnetic field calculation domain, $ xy $profile, $ yz $ profile diagram

    图  3  潜艇空间磁场$ xy $剖面

    Figure  3.  $ xy $ profile of submarine special magnetic field

    图  4  潜艇空间磁场$ yz $剖面

    Figure  4.  $ yz $ profile of submarine special magnetic field

    图  5  通电导线空间磁场计算示意

    Figure  5.  Space magnetic field calculation of energized wire

    图  6  搭载三轴正交线圈的UUV

    Figure  6.  UUV equipped with three axis orthogonal coils

    图  7  三轴正交线圈磁场$ xy $剖面

    Figure  7.  $ xy $ profile of the magnetic field of a triaxial orthogonal coil

    图  8  三轴正交线圈磁场$ yz $剖面

    Figure  8.  $ yz $ profile of the magnetic field of a triaxial orthogonal coil

    表  1  地磁场参数

    Table  1.   Geomagnetic Field Parameter

    参数符号数值
    总场$ {B_e} $43994 nT
    磁偏角$ \alpha $−1.890°
    磁倾角$ \beta $25.554°
    北向分量$ {B_{eN}} $39669 nT
    东向分量$ {B_{eE}} $−1309 nT
    地心分量$ {B_{eG}} $18977 nT
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    表  2  潜艇参数

    Table  2.   Submarine Parameter

    参数符号数值
    艇长$ 2a $110 m
    艇宽$ 2b $10 m
    相对磁导率$ {\mu _r} $200
    x向空化及消磁系数$ {D_x} $0.021
    y向空化及消磁系数$ {D_y} $0.021
    z向空化及消磁系数$ {D_z} $0.021
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    表  3  三轴正交线圈参数

    Table  3.   The parametersof three axis orthogonal coil

    参数符号数值
    匝数/512
    平均半径$ {R_1},{R_2},{R_3} $0.256 m
    聚磁系数$ {D_1},{D_2},{D_3} $3.5
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-03-03
  • 修回日期:  2024-05-30
  • 录用日期:  2024-06-03
  • 网络出版日期:  2024-06-19

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