舰船气泡尾流场气泡数密度衰减模型研究

为探究舰船气泡尾流场中气泡的数密度衰减特性,通过港内海况条件下冲锋舟航行实验,以高速摄像机采集实验测得的不同螺旋桨转速下的真实气泡尾流场数据,对舰船气泡尾流场中不同螺旋桨转速工况下气泡的数密度衰减特性进行分析,得出舰船气泡尾流场中气泡数密度随时间呈指数衰减,最大气泡数密度可达8×105/m3,且衰减情况受螺旋桨转速的影响,转速越高衰减越快,并构建舰船气泡尾流场中考虑螺旋桨转速的气泡数密度衰减模型,模型与实验结果吻合良好,表明模型的正确性和应用价值,对舰船气泡尾流场微观气泡探测和鱼雷制导等研究应用具有参考价值。     

舰船尾流图像的边缘分割算法研究

舰船尾流是指舰船航行过程中由于螺旋桨空化、水与舰船侧壁摩擦等原因,在舰船尾部形成的气泡群。利用舰船尾流多波束成像技术,可以探测到尾流的声散射强度数据。为了更好地研究尾流的特性,对原始声呐数据进行图像可视化处理。由于处理后的原始尾流图像掺杂着噪声,尤其当海面反射较强时,造成部分尾流图像与海面的反射图像完全混合在一起,因此需要寻找合适的算法将尾流图像的边缘提取出来。文章研究了微分算子、数学形态学算法、分形算法等边缘分割算法在尾流图像处理中的应用,并通过比较总结了每种算法的优缺点。     

舰船柴油主机尾气排放特性及其尾流抑制应用研究

通过检测曼哈姆(TBD)型船用柴油机尾气,总结不同负荷工况下柴油机尾气排放特性的变化规律,以实现利用尾气气体消除尾流微气泡。针对实验测试数据,研究基于主机尾气的舰船尾流消除技术的可行性,从主机尾气的排量、排温、溶解度、酸碱性、成分方面,分析尾气能否满足技术需求。实验结果表明:尾气气体成分较稳定,排温为350℃以上,排量达1 000 kg/h以上,尾气溶解度为0.12 g/L,呈弱酸性;证明尾气气体的排气量充足,消泡速率高,对舰船次生危害少,具有消除尾流微气泡的作用,对于提升舰船尾流隐身及降低排气危害具有重要意义。     

一种新的激光探潜方法

提出了一种不同于现有激光探潜原理的新方法，该方法利用潜艇尾流中气泡的光散射特性来探测和跟踪潜艇。对该方法的原理进行了简单的介绍，还对所涉及到的几个关键问题进行了初步的探讨和研究。     

舰船缩比模型水下非接触爆炸载荷测量与分析

合理设置舰船缩比模型海上毁伤试验工况,有效考核舰船抗冲击性能和兵器毁伤效能的同时,减小舰船模型的毁伤程度。通过测量和分析模型在不同装药量和不同爆炸初始深度的爆炸载荷试验数据,确定爆源布放深度与表面反射及海底边界条件等对冲击波压力和气泡脉动影响的关系,为分析舰船冲击环境及水下非接触爆炸数值仿真数据输入提供思路。     

舰船尾流侧向声检测方法

舰船尾流声检测是水下航行体实现自动搜索、跟踪、攻击水面舰艇目标的最有效途径之一,当前工程应用和相关研究主要集中于从尾流下方实施的顶视声尾流检测方法.为了进一步研究水下航行体新型尾流检测技术,提高尾流自导性能及抗干扰能力,研究了舰船尾流的侧向声散射检测方法.分析了舰船尾流的几何特性和声特性,进行了实验室模拟尾流的气幕声散...     

基于双渐进方法的水下爆炸气泡载荷作用下舰船的动态响应分析

通过建立一套有限元方法与双渐进方法（DAA）相结合的计算程序,研究了水下爆炸气泡作用下舰船模型的动态响应。阐述了水下爆炸气泡与水面舰船结构之间的流固耦合理论分析。分别建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和一个水面舰船船体模型。研究了气泡作用下船模的总体响应和局部响应。得到了不同位置的加速度,速度和位移时程曲线。详细讨论了水下爆炸气泡作用下船模总体响应和局部响应的特征与机理。     

水下爆炸气泡射流对船体破坏效应研究

兵器水下爆炸时,由于船体边界存在影响了气泡自由膨胀,使气泡上升过程中会朝船体方向运动,气泡被船体吸引破裂后形成的高速水射流是舰船结构毁伤的重要因素。基于GeersHunter理论,将射流形状等效为水柱射流,采用数值仿真计算方法研究气泡射流对舰船结构的破坏效应。研究结果表明:气泡射流对船体结构的二次加载压力能使船体外板出现较大范围的塑性变形,使船体结构受到严重二次毁伤。     

水下爆炸气泡动态特性的研究进展

水下爆炸气泡载荷是造成舰船结构整体损伤的主要原因,研究水下爆炸气泡动态特性对水中兵器研发和舰船防护等方面至关重要.从水下爆炸气泡脉动的载荷特性出发,综述了气泡动力学理论、实验和数值模拟三方面的研究进展,总结气泡非球状坍缩运动过程、气泡与不同结构表面耦合作用以及自由场中多气泡耦合作用等问题的典型研究成果.在现有研究成果的...     

气泡辅助航行系统降低船模-碎冰相互碰撞的试验研究

通过模型试验探究气泡辅助系统降低船舶与碎冰相互碰撞的机理,依托“雪龙2”号船模设计了气泡辅助航行系统,在哈尔滨工程大学室外冰水池内进行了非冻结模型冰碎冰航道的船模拖航试验。通过机理试验,探究气泡辅助航行系统使用前后船模与浮冰相互作用模式的差异,同时根据船艏、船舯的浮冰清除效果,分析该系统对这两部分浮冰碰撞作用的减轻程度;随后改变试验参数,探究航速、喷气量以及浮冰密集度对该系统工作效果的影响,进一步探究该气泡辅助系统的工作机理。     

基于座底式水声网络节点的跟踪测试技术研究

为了满足水下航行体的大范围水下定位跟踪测试要求,针对基于座底式水声网络节点的跟踪测试技术进行深入研究。设计了一种紧凑型水声网络节点,该节点采用卧式安装结构,可通过水声或光电信号进行回收控制,具有结构轻便、布放效率高、回收可靠等特点。利用该水声网络节点,串行布放在某水域组成座底式长基线跟踪测试系统,该系统具备定位跟踪、航行参数遥测等功能。针对其定位跟踪及航行参数遥测功能进行湖上跑船试验,试验结果证明,该系统定位跟踪精度高,航行参数遥测功能可靠,遥测误码率低,总体覆盖范围大,可广泛应用于水下航行体的定位跟踪、导航测试等,具有较高的工程实用价值。     

船载式水声定位系统信号处理改进算法研究

针对船载式水声定位系统的特点,在座底式等常规水声定位系统信号处理算法的基础上,对船载式系统可能出现的声脉冲叠加现象进行仿真分析,证明常规算法存在丢失数据的可能性,并且常规算法对声信号幅度变换较快的情况难以适应。提出一种并行实时数字信号处理算法,允许每块数据拥有不同的属性,并采用数据匹配方法进行后置冗余处理,获得有效数据。经过湖上跑船试验证明,该算法具有更高的检测率,并能提高跟踪轨迹的平滑性和真实性,具有较高的工程应用价值。     

水声探测信号级仿真通用模型库设计

信号级仿真以其能更真实地模拟装备作战性能且可进行统计仿真等显著优点成为完成水下作战效能评估任务较为理想的平台之一,而诸如舰艇辐射噪声模型等水下作战实体的声学模型则是构成水下作战评估体系的基础。在对水下作战过程进行深入分析的基础上,设计了水声探测信号级仿真通用模型库。该模型库以鱼雷为声学模型,通过数据库将八类水下作战实体和环境模型进行分类管理,支持离线和在线仿真,模型库中的各模型均经过实测数据进行验证。该模型库的建成,为水下作战系统的总体设计、性能测试、方案验证以及声兼容性研究提供了工程化的研究基础和较为真实的试验环境。     

水下航行器空化噪声偏度和峰度分析

空化是水下高速航行器在进行总体设计时需要考虑的重要因素。对空化产生的噪声特性进行研究有助于水下航行器航行性能和目标检测能力的提高。文章首先介绍了空化噪声的形成机理和数学模型,然后基于实测数据对空化噪声相应的统计特性进行了分析,计算了典型的单个声脉冲形式的空化噪声的概率分布、偏度和峰度,对比分析了无空化发生与空化发展比较充分条件下实测空化噪声的偏度和峰度特性。结果表明,在空化充分发展时水下航行器空化噪声具有明显的非高斯特性,其偏度和峰度值明显大于理想高斯噪声或者实际的海洋环境噪声。有利于提高空化条件下水下航行器对目标辐射噪声检测的准确性以及检测系统的环境适应能力。     

Slamming of ships: where are we now?

Literature published on the problem of ship slamming in waves is reviewed from the point of view of someone working at a ship research institute. Such an institute is confronted with rather practical questions regarding the acceptability of certain design parameters such as the acceptable amount of bow flare angle for use at sea. The importance of these questions is illustrated by noting that actual slamming or the presumed danger of slamming is the main reason for ship operators to reduce speed or to change heading. The review shows that such questions cannot yet be answered. The problem of the local effect of the impact is very complicated owing to the importance of air inclusions, bubbles in the water, compressibility of water and cavitation effects. Only a computational method properly including all these effects will give an accurate answer; also model tests will not be capable of doing this, if only because the methods to extrapolate the results of models to full scale are not yet developed. The problem of the global response of the ship to a wave impact is closer to being solved. A two-stage approach is proposed, consisting of a computational fluid dynamics method for individual impacts and an approximate method to be included in long-term simulations. However, to arrive at a realistic long-term distribution, one has to account for the seamanship of the captain; avoiding the worst conditions or adapting the ship speed and course has a large effect on the actual extremes. Research on this topic has hardly begun.     

泰州大桥中塔墩防船撞研究

泰州大桥主墩位于航道边缘,可能遭受船舶的撞击。为保护大桥,综合考虑多种因素研究大桥中塔墩防船撞方案。针对泰州大桥三塔悬索桥型,结合通航船舶规划、桥梁参数、桥墩基础特点,开展防撞研究,提出针对性防撞方案,进行防撞特性计算分析,确定防撞方案的技术、经济特性。通过有限元数值仿真技术,研究泰州大桥在船舶撞击下的安全性和防撞方案的有效性。     

刚性壁面附近多空化泡辐射噪声的研究

对空化泡在刚性壁面附近溃灭过程中的辐射声场进行研究,并得出刚性壁面附近单空泡、双空泡的辐射声压分布。研究表明由于刚性壁面的影响使得空化泡的辐射声场表现出一定的指向性。双空泡辐射声压分布还与空泡崩溃时间、空泡之间距离以及空化泡初始半径有关。在考虑到声压相位叠加时,待测点处的辐射声压依赖于空泡的声压幅值[p]和两空泡到观察点的声程差[Δ1=l12sinθ1]和[Δ2=l22sinθ2]。计算过程及结果为刚性壁面附近的空化计算提供依据,并为多泡空化的辐射声场分析提供理论依据,有助于修正空化泡的运动方程。     

Detection of the electromagnetic field induced by the wake of a ship moving in a moderate sea state of finite depth

The wake of a ship and ambient sea waves induce disturbances in the Earth??s geomagnetic field. Numerical simulations are used to examine the feasibility of detecting these disturbances for moderate sea states. It is assumed that the electromagnetic disturbances are sampled by an air-borne magnetometer moving steadily along a rectilinear path. Spectral analysis of the samples is performed. Numerical simulations indicate that the magnetic field induced by the noisy sea environment and that by the wake of a moving ship have different spectral characteristics. Typically, the peak of the body-induced magnetic-field spectrum is located in the range of frequencies where the corresponding value of the wind wave??s spectrum is less significant. It is illustrated that the feasibility of electromagnetic detection of a ship??s wake depends strongly on the ship??s depth-based Froude number.