波浪作用下水下航行体出水成功概率预报

为了实现实测波浪作用下水下航行体出水成功概率预报,为潜艇作战提供一种水下发射的快速预报方法,基于边界元方法建立了水下航行体出水姿态计算模型,对不同波浪条件下水下航行体出水姿态参数进行了计算。同时,将不同波浪条件下的出水姿态参数进行集成,形成了规则波浪数据库。以渤海湾某时间段的实测海况作为发射环境,建立符合瑞利分布的波高概率分布模型,将尾部触水俯仰角作为判定条件,对实测波浪下水下航行体出水成功概率进行预报。计算结果表明,在考虑最恶劣工况下,相对于静水条件下的出水俯仰角偏差随着波高的增加而减小;相同波高下,受到出水相位的影响,出水俯仰角偏差呈余弦变化规律。该预报方法对于潜艇作战判定发射时机具有一定参考价值,为水下发射的成功概率预报提供参考。     

导弹垂直发射方案的分析

分析导弹垂直发射方案的目的是在于确定近程拦截采用垂直发射方案的可行性。本文研究了导弹助推加速度,拐弯开始时间,俯仰速率和推力矢量控制的偏转控制极限等参数对在最小高度上实现快速拐弯所带来的影响,对推力矢量控制的导弹和仅仅利用气动力控制的类似的导弹进行性能比较。结果表明:近程拦截的垂直发射方案和推力矢量控制技术一起使用是可行的,是有吸引力的。     

潜艇水下低速航行时的安全操纵控制技术

针对潜艇水下低速航行时的操艇安全问题,在对潜艇水下低速航行工况的概念和使用时机进行分析的基础上,根据艇体和首、尾水平舵的水动力特性,结合实艇使用经验,研究并总结出潜艇水下低速航行时的安全操纵控制技术。这些技术对保障潜艇在水下低速航行时的操艇安全具有实际指导意义。     

水下航行器动力定位下的运动轨迹设计与仿真

对远程低速水下航行器在动力定位系统作用下的运动进行了研究.远程低速水下航行器由于航程远必须采用GPS全球导航定位系统进行导航,于是水下航行器就必须具有动力定位的能力,使之可以在需要GPS导航的时候上浮到近水面,导航完成后再下潜回航行深度.在建立水下航行器运动数学模型及进行推力分配的基础上,对远程低速水下航行器的典型运动轨迹进行了仿真,并对仿真结果进行了分析.     

自主水下航行器的自适应反演变结构控制器设计

由于水下航行器是高度耦合、复杂的多输入多输出不确定性非线性系统。对水下航行器进行精确作业时的运动控制一直是其实用化过程中困扰人们的问题。将自适应反演控制技术和变结构控制策略相结合,提出了一种基于反演技术的自适应变结构控制器设计方法,实现AUV水平侧移和航向控制,并利用自主水下航行器模型进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制方法对模型不确定性和不确定环境干扰表现出良好的鲁棒性和自适应性。     

编队式自主水下航行器无碰协调控制技术研究

针对自主水下航行器(AUV)编队式航行中存在智能体间相互碰撞的危险,提出一种自主水下航行器的无碰协调控制技术,包含了编队协调控制和无碰策略等多种基本行为的融合.在编队控制中运用基于级联方法的路径跟踪控制技术和参数一致性的协同控制方法,保证了跟踪误差的渐近稳定,采用HRVO算法的无碰避障策略,使得AUV可以同时避开一般障碍物和其他AUV的碰撞危险.仿真结果表明,该AUV编队式无碰协调控制技术可使各AUV在避开碰撞危险的情况下,快速收敛到各自的参考路径,并保持编队的协调一致性.     

水下航行器轴向运动的初始修正自适应反演控制方法

研究水下航行器在复杂水下环境中轴向运动的轨迹跟踪问题,当航行器质量及初始误差均较大时,根据传统自适应反演控制方法设计的控制器需要航行器动力系统提供较大的推力,甚至超过动力系统的最大输出。提出初始修正自适应反演控制方法对此予以改进,该方法将原来对参考信号的跟踪转换为对修正参考信号的跟踪,并采用自适应方法估计航行器的质量和未知扰动等未知参数,可以获得较好的轨迹跟踪性能且不需较大的推力。仿真结果验证了所提初始修正自适应反演控制方法的有效性。     

潜器支持母船阵位选择

针对缆控水下航行体在水下工作过程中,潜器支持母船和水下航行体的配合问题。以防止风流变化造成潜器脐带电缆与母船缠绕危险的发生,基于对风流环境的极限判断,对母船阵位的选择进行了研究,并提出了一种简易的选择模型,对指导水下航行体和支持母船的配合有一定的指导意义。     

水下航行器永磁直流电机瞬态磁场数值模拟

水下航行器在海洋中已得到广泛应用,而电动力水下航行器较热动力水下航行器由于具有结构简单、维护方便等优点应用更广泛。应用有限元分析软件Magnet,对某型电动力水下航行器推进用永磁直流电机有无负载时内、外磁场进行了数值模拟,所获得的结果可用于分析电机漏磁场对其周围电子仪器设备的干扰。     

水下应用栅格翼动态展开参数预示方法

基于水下应用栅格翼动态展开过程动力学模型,根据展开特征角度定常水动力方法,拟合获得展开全程受到的流体力矩,并引入考虑相对速度影响的修正因子,形成水下应用栅格翼动态展开过程参数工程预示方法,以典型展开时序点航行体运动参数为设计输入,对栅格翼展开过程运动参数进行预示。通过与水下应用栅格翼非定常流场仿真计算数据以及水下航行体弹射试验数据对比,验证了上述预示方法的正确性及工程适用性,为水下应用栅格翼方案设计的优化及展开不同步性分析提供设计参考。     

潜艇知识问答（作战训练篇）

1.潜艇在水下航行时，是如何发现水下障碍物的？ 答：潜艇水下航行时，对水下目标的探测主要靠潜艇声纳实现对周围物体的探测，即声纳通过接收水下目标发出声波或接收目标反射声纳本发射的声波来确定目标的方位、距离，从而达到对海底状况的观察。声纳分被动声纳和主动声纳两种，被动声纳通过接收水中目标发出的声波来探测目标，     

超空泡水下航行体振动特性分析

用有限元方法分析了超空泡水下航行体的固有特性,计算了自由边界条件下超空泡航行体的振动特性,求出了固有频率和模态,并选取对其结构性能有重要影响的四类模态,即梁弯曲模态、呼吸模态、径向模态和轴向弯曲模态绘制了三维模态图.研究表明,超空泡水下航行体无阻尼自由振动的首阶模态为梁弯曲模态;呼吸模态发生的初始频率较高;径向模态发生的初始频率较低;轴向弯曲模态发生的频率比较集中,变形较为复杂.所得结果为今后开展进一步的超空泡航行体结构动力学研究提供了模型基础.     

航空探潜利器——吊放声呐与声呐浮标

正在浩瀚无际的海洋中,航空母舰的存在如同一座劈波斩浪的移动城堡,而城堡的守卫就是水面编队驱护舰、水下潜艇、空中反潜飞机以及水下声呐预警系统。它们将航母团团围住,形成了一个"舰机合一,攻防兼备"的海上作战平台。潜艇是为数不多的可能威胁航空母舰的水下航行器,因而反潜是水面编队的主要任务。在搜索潜艇的过程中,驱护舰首当其冲,采用主动声呐发射     

水下缩比航行体热尾流的红外探测实验

根据缩比模型,建立缩比红外成像实验测试系统,对水下航行体的体积、航行深度、运动速度、尾流排放等进行缩比设计,设计多种实验工况,可实现缩比目标模型红外尾流的静态和动态测试。一方面明确红外尾流的可探测性,另一方面掌握红外尾流可探测性的影响因素以及红外尾流的变化规律,为下一步工作奠定基础。缩比实验结果表明,利用区域灰度均值和均方差的起伏变化可有效探测水下航行体水面尾迹。     

潜艇水下武器发射系统及其发展趋势

潜艇是重要的水下作战武备,其携带的水下武器主要靠武器发射系统来完成。由于潜艇作战条件复杂,因此,潜艇对水下武器发射系统有特殊的要求,主要表现在它的安全性方面,其中包括是否有利于武器的安全装载、储藏、操控、发射等。衡量一套理想的潜艇武器发射系统的标准主要看以下几个方面能否满足要求:水下发射武器所需的速度,不受潜艇航行速度或深度的限制;发射装置具有较高的安全性和可靠性,较低的发射噪声信号;需要较小的发射能量,较小的发射空间;发射装置的重量、成本和通用性。     

“护身符”先进无人水下航行器性能取得突破性进展

据报道,英国“护身符”（Tailsman）先进无人水下航行器在一次海试中能力取得突破性进展,成为世界上第一艘能够在海上航行过程中成功进行武器发射和控制的UUV。该UV由英国BAE系统公司研制,此次试验在英国的东海岸进行。     

量化和噪声约束条件下多Lagrange航行体编队的分布式跟踪控制

对量化和噪声约束条件下多Lagrange航行体编队的跟踪控制进行了研究,提出了一种右边不连续的非线性控制算法。同时,利用微分包含理论、图论以及矩阵理论,对控制器的稳定性进行了验证。研究结果表明:多Lagrange航行体编队可以在量化和噪声影响的有向通信图下,达到有误差界的跟踪。最后,运用三自由度的无人水下航行器进行数值仿真,证明了该控制算法的有效性。     

水下航行体热尾流数值预报方法研究

研究了水下航行体红外隐身性等问题,提出了一种可对水下航行体热尾流进行数值预报的方法。在已建立了水下热尾流数学模型及海面热尾流红外辐射大气传输模型的基础上,采用几何投影的方法,确定机载红外成像器件焦平面上各个探测像元所对应的海面辐射区域,进而计算出探测器焦平面上每个探测像元所接收到的红外辐射能量,最后根据每个探测像元所接收到的红外辐射能量绘制伪彩色红外图像。按此方法在WindowXP平台上选用VC 6.0结合FLUENT及MODTRAN等专业软件,建立数据库,编写了仿真程序,可以对水下航行体的热尾流进行数值预报。     

超空泡体结构响应问题的有限元分析

超空泡体在水下高速航行时要受到冲击载荷的作用,这对其结构是不利的。用有限元方法分析计算了冲击载荷作用下超空泡体的结构响应,数值计算结果表明,超空泡体在一定频率下引起的结构响应非常显著,且随着频率的升高响应幅值有减小的趋势。     

水下航行体泵喷推进器设计与性能分析

为了快速、高效地设计出性能优良的泵喷推进器,采用全三维反问题计算和正问题计算相互迭代的方法对某水下航行体的泵喷推进器进行了设计。在不考虑流体压缩性和粘性条件下,将泵喷推进器内部有旋流动分解为周向平均流动和周向脉动流动,其中周向平均流动方程通过三维欧拉方程在周向平均后导出,周向脉动流动议程通过Clebsch变换得到控制方程;不考虑叶片厚度的情况下,用叶片中心面上的涡来代替叶片对水的作用,叶片形状根据边界条件设置迭代确定。然后,运用雷诺时均方法对所设计的泵喷推进器进行数值仿真,发现泵喷推进器在设计航速下水力效率为89%,泵喷转子叶片表面未见空化,推进器产生的推力略高于航行体阻力。该结果表明:所提方法能满足设计要求,由此验证了设计方法的有效性。