高压气吹除时机对潜艇应急吹除性能的影响分析

高压气吹除主压载水舱是潜艇水下动力抗沉的重要操纵手段之一。由于在高压气吹除主压载水舱的过程中,高压气不同吹除时机对潜艇的运动形式和姿态没有充分的理论研究和计算,导致在实际的高压气吹除主压载水舱过程中高压气吹除时机具有很大的随意性,严重影响潜艇应急吹除的性能。建立高压气吹除模型,运用计算机对艏部和舯部破损工况进行仿真计算并对结果进行分析,得出高压气吹除时机对潜艇能否够成功挽回起着关键性的作用。     

潜艇高压气吹除主压载水舱应急挽回的运动规律和控制策略

针对潜艇高压气吹除压载水舱应急挽回姿态控制难题,以吹除高压气和压载水舱中压力气体为研究对象,推导并构建了高压气吹除和压载水舱解除气压数理模型。结合潜艇应急挽回数学模型,对潜艇发生破损进水事故的应急挽回过程进行数值仿真,分析了某潜艇事故采取3种不同挽回方案条件下潜艇运动姿态变化规律。研究结果表明：所构建的数理模型能较好描述潜艇应急挽回姿态变化规律,为潜艇应急挽回运动规律预报、潜艇运动状态实时评估和姿态控制方案制定提供理论依据和技术支持。     

潜艇应急上浮机动不稳定性建模与仿真

为了避免潜艇在应急上浮过程中,由于较快的上浮速度以及较大的负攻角,水动力呈现强非线性,在横向流作用下潜艇可能产生过大的横倾角甚至失稳倾覆.基于艇体水流入射角和方向角定义下的潜艇非线性水动力描述形式及其试验结果,采用一种新形式的大攻角非稳态潜艇操纵运动仿真数学模型,对高压气吹除主压载水舱后潜艇应急上浮过程的运动状态进行预报.采用拉瓦尔喷管理论对高压气吹除主压载水舱的热力学过程进行建模,并将该过程计算得到潜艇所受的复杂激变力作为潜艇操纵运动仿真数学模型的控制输入,计算结果表明:相较于高压气吹除指数模型,采用的拉瓦尔喷管模型能更为真实地反映实艇高压气吹除过程,对潜艇应急上浮机动的运动状态预报更为准确.应急上浮过程中快速造成较大的尾倾角有利于抑制横倾角的增大,且横倾角主要受水舱吹除顺序的影响,受初始深度的影响较小.根据潜艇事故工况下的初始状态制定有效的高压气应急吹除挽回策略,是抑制应急上浮横倾角的主要手段.     

破损潜艇应急起浮操纵控制研究

在建立高压气应急吹除模型的基础上,通过计算机模拟仿真对高压气吹除过程中计算型潜艇应急上浮的主要参数进行计算和分析,给出了艏部破损和舯部破损时操纵安全界限图中的进水限制线,提高了潜艇应急上浮操纵的安全性.     

潜艇高压气吹除主压载水舱排水模型研究

在部分假设基础上,分析了潜艇高压气吹除压载水舱过程中舱内气体和海水等参数的变化特征,利用体积变化法和伯努利公式计算法建立了高压气吹除压载水舱排水模型,并通过算例验证了所建模型的准确性,结果表明:所建立的数理模型中部分假设和简化是合理的,能正确描述高压气吹除压载水舱排水过程。     

潜艇大深度损失浮力仿真分析及操纵方法

针对潜艇舱室破损进水损失浮力后的安全操纵控制问题,分析了潜艇大深度航行的时机与操纵特点,在潜艇应急操纵运动模型的基础上,通过编制潜艇大深度航行安全操纵研究平台软件,仿真分析了潜艇大深度航行条件下的损失浮力后的运动响应及高压气应急吹除控制方案,制定了大深度航行舱室进水挽回限制线,总结出了大深度航行损失浮力时的操纵方法.研...     

潜艇动力抗沉过程姿态和运动规律预报研究

为了解决潜艇动力抗沉过程运动特性预报难和准确性不高等问题,在建立动力抗沉应急操纵模型基础上,首先研制了潜艇动力抗沉姿态预报系统;然后,通过大量数值仿真得到了各种工况下潜艇运动特性和姿态变化规律。这些规律和结论可为潜艇指挥员快速正确决策提供理论依据和指导建议。     

舰船回转运动时拖曳声纳阵位预报研究

根据船舶操纵性标准方程 ,预报了拖船水平面的操舵回转运动 ,由此确定船舶操舵回转时拖点的速度作为拖曳声纳运动预报的拖点边界条件 .利用拖缆回转运动计算程序 ,计算了船舶回转时拖曳声纳阵位 ,初步讨论了船舶操舵回转对拖曳声纳的影响 .     

潜艇垂直面波浪力计算与运动仿真

为对潜艇在垂直面波浪力作用下的运动规律进行研究,基于PM谱长峰不规则波,采用Hirom近似公式计算垂直面波浪力。以某典型潜艇为对象,基于潜艇操纵运动线性模型,叠加波浪力,进行了潜艇近水面潜浮运动仿真。分析了不同浪向、波高、初始潜深、航速条件对潜艇潜浮运动响应的影响。进行了波浪干扰下潜艇操舵运动响应仿真,分析了波浪对操舵运动响应的影响。仿真结果能够较为真实地反应潜艇在垂直面波浪力干扰下的运动情况。计算模型与仿真程序系统满足检验的需求。     

潜艇应急上浮六自由度运动及黏性流场数值模拟

为揭示潜艇应急上浮过程中的强非线性运动及水动力作用规律,基于RANS方程及流体体积模型,针对Suboff标模建立了潜艇应急上浮数值预报方法。通过开展不同纵倾攻角及斜航漂角下全附体模型的水动力计算,验证了该计算方法的有效性,确定了其适用范围,进而结合整体动网格技术模拟了潜艇的应急上浮过程,获得了艇体六自由度运动的时历参数及流场细节信息。数值模拟结果表明该方法能够较合理地描述潜艇上浮的运动规律,也证明了该方法在潜艇上浮多自由度运动及水动力性能研究中的潜力和适用性。     

高速履带车辆在坚实地面转向机理研究

运用系统分析的方法,研究坚实地面条件下高速履带车辆转向过程理论及其计算机仿真。以履带滑动转向理论为基础,考虑影响履带车辆转向的诸多因素(质心位置、负荷分布等),建立了履带车辆转向过程动力学模型。并为求解模型中的微分一代数混合方程,编写相应程序进行了仿真计算,对高低速2种情况下高速履带车辆的转向过程进行了计算机仿真实验,仿真计算的结果与实车野外实验的结果呈现一致性。特别在分析履带车辆高速转向过程中研究了离心力通过履带接地压力而对履带车辆转向过程的影响。     

高原环境对弹丸动态稳定性的影响

分析了高原环境低空气密度对弹丸动态稳定性的影响。给出了弹道坐标系中的力方程组和非滚转弹体坐标系中的力矩方程组,并通过线性化方法得到弹丸角运动的状态空间模型。列出了角运动状态矩阵的四个特征根,并利用复数平方根计算方法得到特征根实部的表达式。提出弹丸动态稳定性稳定因子的新定义,并证明新的动态稳定条件与传统的动态稳定条件是一致的。讨论了低空气密度对尾翼稳定弹和旋转稳定弹动态稳定性的影响,并通过仿真说明弹丸在高原条件和平原条件下的动态稳定性存在差异。     

环形串联直缸发动机配气系统设计

环形串联直缸发动机具有功率密度高、惯性力小等诸多优点,但其运行时气缸转子始终绕输出轴周向转动,使得传统发动机静态的配气方法不再适用。因此,研究设计一种能够满足该型发动机进排气需求的新型配气系统意义重大。针对该型发动机独特的环形串联结构和差速运动特性,研究了各转子气缸的容积变化规律,分析了各转子气缸进排气相位与转子转角之间的关系,创新设计了一种基于气道复用的动态位置配气系统。根据二冲程发动机配气方案设计加工了配气系统零部件,并通过高压气动实验完成了对该型发动机的动态进排气过程。实验结果表明,当给定外加驱动气压0.25 MPa时,发动机能够以约200 r/min的速度稳定运转,有效验证了该配气系统的可行性。     

双泵源电液舵机线谱噪声控制

采取变频调速控制策略的电液舵机可大幅降低操舵噪声，但系统线谱噪声明显且随工况变化而迁移，衰减难度大。基于此，结合泵源双冗余的电液舵机原理，仅改变原系统控制策略，提出基于辅助泵源合流的压力脉动控制措施。理论分析指出，两泵源转速一致，初始相位角为半个周期可衰减奇数次谐波。设计了主从同步控制策略，配置相应硬件，并应用于实际系统，实测相同操舵工况下可降低基脚结构振动总级3~5 dB，一阶线谱最大可衰减23 dB。     

Effects of Squeeze-film Air Damping on Properties of MEMS Inertial Switch in Fuse

The squeeze-film air damping exists in a lot of micro-electronic-mechanical system (MEMS) devices unavoidably. The effects of air damping in traditional inertial switch with spring-mass system can be ignored for its large volume and mass. But, many properties of MEMS switch, such as sensitivity, resolution and contact time, are affected by the air damping caused from the squeezed air film between two parallel plates moving relatively. Based on the conservation laws for mass and flux and the nonlinear Reynolds equation, the coefficient of squeeze-film damping was derived. The dynamic responses of the inertial switch with and without squeeze-film damping were simulated by using software ANSYS. The simulated results show that the sensitivity and contact time of the switch descend by about 5% and 15%, respectively, when the effects of squeeze-film damping are considered.     

履带车辆转向功率与直驶功率对比分析

履带车辆转向与轮式车辆转向有着本质的区别.履带车辆转向时的功率消耗较直线行驶功率消耗要大的多.提出了转向功率比的概念,建立了考虑高速履带滑转、低速履带滑移条件下履带车辆转向功率比的计算模型.通过对模型简化与推导,得到考虑履带滑转、滑移实际条件的模型与不考虑履带滑转、滑移理论模型的等价关系.对安装不同转向机构履带车辆的转向功率比进行了分析.通过在3种典型地面条件下对现有的具有有限个规定转向半径车型的示例计算,得到履带车辆转向功率消耗为直线行驶功率消耗的1.63～3.24倍的结论.     

分布式卫星系统相对运动的Hamilton力学建模及求解方法研究

介绍了地球扁率摄动下分布式卫星系统(DSS,Distributed Satellite System)相对运动的Hamilton动力学模型,给出DSS相对运动的Hamilton正则方程;针对地球扁率摄动下DSS相对运动的两点边值问题,提出了一种基于生成函数的打靶求解法,应用该方法对地球扁率摄动下DSS高精度构型调整问题进行了计算,结果表明该算法具有较高的计算效率,可有效避免维数灾难问题。     

集中载荷条件下的履带车辆转向分析

研究履带接地段滑动条件下履带车辆稳态转向问题。基于履带接地压力除均匀分布外另一典型分布-集中载荷条件,推导了转向所需牵引力、制动力、转向阻力矩、转向半径、转向角速度的表达式。采用迭代法求解转向平面运动方程,计算结果与实车实验进行了对比。结果表明,滑动模型反映了实际转向过程机理,可用于预测转向物理量取值区间。