拖缆系统回转运动仿真计算

用三因次拖缆系统动力平衡运动方程式 ,在时间和空间上作中心差分数值离散平衡方程式 ,编制了拖缆回转运动计算程序 .在拖缆尾端自由边界条件中 ,将尾绳阻力作为自由尾端点的张力 ,改善了因自由尾端张力为零引起的差分方程奇异性 ,使仿真计算更加稳定 .将阵形坐标值转换到拖点运动坐标系中 ,便于拖船观察回转机动中阵形的变化 .仿真计算了两个拖曳阵试验模型 ,仿真结果与试验比较吻合较好 .对实尺寸拖曳线列阵进行了仿真计算 ,讨论了拖点速度和回转半径对阵形影响     

拖曳系统的水翼控制运动模型及仿真

针对水下拖曳系统深度难以实现精确控制的问题,提出并建立了基于水翼控制的水下拖曳系统运动模型,其中拖缆和拖体的动力学模型分别采用了有限差分法和水下运载器的六自由度运动方程。在此基础上,使用数值计算方法,实现了水下拖曳系统三维的运动响应分析,并运用PID方法控制水翼攻角,达到了对拖体目标深度的控制。仿真结果验证了这一运动模型的正确性,为进一步实现水下拖曳系统在各种复杂的海洋环境和船舶机动影响下的定深控制研究奠定了理论基础。     

小水线面双体船波浪中纵向运动性能模型试验研究

在拖曳水池里开展了小水线面双体船顶浪规则波中纵向运动模型试验,研究了航速和拖点垂向位置对船体纵向运动性能的影响。试验结果表明:不同航速下,船体的垂荡响应算子和纵摇响应算子均随着波长变化呈现出双极值;航速对垂荡响应算子极值的影响较小,对纵向响应算子极值的影响较大;除了短波中的共振区附近,拖点在重心时的运动响应算子与拖点在推力轴线时的运动响应算子相比有所减小。     

水下拖曳系统U型回转运动实验研究

为了更加便捷、高效地开展拖曳系统动力学研究,为水声测量技术提供准确有效的阵型位置,设计了一种小型水下拖曳系统动力学原理样机,并运用基于MapInfo软件的轨迹提取方法,在回转直径为0.50m条件下改变拖曳速度、拖缆长度,开展了拖曳系统U型回转运动实验。通过对实验数据的提取分析定义了拖缆回转弯曲参数,结果表明:当弯曲参数较大时,拖缆回转中轨迹弯曲明显,且受到拖曳速度变化影响较大;当弯曲参数较小时,拖缆回转中轨迹弯曲较弱,且受到拖曳速度变化影响较小。     

航母编队反潜声纳舰阵位确定方法研究

针对航母编队航渡过程中拖曳式线列声纳舰的阵位确定问题,提出了一种分析方法。通过对航母编队反潜监视区划分与反潜作战过程的分析,总结了声纳舰阵位确定的原则,建立了确定航渡过程中拖曳式线列声纳舰阵位的数学模型,仿真计算了模型中各参数对声纳舰前出距离的影响。这些模型可用于确定拖曳式线列声纳舰的前出距离,满足航母编队作战使用的需要。     

拖曳声纳评述与展望

本文简述了拖曳声纳的研制和使用特点,分析了我国发展拖曳声纳的重要性,并在研究实践的基础上,对拖曳声纳的发展前景提出了一些设想。     

转向机动拖曳线列阵空间谱稀疏重构

目标左右舷模糊是利用常规单根拖曳线列阵声纳探测目标时最具欺骗性的干扰之一,严重制约了拖线阵声纳的实际探测效能。根据拖线阵转向机动过程中的目标方位变化特征,提出了一种机动拖线阵空间谱稀疏重构方法。建立了拖线阵在转向过程中的接收信号稀疏模型;构建了基于多个波束域快拍的空间谱联合稀疏重构模型,采用前后向算子分裂方法进行高效的迭代求解。数据仿真结果表明,与常规波束形成方法相比,该方法可以有效地抑制左右舷模糊目标,同时具有更好的角度分辨率。最后通过海上试验数据初步验证了该方法的可行性。     

操舵数据记录电路设计与实现

针对船舶运动建模和操舵控制算法研究验证的需要,设计了一种操舵数据记录电路,以获取舰船实际的操舵数据进行操舵控制研究。对操舵数据记录电路进行了分析,通过微处理器电路和存储SD卡电路设计并移植嵌入式文件系统管理记录数据文件,实现了操舵数据的实时记录。试验表明:操舵数据记录电路是可行的,记录的操舵数据是正确的。     

全附体潜艇模型回转运动流场数值模拟

为研究潜艇的回转运动,在RANS方程中引入旋转坐标系科氏力和艇体惯性离心力,并采用分块结构化网格技术,对全附体潜艇模型回转运动的流场进行了CFD数值模拟。首先,推导了旋转坐标系下流场计算的控制方程,给出了科氏力和艇体惯性离心力的表达式,并将其引入到动量方程中;然后,采用RNGk-ε湍流模型以及用户自定义函数方法设置了计算边界条件,数值模拟了全附体潜艇模型(DRAPA SUBOFF)的操舵定常回转运动流场;最后,分析了所计算流场的速度、压力和涡的分布及形态,分析表明计算结果符合其规律性。     

拖曳声纳鱼雷的航行动力学模型等价性研究

给出了拖曳声纳鱼雷的动力学仿真与控制算法,采用计算效率较高的离散和递推的方法,算法以f1=fn=0为边界条件进行校核,当该条件满足时,就得到了系统的真实运动.加速度修正方法及搜索方向由优化方法给出,在此动力学模型的基础上,也可以获得封闭的解析式方程,只不过系统方程随n的增加会相当复杂.同时给出了基于Gauss原理的方法,并证明了它们之间的等价性.     

回转测噪中的舰艇操纵模式设计

针对舰艇回转测噪中的操纵模式设计方法效率低下的问题,提出一种基于拖线阵稳态特性和舰艇旋回特性的操纵模式设计方法。通过调整法向阻力系数,使零浮力缆稳态振荡响应公式适用于阵流夹角较大的情况,并将其拓展应用于拖点回转运动的场景;利用等效代换原则建立拖线阵稳态振荡响应模型;定义回转测噪理想阵位,提出各车钟条件下满足测噪要求的回转半径区间的计算方法,进而依据舰艇旋回特性得到相应舵角区间。仿真结果表明,所提出的方法能够较高效地实现操纵模式设计,可以满足实际工程的应用要求。     

应召平行搜索方法的多舰协同搜潜概率

在对舰载拖曳线列阵声纳搜潜原理及多舰应召平行搜索方法研究的基础上,建立了在潜艇初始位置已知、航向及航速未知的条件下,多艘舰艇利用拖曳线列阵声纳对潜艇目标进行搜索的数学模型,采用蒙特卡罗方法仿真分析了舰艇与潜艇最大速度比值,舰艇组成搜索队形位置点与最后发现潜艇位置点之间的距离,舰艇之间间距与舰艇声纳作用距离的比值,及最后发现潜艇时刻到舰艇开始搜索时刻所需时间等因素对搜潜概率的影响,获得了有益的效果。     

拖缆系统直线定常运动仿真计算

推导了一个三因次拖缆系统动力平衡运动方程式 ,采用中心差分方法数值离散拖缆系统动力平衡方程 .根据离散方程编制了拖缆系统直线定常运动程序 ,在设定拖缆尾端自由边界条件及拖点边界条件下 ,数值仿真计算 30m拖缆的阵形 .根据仿真计算讨论了拖缆的材料刚度、拖缆水中重量、拖点速度、水动力系数主要参数等对拖缆阵形的影响 .拖缆系统直线定常运动的仿真计算为拖缆系统设计可提供参考依据 ,同时通过该仿真计算及讨论 ,为拖缆系统非定常运动仿真计算奠定了基础     

非线性船舶操纵性计算(方法和程序)

一、引言操纵性是船舶的重要航行性能。无论是保持既定航向和迅速实现所需要的机动,对于船舶的航行安全和顺利完成其使命都是十分重要的。然而,由于船舶操纵运动时水动力作用十分复杂,至今还缺乏可供船舶设计时采用的比较简便而可靠的操纵性计算方法。第十届国际拖曳水池会议(ITTC)提出,以实船试验数据比较完整的“航海者”型船(AARINER)为标模,对各水池约束试验的水动力系数进得比较,然后计算船模和实船的运动轨迹,并和实船试验结果作比较。M.S.Chitt和J.Strom—     

双基地声纳目标低频散射特性研究

针对双基地声纳目标低频散射问题,从Helmholtz积分方程出发,采用等价面元解决表面积分存在的奇异性问题,建立了非入射方向水下目标散射声场的物理模型和计算方法.计算了刚性圆柱体的后向散射回声,绘出了在不同收发分置角、低频情况下,刚性椭球目标强度随目标姿态角的空间变化曲线,并分析了其散射特性.结果表明,提出的模型和方法能计算任意分置角和任意目标姿态角时的水下目标散射强度,可用于预报双基地声纳目标低频声散射特性.     

用于时空综合被动定位的种子分裂算法

针对传统TMA方法的局限性,运用时空综合被动定位(STI)理论,探索如何利用拖线阵列声纳的基阵探测信息估算目标运动要素。采用种子分裂算法(SDA)原理,通过选取合适的初始种子,进行高效率的穷举,从而得出最优解。经过仿真计算及分析发现,与遗传算法相比较,计算量大大缩小;本艇不机动时,即使在低信噪比的情况下,该算法既满足了可靠性的要求,又缩短搜索迭代过程。     

编队对潜作战中抗友邻舰干扰方法

针对编队远程水下警戒中拖曳线列阵声纳抗编队中友邻舰辐射噪声干扰问题,基于拖曳线列阵声纳的检测性能,由友邻干扰时空频特征,给出了产生干扰盲区与左右舷镜像源的原因。分析了两种抗友邻干扰"软补盲"方法的优缺点,并通过计算机仿真双舰编队在平行搜索且只有一条拖曳线列阵工作模式下,得到了未使用抗干扰和采用"软补盲"抗干扰方法后对于被动拖曳线列阵声纳检测性能产生的不同影响,并根据影响结果给出了平行搜索方式下使用"软补盲"抗干扰方法后的队形配置建议与作战指挥原则。     

潜艇动力抗沉运动特性分析

采用潜艇垂直面操纵性运动方程、破损舱进水方程和压载水舱排水方程联立构成的潜艇动力抗沉运动方程,研究了2艘不同吨位潜艇的损管特性和动力抗沉运动,其中动力抗沉运动计算包括单独高压气吹除和高压气吹除加操上浮舵2种情况,并讨论了单独高压气吹除、高压气吹除与操舵联合作用的抗沉效能,从而明确了操舵在动力抗沉中的作用。通过对两艇的仿真计算结果的讨论与分析,并用动力不沉性指数Ka定量地评估了转舵在潜艇动力抗沉中的作用。计算结果表明,潜艇中、首部隔舱破损时,转舵在动力抗沉中效能显著,尾部隔舱破损时效能不明显,甚至作用相反。     

基于方位量测的舰艇对潜定位技术研究*

结合舰艇拖曳线列阵声纳实际搜潜装备,利用舰载线列阵声纳测得的潜艇目标方位信息,建立了基于方位量测的舰艇对潜艇目标定位的数学模型,给出求解潜艇运动参数的定位算法,并对定位误差进行了分析,在定位模型及算法的基础上,仿真研究了潜艇与舰艇之间的初始距离、舰艇测得潜艇目标初始方位角、潜艇航向等因素对定位性能的影响,给出仿真结果并进行了分析,该结果对于指导实际反潜具有一定的实用价值.     

浅谈潜艇综合声纳系统

什么是潜艇综合声纳系统潜艇综合声纳系统是指装备在潜艇上,由多部声纳和水声测量设备组成的、具有综合化功能的水声探测系统。现代潜艇综合声纳系统通常由被动测距基阵、艇首阵、侦察水听器阵、探雷阵、通信阵、舷侧线列阵、拖曳线列阵、本艇噪声监测水听器、通用信号处理机、通用多功能显控台等组成。有的系统还包括一部拖曳式线列阵声纳。潜艇综合声纳系统内各声纳之间可进行数据传递,共享某些声纳基阵或信号处理部件,共同完成任务。系统显控台能进行集中操纵和显示,具有很强的信息综合能力。