基于系统论的水下集群作战效能评估

为建设强大的现代化海军,有人无人集群协同化作战是一个重要的研究方向。针对这种新的作战样式,对其作战效能进行评估显得尤为重要。对于这种多装备、强耦合、巨复杂的大系统,常规的效能评估方法并不完全适用。从系统论的角度出发,根据相似性原理将串联电路系统的部分理论引入到效能评估中,考虑作战环节中的串联特性,建立起系统整体和部分的有机统一。通过水下集群协同作战实例验证,表明该方法是有效且科学的,能够较准确地反映集群的总效能。     

水下传感网基于节点权重的地理位置路由

水下传感网络采用声波进行通信,具有长时延、高错误率和低能耗要求等技术挑战。为此,提出基于节点权重的地理位置路由（weight of node-based routing,WNBR）。在WNBR路由中,当源节点需要转发数据包时,依据深度适度因子构建候选下一跳转发节点集,利用节点剩余能量、距离和链路质量信息计算下一跳转发节点集中每个节点的权重。最后,选择具有最大权重的节点作为源节点的下一跳转发节点。仿真结果表明,提出的WNBR路由能够有效均衡能耗,降低端到端时延,提高了数据包传递率。     

一种高压脉冲电源设计与实验

研制了一台储能为8kJ的高压脉冲电源,该电源主要由高频高压电容充电电源,储能电容器组,放电开关,放电电极和安全泄放装置组成。高压充电电源采用市电通过干式变压器升压,然后全桥整流后向高压储能电容充电,最后通过触发高压空气开关将电容中储能在放电电极处释放掉。高压测量端与控制系统采用光电隔离技术,减小了电磁干扰对控制系统的影响,同时提高了操作安全性。最后对多晶硅材料进行放电实验,结果表明,电极放电可在试样中产生明显的破碎效果。     

新型弹药装备静电放电试验研究

静电放电试验是安全性评价的一项重要内容.参照IEC 61000-4-2标准,提出弹药装备静电放电试验方法为间接静电放电和直接静电放电.该方法拓展应用标准的"开放等级",构建试验系统,并进行相应的试验研究,从而为新型弹药装备定型或静电安全性评价提供了全面评价方法.     

高倍率脉冲放电锂电池的功率输出特性

由于电池内阻和极化现象的存在,锂电池在放电的瞬间会出现较大的电压跌落,高倍率脉冲放电锂电池更是如此。为了研究高倍率脉冲放电锂电池的功率输出特性,探讨温度、荷电状态和老化等因素对电池功率性能的影响规律,定义了锂电池的功率特性曲线,搭建了高倍率电池测试平台,并从温度、荷电状态和老化3个阻抗敏感因素开展实验研究。研究方法和结论对后期开展锂电池系统的峰值功率评估和功率曲线预测有一定的指导意义。     

被动全向声纳浮标跟踪潜艇的优化布放方法

反潜飞机利用被动全向声纳浮标可以隐蔽地跟踪潜艇,但浮标消耗量大。在满足定位精度的条件下,如何优化布放浮标以便有效增加跟踪时间是一个亟待解决的问题。首先分析了浮标探测性能和浮标群相对位置对定位精度的影响,得到浮标布放的五种基本原则;然后结合水下目标跟踪技术提出了两种用被动全向声纳浮标跟踪潜艇的优化布放方法:一种是利用遗传算法来优化每一枚浮标的布放位置,另一种是将一批次投放2-4枚浮标的多维优化问题简单转换成一维优化问题来确定浮标的布放位置。最后仿真计算了这两种方法的跟踪性能及浮标消耗量。仿真结果表明,两种优化布放方法均能满足跟踪要求,前者的浮标消耗量比后者略少,但后者的投放批次少很多,有利于减少人员的工作量。     

近壁面水下爆炸冲击波载荷参数研究

水下爆炸过程中结构会受到冲击波载荷的作用同,同时结构也会对冲击波栽荷产生反作用.为了解结构对冲击波参数的影响规律,从牛顿第二定律出发,推导了冲击波压力、正压作用时间和比冲量与板厚之间的关系.为验证计算方法的正确性,设计了验证性试验,试验证实计算结果与试验结果吻合较好.计算表明:冲击波载荷参数主要受到板厚的影响,板厚越厚...     

水下导航数据融合方法

设计了一种基于多模型自动识别与转换的潜艇水下自适应卡尔曼滤波算法,并以此为基础,引入联邦卡尔曼滤波思想,结合模式识别技术,实现模型的自动识别、转换与跟踪,克服常规卡尔曼滤波对于变模型系统没有自适应能力致使在很多情况下误差太大或无法应用的缺点.仿真结果证明此方法可以复杂的潜艇水下综合导航的数据融合技术开辟一条新的有效途径.     

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。     

无约束自由体有限元分析中的准静态法

在对某水下无约束航行体进行有限元静力分析的时候,由于无法限定结构的自由度而使刚度矩阵奇异,从而导致求解失败。为了解决这一问题,采用强迫约束法和准静态法(惯性释放)对此航行体进行了有限元静力对比计算,结果表明:用强迫约束法对水下航行体进行静力分析时,在施加强迫约束的部位出现了严重的应力集中现象,应力最大值为1.25×106Pa,应力集中使得整个结构的应力分布与实验数据相差较大,可认为计算结果错误;采用惯性释放法对其进行静力分析时,应力最大值为3.27×105Pa,整个结构的应力分布合理,与实验数据一致,计算结果正确。