潜艇水下破损潜坐海底操纵控制仿真研究

潜艇水下航行发生破损时,若海面情况不允许上浮,且海区水深和海区底质合适,应考虑操纵潜艇潜坐海底.以模型潜艇为研究对象,在潜艇垂直面非线性运动模型的基础上,结合舱室进水模型和高压气吹除主压载水舱模型,编制潜艇水下破损进水应急操纵仿真软件,对潜艇舱室临界破损面积进行了识别,分别对潜艇首部、中部和尾部舱室破损进水后的潜坐海底操纵进行仿真分析,明确了潜艇水下破损进水后进行潜坐海底时的运动特性和操纵规律,对提高潜艇生命力有重要意义.     

潜艇应急上浮操纵运动仿真预报研究

研究潜艇在应急操纵过程中的姿态变化规律,在舱室破损情况下的供气挽回操纵的方法,采用可压缩气体的一维定常绝热摩擦管流理论建立了高压气吹除主压载水舱模型,并与潜艇大攻角运动数学模型结合,构建了潜艇应急操纵数学模型.对潜艇首部舱室破损时的挽回操纵过程进行了预报,使用车、舵、气动力抗沉的操纵模型进行仿真.仿真结果表明,建立的模型能够可靠地预报破损潜艇在应急浮起过程中的运动规律以及姿态变化,所采取的供气措施对实艇高压气的定量优化具有一定的参考价值.     

基于扩展卡尔曼滤波的潜艇破损进水估计研究

研究潜艇水下撞击破损后进水位置和水量优化估计问题,当潜艇因碰撞和触雷等破损进水时,准确的获取潜艇水下破损进水时的进水量和进水位置信息,对潜艇指挥员采取及时有效地抗沉手段具有重要的现实指导意义。由于进水后形成较大的系统干扰,造成信息不稳定。为解决上述问题,提出采用滤波器将潜艇水下破损进水后产生的干扰力和干扰力矩定义为潜艇垂直面运动系统的扩展状态变量,用扩展卡尔曼滤波对潜艇破损后的进水量和进水位置进行状态估计识别。仿真结果表明,改进方法能够较为精确地估计出潜艇水下破损时的进水量和进水位置,对潜艇指挥员在潜艇水下破损情况的指挥决策具有重要的参考价值。     

潜艇舱室进水限制线支持向量机绘制方法研究

潜艇水下舱室进水可挽回的初始状态存在限制,针对现行绘制进水限制线"试凑"法的不足,提出一种新的潜艇水下舱室进水安全操纵限制线SVM绘制方法.该方法的主要步骤包括:收集训练样本;样本向量描述;选择核函数训练样本,求解分类决策数学模型;在潜艇水下操纵安全界限图中标绘分类曲线.基于相同有限样本,运用SVM绘制方法与"试凑"法同时绘制某型潜艇水下舱室进水限制线.选取样本集以外的初始点开展了挽回仿真,检验了两种限制线的分类有效性,结果表明,SVM方法绘制的限制线分类性能优于传统的"试凑"法.     

模糊运算在潜艇破损主隔舱进水量计算中的应用

在沉艇破损评估中,由于许多信息来自于潜水员,具有很大的主观性和不完整性,使用传统的精确计算方法得到的破舱进水量会存在比较大的误差。论文介绍了一种基于模糊运算的求取潜艇破损主隔舱进水量的方法,该方法通过对不确定的测量参数建立模糊模型,根据模糊数的运算法则,分析了直接法求取破舱进水量所存在的问题,然后介绍了一种新的方法-构造法并运用这种方法给出了破舱进水量的模糊模型及其隶属函数,最后通过一个实例来阐述实际的应用过程。     

潜艇潜浮过程中均衡操纵的建模与仿真

该文通过分析艇体在潜浮过程中所受的力和力矩的变化，建立潜艇前浮运动的基本方程，计算出浮力差和力矩差：通过操舵与均衡水柜注排水进行行进间均衡，建立舵效模型和注排水模型；在对潜艇潜浮过程的模拟的基础上，对潜浮和均衡的操纵方法进行仿真研究，即在潜艇有总纵倾和无纵倾定深控制时，通过操随航速变化首尾舵平衡角进行控制，同时给出补充均衡的实例；结果表明所建立的模型是正确有效的。     

基于OOA的潜艇打捞仿真建模研究

该文在对传统建模方法进行深入分析的基础上，提出了一种基于面向对象技术的潜艇打捞仿真建模方法，并给出了一个简化的研究实例，该模型结合基于规则表示的专家知识，较好的模拟了潜艇打捞的实际工作过程，解决了传统仿真方法应用于潜艇打捞仿真建模所产生的结构复杂，扩展性差的缺点。     

潜射弹道导弹时潜艇运动仿真的数学模型

通过操纵潜艇使之满足水下发射弹道导弹时所需的条件,是影响导弹齐射时间间隔的重要因素.为了研究这一动态过程,需要对潜艇的运动过程进行仿真,而建立潜艇运动的数学模型是仿真的关键.潜射弹道导弹时潜艇要受到静力、艇体水动力以及复杂的激变力的作用.采用Gertler六自由度运动方程对潜艇的运动状态进行仿真时,需要充分收集潜射导弹试验数据,掌握潜艇的水动力系数和基本构造,在此基础上合理处理复杂激变力是建立潜艇运动仿真数学模型的关键.该文通过分析水下垂直发射弹道导弹阶段潜艇的受力情况,应用简化的Gertler六自由度运动方程建立潜艇空间运动的微分方程组,得到了用于潜艇运动仿真的数学模型.     

以潜制潜的搜索效能分析与仿真

潜艇在未来的联合反潜作战中将担负重要的使命任务,但是由于潜艇搜索作战仿真模型的匮乏,严重影响了作战研究的科学性.建立潜艇对潜搜索效率模型成为以潜制潜作战研究的瓶颈问题.在认真研究潜艇的搜索过程和影响其搜索效率的各种因素的基础上,分两种情况(反潜潜艇发现目标的距离大于目标开始规避反潜潜艇的距离、反潜潜艇发现目标的距离小于等于目标开始规避反潜潜艇的距离)建立了潜艇对潜搜索效率模型.通过对潜艇搜索效能的仿真分析,提高了以潜制潜作战研究的科学性,给出了保证和提高搜索效率的使用方法.     

基于Delaunay三角形的三维数字地图生成算法

潜艇应用地形匹配技术是近年来导航技术领域的研究新方向，而海底数字地图的制作是潜艇海底地形匹配定位技术的基础。该文首先给出了电子海图水深数据的提取方法，然后基于处理大规模散乱数据的Delsunay三角形，提出了一种利用电子海图水深数据模拟形成三维数字高程模型(DEM)的算法，最后进行了数字仿真，仿真结果证明该算法是可行的。该文提出的新思路对海底数字地图的模拟具有重要的参考价值，为海底地形匹配定位技术的研究提供了必要的前提。     

基于专家控制技术的潜艇高压气自动控制研究

研究潜艇高压气自动控制问题,针对潜艇高压气吹除系统自动化程度低、供气方法经验性较强、且人工操纵容易出现误操作等问题,为提高潜艇水下航行安全性,在高压气应急吹除主压载水舱规律的基础上,引入专家控制技术应用于系统,可在应急情况下完成高压气的自动供气、自动停止供气和自动解除水舱气压,从而实现潜艇高压气系统的自动控制。仿真结果表明,控制方法是可行、有效的,对于实艇高压气系统的自动化研究具有一定参考价值。     

Unsteady analysis of the six DOF motion of a buoyantly rising submarine

The roll instability observed in buoyantly rising small to medium sized submarines is analyzed in this work using a computational fluid dynamics (CFD) RANS solver coupled to the six degree of freedom (DOF) solid body equations of motion for the submarine. The theoretical framework and the numerical implementation, in particular the fluid–rigid-body interaction methodology, are outlined in detail in conjunction with models for control, propulsion, and ballast blowing. The submarine-specific models are conventional while the RANS flow field predictions are compared with a coefficient-based model and validated against steady state wind tunnel data spanning the onset flow conditions of interest. Detailed analyses of full-scale rising stability scenarios identify the magnitude and onset behavior of contributing moments to the instability. The rolling moment generated by the sail was found to be the primary cause of the instability. Simulation results confirm the finding from a previous study that the emergence roll angle of the submarine is very sensitive to the initial heel (roll) angle. When the initial heel angle is a fraction of a degree, the emergence roll angle is too small to be of concern but an initial heel angle of 2° results in a significant emergence roll angle of 10°. Unsteady viscous effects due to vorticity trailing from the sail were observed but they were found to have an insignificant impact on roll instability for the scenarios investigated.     

基于海事VTS的智能航标船舶干预系统在500kV海南联网工程的应用

海底电缆工程是跨海电网建设工程的重要组成部分,海底电缆是不可或缺的电力“生命线”,实现了我国远距离传输电能的宏伟战略目标。随着海底电缆线路数量的不断增加,海底电缆常常由于复杂的海洋环境和各种外在的人文因素而常遭受到的各种类型和不同程度的破坏以及海底电缆在近海区域由于船锚钩挂造成的故障也越来越严重。本文针对海底电缆易受到船只的破坏,提出了海缆保护区智能航标应急干预处置的功能分析对海底电缆有着重要防护措施,对以后该类工程的实施具有一定的指导意义。     

脉冲防暴水炮近流场的数值模拟

为研究脉冲防暴水炮非稳态气液两相射流的雾化机理,采用一方程大涡模拟耦合有界压缩型VOF方法构建数值计算模型,对近流场进行数值模拟。从喷雾形态看,由数值模拟得到的气液两相界面分布图与近流场的高速摄影图像相符程度较高。对两者进行分析比较后发现,在近流场中高压气体膨胀为射流发展的主要动因。     

可燃气泄漏扩散的CFD研究

海洋石油是具有高风险的行业,尤其是开采高压天然气的生产设施,现场有大量静密封点,极有可能发生可燃气泄漏。计算流体力学(CFD)方法可以实现分析、判断和预测可燃气泄漏后所影响到的扩散区域,在事故的预防、控制以及平台应急、逃生方面均具有重要的指导意义。本文在对某气田群进行前期调查和深入分析的基础上,根据平台上设备实际运行情况,选择具有代表性的泄漏点。运用计算流体力学模拟方法,合理搭建平台的物理模型,选择适宜的扩散方程和边界条件,对该海上平台可燃气泄漏进行了模拟计算。计算结果表明平台上接触塔和测试分离器的泄漏概率最大,建议重点加强对上述设备单元内的管线、阀门、法兰等日常维护、保养,从预防角度进行风险控制:中心平台上接触塔、生产分离器和天然气清管球发射器,井口平台上井口采气树、测试管汇和测试分离器运行压力较高,泄漏后扩散后影响的范围、潜在升级的后果比较严重,建议对上述重点设备开展基于风险分析的检测工作;甲板空间内设置的防火墙、中控等房间形成阻挡物,在一定程度上影响了甲板空间内的通风效果,当风向为阻挡物的上风向时,天然气泄漏后扩散影响范围较大,此时应对整个影响区域内的明火源进行严格控制。基于CFD计算结果,可以有效划分平台的危险区域和火灾区域,为应急程序的细化提供参考依据,为事故发生后的应急指挥、选择正确的逃生路线提供参考。     

基于SOM-RBF算法的瓦斯涌出量动态预测模型研究

针对煤矿瓦斯涌出量的多影响因素预测问题,以多传感器的瓦斯监测系统采集处理后的数据作为样本,提出了一种自组织特征映射神经网络（Self-organizing Feature Maps,SOM）与多变量的径向基函数(Radial Basis Function,RBF)结合的组合人工神经网络的模型动态预测新方法。采用先聚类、再分类建模和预测的方法,解决了由于训练样本有限和训练样本点分散所导致的预测精度降低的问题,并通过矿井监测到的各项历史数据进行试验。结果表明,与其他预测模型相比较,该模型的预测精度更高,泛化能力更强。预测平均相对误差为2.16%,均相对变动值ARV为0.0059,均方根误差RMSE为0.1311,有效地实现了对煤矿绝对瓦斯涌出量的动态预测,有较高的实用价值。     

Estimation of the evacuation time in an emergency situation in hospitals

In this paper, a prediction model is presented that estimates the evacuation time in an emergency situation for hospitals. The model is generic enough to be used in various hospital settings. This model can provide incident managers with estimates of the evacuation times of different types of patients and can offer support to the managers with their resource allocation decisions in emergency situations. The major advantage of the prediction model is that the computation time is very short and the model does not need a lengthy and costly design. The model was applied for several different evacuation scenarios and the results were compared with those of a simulation model which had already been designed for use by the hospital. The comparison shows that the prediction model can provide estimates of the evacuation time that are similar to the results found by using costly and time-consuming simulation models.