无人水下航行器反水雷关键技术

随着现代化水雷技术的发展,现代反水雷技术发生了极大的变化。通过对无人水下航行器反水雷关键技术的发展需求及发展方向的研究,将无人水下航行器反水雷关键技术归纳为无人水下航行器反水雷总体技术、操控技术和探测识别技术三大核心关键技术,对每个核心关键专业技术的具体内容及发展方向进行了较系统的论述,并还对无人水下航行器反水雷的其它重点技术和发展进行了探讨。研究表明,突破无人水下航行器反水雷关键技术,将极大提高反水雷作战能力。     

军用水下无人航行器

水下无人航行器UUV(Unmanned Underwa-ter Vehicle)是一种可以由水面舰艇、潜艇、飞机等各种作战武器搭载的无人水下平台。其本身可以携带各种传感器与多种作战武器,可以执行一系列重要的军事支援任务,可以极大地扩展海军的作战能力,因此被视为现代海军的“力量倍增器”。对军用水下无人航行器的研究已经成为各国军事海洋技术研究的前沿。 目前,各国研制的军用水下无人航行器主要分为两大类:一类是尾部拖有电缆的遥控航行器;另一类是没有电缆的自主式水下航行器。其中,各国现役的水下无人航行器多数属于前者,主要用于执     

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。     

未来水下作战的多面手：自主式潜航器

为了解决线导灭雷具受脐带电缆或光纤电缆羁绊的问题,从20世纪90年代起各国海军便开始研究无缆灭雷具,自主式水下航行器(AUV)就是其中一种,它也称为无人水下航行器(UUV),是一种无缆的水下航行器,或称无缆水下机器人。目前已取得迅猛发展,并且功能也有很大扩展,不仅适用于水下作战各领域,而且在海洋研究和水     

倾斜转弯无人水下航行器H_∞鲁棒控制策略

针对倾斜转弯无人水下航行器的控制系统是横滚、俯仰、偏航三通道强耦合非线性系统这一特点,首先建立了三通道控制问题加权性能结构模型,并研究了权函数的选取;然后,设计了H∞鲁棒控制器,并进行降阶处理;最后,进行了仿真验证。仿真验证表明:该设计方法能有效克服各通道的交叉耦合作用,可以满足倾斜转弯无人水下航行器的控制设计要求。     

水下航行器燃烧室两相流燃烧数值模拟

提出水下航行器燃烧室中两相流燃烧数值模拟方法.采用k-ε双方程湍流模型、涡耗散燃烧模型、离散相液滴模型进行数值模拟,得到单组元推进剂燃烧的速度场、温度场、浓度场的分布.研究了喷嘴压差、环境背压对燃烧的影响,得出了一定范围内,增大喷嘴压差、增大环境背压可以增强燃烧效果的结论.     

消除水雷威胁

在水面和空中猎雷任务中,一次性排雷系统和自治式无人操纵水下航行器同遥控操纵航行器相比,有若干优点。     

基于冗余管理的水下航行器深度容错控制方法

随着海洋开发的日益增加,水下航行器的研究也进入了快速发展阶段,如何保证航行器在水下恶劣环境中可靠工作成为急待解决的问题,尤其对于超远航程和超长航时的航行器,其航行过程中难免会发生意外错误,因此在保证性能的同时,如何提高水下航行器的容错能力成为近年来研究的一个热点问题.提出了一种基于冗余管理(Redundancy Management)理论的水下航行器容错控制方案,方案有效利用了航行器中各传感器的冗余性,减少了硬件设备的增加,降低了成本,并利用有限元状态机方法进行了Matlab程序仿真,结果表明,整个方案设计合理,容错控制律真正达到了"容错控制"的目的.     

水下航行器不同燃料燃烧性能的仿真研究

为了解热动力水下航行器不同燃料的燃烧性能,利用FLUENT软件,分别对OTTO-Ⅱ单组元燃料和HAP+OTTO-Ⅱ+H2O的三组元燃料在旋转燃烧室内的两相湍流燃烧进行了数值仿真.湍流计算采用标准模型κ-ε、气相燃烧采用ED模型、液相采用离散液滴模型.得到两种燃料在燃烧室内的温度分布,化学反应速率分布、燃烧产物CO2和CO的质量分数分布以及两种燃料液滴的运动轨迹,并对计算结果进行了比较和分析.结果表明,三组元燃料的燃烧性能要优于单组元燃料的燃烧性能,但由于三组元液滴蒸发较慢,对燃烧稳定性造成影响.     

海洋能驱动航行器的能源最优航迹规划研究

无人水面航行器在航行过程中受到尺寸限制,只能携带有限的能源,而海洋中蕴含大量的能源,如果无人水面航行器在航行过程中能利用广泛分布的海洋能源,那么其续航能力将会显著提升.研究一种海洋能驱动航行器的能源最优航迹规划方法,使海洋能驱动航行器在航行过程中尽可能少地消耗能源,并尽可能多地利用海洋能.首先,选取我国南海部分海域作为...     

UUV编队协同搜索静止目标的准最优方法

考虑到操作的简单性且实际执行搜索任务时搜索力不是无限可分,将连续空间的搜索问题转换为离散空间的最优搜索问题。通过划分网格,将连续的目标位置分布离散化。根据最优搜索理论,提出了单个无人水下航行器的准最优随机搜索方法,较好地逼近理论最优值。并以此为基础,分析了无人水下航行器编队的3种协同搜索方法:集中最优搜索、分散最大概率搜索和准最优搜索。最后通过实例仿真,得出了编队准最优搜索策略的有效性、优越性和可操作性。此方法将对无人水下航行器编队的战法研究具有参考借鉴意义。     

水下高速航行器壳体振动特性分析

随着超空化技术被用于水下航行器减阻提速,水下高速航行器的结构设计也成为热点。为了确保在设计范围内航行器不发生颤振,对水下高速航行器壳体的振动特性进行了研究。采用有限元分析软件ANSYS建立了三维有限元模型。考虑到实际问题的复杂性,在建模时做了适当简化,忽略对整体结构影响不大的小孔、小圆角、小倒角;将各段壳体间的连接视为刚性连接,建模时将其视为一体。采用分块Lanczos法对模型进行模态分析和研究,一共提取了前25阶自由振动模态。经过分析比较,排除零模态、合并相同模态,最终给出了其前11阶的固有频率和振型。分析结果表明壳体结构整体刚度较好,在理论上证明了壳体结构设计方案的可行性,为航行器壳体的结构设计提供了理论依据。     

水下推力矢量控制技术研究现状及进展

水下推力矢量发射技术可以实现在外界条件干扰作用下对航行体运动稳定性的有效控制,已经成为有动力航行体水下发射方案的关键技术之一.相比于常规气相环境下的推力矢量控制技术,水下推力矢量控制技术难度更大,其主要原因在于发动机燃烧形成的高温高速燃气在水中作扩散流动并形成复杂的气水掺混与界面不稳定性现象,伴有激烈的流体动力干扰,严...     

旋转燃烧室内燃气湍流流动的数值分析

为了解水下航行器旋转燃烧室内燃气的流动特性,利用FLUENT软件,对旋转燃烧室内的气相流场进行了数值模拟。湍流计算采用RNGκ-ε模型、气相燃烧采用ED模型、液相采用离散液滴模型。得到燃烧室不同轴向截面位置的速度变化曲线和燃烧室中心纵截面的湍流粘性系数分布。结果表明,在燃烧室中间燃气形成范围较大的中心回流区,气体切向速度分布呈现Rankine涡结构,径向速度较小且为向心向。由于出口位置的偏心性和空间突缩,燃烧室后部的流场呈现明显的非轴对称分布,而且燃气速度变化剧烈。湍流粘性系数在回流区和出口上游处较大,而在壁面附近都小于0.01。     

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.     

2019年水下无人系统发展综述

对2019年世界各主要国家和地区水下无人系统的发展情况进行了综合梳理分析。首先研究了美国和日本发布的水下无人系统相关战略规划,之后整理了世界主要国家和地区水下无人系统装备发展情况,并对水下无人系统的关键技术(水下光学通信技术,水下导航技术,能源动力技术,协同作战技术)发展情况进行了总结。综述表明世界各主要军事强国从战略规划、装备研制和技术攻关等维度不断推进水下无人系统能力建设,全面提升水下无人自主作战和跨域协同作战能力水平。     

美国海军正在发展的水下探测系统

本文介绍了目前美国海军正在发展的几种水下探测系统。主要包括：先进可展开系统（ADS）,商用现成技术固定式分布系统（FDS-C）,商用声学流行技术快速嵌入计划（A-RCI）,潜艇拖曳阵系统（TB-29A）和无人水下航行器(UUV)。     

基于高斯和粒子滤波的AUV水下地形辅助导航方法

针对自主式水下无人航行器(AUV)长时间潜航时的精确导航定位需求,以多波束测深系统为水下地形测量设备,提出一种基于贝叶斯估计的AUV水下地形匹配导航模型。针对贝叶斯滤波后验概率密度函数的求解问题,用高斯混合密度函数近似状态的后验概率密度函数,提出了基于高斯和粒子滤波的水下地形匹配导航方法。基于多波束测深数据的回放式仿真试验表明,提出的方法可以有效近似地形匹配的贝叶斯滤波模型,具有良好的实用性。     

水域无人系统平台自主航行及协同控制研究进展

水域无人系统平台是指可通过远程遥控、无人驾驶、自主航行等方式达成任务的一类平台,涵盖无人船艇及其所配备的无人机、自主水下机器人等.自主航行及协同控制理论技术水平是水域无人系统平台的核心所在,已成为船舶与海洋工程及水上交通等领域的热点研究方向.为掌握水域无人系统平台的自主航行及协同控制方面的发展动态和趋势,综述了水域无人...     

基于几何算法的水下航行器路径规划

在分析水下航行器路径规划影响因素及主要障碍物特点的基础上,提出了一种基于几何算法的水下航行器路径规划算法,并采用该算法对障碍物进行建模和路径规划研究,解决了水下航行器航经多障碍物海区的路径规划问题.最后,通过仿真试验验证了该算法的准确性与可行性.