舰船消磁绕组磁特征数值计算与验证研究

作为商业有限元电磁分析软件的替代,基于磁矩量法、多层自适应交叉近似法和GPU并行计算技术的舰船磁场分析软件MagShip已成功用于舰船磁特征仿真建模。但对舰载消磁线圈磁特征进行数值分析时,需要对临近舰载消磁线圈的船体结构精细划分网格单元。MagShip软件用于这种大规模磁场建模问题时,会存在计算结果不稳定或失真。为了解决这个问题,对MagShip软件进行了改进,使其适合用于舰载消磁线圈磁场特征建模,采取的改进措施包括：采用场单元上的耦合系数多点平均值作为相互临近单元的耦合系数;对临近消磁电缆的铁磁区域进行剖分单元加密;将消磁电缆作用在其临近单元上的磁化磁场多点平均值作为磁化磁场有效值。采用改进后的MagShip软件对于薄铁磁球壳内部和外部线圈、典型舰载消磁线圈等典型算例进行了磁特征建模分析,并与商业有限元软件COMSOL Multiphysics的计算结果进行了对比,发现二者差别约为1%. 表明所提方法是有效的,能够用于舰载消磁线圈磁特征建模仿真的实用化。     

柴油机磁场的计算、试验与消磁优化

为研究低磁船舶的柴油机磁性及消磁问题,通过柴油机磁场有限元仿真的计算结果来指导消磁工作。利用磁场分析Comsol软件,建立某型柴油机有限元仿真模型,进行地磁场作用下柴油机产生感应磁场及其空间分布的相关计算。引入磁铁抵消消磁法,通过柴油机和消磁磁阵的一体化仿真,进行优化计算,找到最佳消磁参数。结果表明：柴油机下方9 m平面上,正中心位置磁通密度最大,磁场呈椭圆形分布,磁场强度相对地磁场最大畸变量计算值高达224.35 nT,将测量结果与仿真计算结果进行对比,误差不超过5%,在允许的误差范围内;最佳消磁参数可以使柴油机下方9 m平面上的磁场强度畸变量降低至8.33 nT,降低约95%.     

考虑船体涡流影响的舰船消磁线圈电感计算方法

舰船消磁线圈的电感值是影响消磁电源系统设计的重要因素。针对舰船结构复杂、船体涡流去磁效应显著等特点,提出一种基于时谐磁场仿真的消磁线圈电感计算方法,利用三维时谐磁场仿真提取线圈端电压和电流的实部和虚部,并根据阻抗相量表达式确定线圈电感值。重点分析壳体涡流的趋肤效应对电感计算结果的影响规律,提出壳体网格优化控制方法,计算实尺寸航母消磁线圈的电感,并对其影响因素进行分析。分别设计空心线圈电感解析计算模型和航母消磁线圈电感物理缩比模型,并对缩比模型电感进行实测。研究结果表明,空心线圈电感计算相对误差仅为1.8%,缩比模型的自感和互感计算的最大相对误差分别为7.1%和17.2%,有力验证了所提方法的有效性,为舰船消磁电源的设计提供了参考依据。     

近距离磁感应线圈的磁场计算与仿真分析

线圈磁场是由线圈通电产生的,磁场和电场之间是密切相关的。随时间变化的磁场会激发感应电场,随时间变化的电场会激发感应磁场。电场和磁场互相联系且在一定的条件下可互相激发,即可互相转化,电场和磁场所形成的统一体叫做电磁场。电磁场的所有理论均是在数学理论的基础上发展起来的,只有建立严格的数学模型,电磁场理论的研究才能深入进行。在磁场理论基础上,对正方形、圆形和螺线管线圈进行磁场计算,并通过运用MATLAB软件对磁场进行仿真分析,择优选择,确定最优研究对象。     

基于动态学习策略多群体粒子群的消磁站水下磁传感器位置校正方法

消磁站海底敷设磁传感器是舰艇磁场测量的主要形式之一，水下磁传感器的位置偏差直接影响着舰艇磁场的测量精度和防护能力评估。针对现有方法难以准确定位消磁站水下磁传感器的问题，提出一种基于动态学习策略多群体粒子群的消磁站水下磁传感器位置校正方法。该方法首先将通电载流线圈等效成磁偶极子磁源，再通过线性多重计量方法改变磁源与磁传感器的相对位置以获取多组磁传感器磁场测量数据，据此建立水下磁传感器位置校正模型，并采用动态学习策略多群体粒子群优化算法优化求得位置偏差矢量，从而实现水下磁传感器位置的高精度校正。在综合分析磁偶极子等效误差等主要影响因素的基础上，设计了数值模拟实验和物理缩比模型实验，结果表明：该方法可有效解决消磁站水下磁传感器的位置校正问题，校正后x轴、y轴和z轴三个方向的位置误差均小于0.1 m。经过校正后的消磁站磁场测量精度可以满足舰艇磁场测量要求，该方法可以对消磁站位置安装偏差不大于0.3 m的水下磁传感器完成校正工作，具有较好的实用价值。     

基于毕奥-沙伐定律和磁矩模型的磁场线圈分析

基于毕奥-沙伐定律,运用椭圆二重积分,推导出有限长螺线管线圈在空间任意一点产生的磁场公式,与简化成磁矩模型的磁场线圈产生的磁场进行比较,给出了二者产生偏差的原因,分析结果表明:当r10r_1时,磁场线圈才可以近似地采用磁距模型进行磁场计算。     

测磁传感器数据计算及可视化研究

为增强舰船的磁性防御能力需要定时对其进行消磁处理,这就要求技术人员在舰船消磁工程中准确,迅速地分析测磁传感器数据。该文模拟点阵式大平面法采集的测磁传感器数据,依照舰船磁场的磁偶极子阵列数学模型实现磁场数据的深度换算;将空间点阵式的磁偶极子阵列模型数据转化为2D数组数据,进行模型的空间面显示;利用磁场-灰度映射关系实现模型的4D可视化描述,为优化舰船磁场模型提供了准确且直观的依据;通过对测量面和换算面磁场数据的可视化描述,绘制其3D视图、等强线图和剖面图,为消磁技术人员监控测磁传感器工作和进行消磁电流决策,消磁效果评价提供了有力依据。     

某常规弹载体感应磁场分布的仿真技术研究

在常规弹的地磁导航系统中,载体磁场是影响磁传感器测量精度的主要干扰因素。为了准确地对这一干扰磁场加以消除或者补偿,文中对载体磁场中感应磁场的分布规律进行了仿真研究。文中采用磁标量法求解磁场,研究了常规弹的三维静态磁场仿真技术,使用有限元工具ANSYS仿真得到了弹体上各点磁感应强度的数值解,根据绘制的云图和数据变化曲线图,分析得到了匀强磁场中弹体内部以及沿弹壁轴向和横截面上感应磁场的变化规律。     

线圈发射过程弹丸参数设置

基于Ansoft电磁场有限元分析软件,对线圈发射过程进行了动态仿真,分析了弹丸材料与形状、与驱动线圈相对位置等影响弹丸受力的因素。仿真结果表明:弹丸长度应尽量与激励线圈长度接近;弹丸采用管状结构并且外侧靠近驱动线圈内侧可充分利用驱动线圈产生磁场的能量梯度;弹丸应采用导磁非导电材料,或者改变弹丸结构以抑制其内部产生感应涡流。基于以上分析得出了弹丸的最佳受力位置,并以此求出弹丸最大出炮口速度。     

基于磁场积分法和Tikhonov正则化的船舶固定磁场重建与分解技术

船舶铁磁材料磁化历史的复杂性及其不可预知性使得船舶固定磁场计算一直是船舶磁隐身中的技术难题。针对船舶固定磁场重建与分解问题,提出了一种基于磁场积分法和Tikhonov正则化方法的铁磁物体固定磁场重建与分解新方法。首先通过测量得到了船舶下方空间若干场点处的磁场值,并以正问题形式计算得到了地磁场作用下船舶在测量场点处的感应磁场值;后基于测量场点处的磁场测量数据和所计算的感应磁场数据,建立船舶固定磁场反演计算模型,并采用Tikhonov正则化方法对反演模型进行求解,以克服反演模型病态性的影响。设计船舶固定磁场的计算实例,结果证明该方法具有较好地计算精度,能够有效实现船舶固定磁场的重建与分解。     

信息作战对舰载反舰导弹攻击阶段划分的影响

舰载反舰导弹是一种以现代信息技术为核心技术的杀伤性武器 ,其作战使用离不开信息作战的支持 .通过分析海上信息作战和水面舰艇导弹攻击的特点 ,确定了导弹攻击的关键环节 ,探讨了符合信息作战规律的舰载反舰导弹攻击阶段划分及其任务 ,可为导弹武器研制和导弹攻击训练提供参考 .     

基于模糊综合评判法的舰炮装备军费效益评估

舰炮装备军费效益评估是一个复杂问题,涉及问题很多,而且存在部分信息不完全和不确定的问题,而模糊综合评判法是处理这类问题的有力工具。提出了利用模糊综合评判法来评估舰炮装备军费效益,建立了舰炮装备军费效益评估指标体系。模型计算结果表明,该方法简单有效。     

舰载武器SINS非线性传递对准模型及滤波算法

为了满足舰载武器初始对准高精度和快速性的要求,更好地解决舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题,提出了一种结合基于四元数的非线性传递对准模型与非线性无迹卡尔曼滤波（UKF）算法的方法,推导并建立了舰载武器捷联惯导系统（SINS）的非线性误差模型。该模型采用姿态四元数表示姿态误差,以提高姿态解算时的快速性和精度,选用速度加姿态作为量测量,以提高系统的可观测性,采用奇异值分解（SVD）方法解决了方差阵的病态问题,以确保算法的鲁棒性,仿真结果表明,该方法不仅解决了舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题,而且能够有效提高传递对准的精度和快速性,其计算精度和对准时间满足系统设计要求。     

舰载网络化测试系统设计

针对舰载武器系统试验测试设备存在的功能单一、通用性不强等问题,研究适应多种型号武器系统试验需要的舰载网络化测试系统设计;通过对测试环境和网络化测试系统特点的分析;提出了一种集武器系统试验数据采集、被试武器系统性能评估等功能为一体的舰载网络化测试系统设计。     

舰载探测系统效能分析

依据作战舰艇探测系统所要完成的任务,以舰艇探测系统的观察效能、跟踪效能和兵力引导效能为参数综合评估舰载探测系统的效能,根据概率论建立了数学模型,并进行了定量计算。研究结果对更好地发挥舰载武器的作战效能及单舰观察组织训练具有一定的指导意义,并为海上编队联合探测体系的建立,提供了科学依据和基础。     

基于MIMO雷达的舰载反导探测系统构成方案

针对目前舰载防空雷达对近程目标检测和抗干扰能力弱,探测数据率低等问题,介绍了MIMO雷达的多输入多输出技术工作原理,分析了MIMO雷达在舰载反导探测方面具有独特的优势,提出将MIMO雷达用于舰载反导探测系统的构成方案,最后验证了该方案能够有效提高反导探测系统对低空掠海小目标的探测能力,对于提高水面舰艇的生存能力具有重要的意义。     

美航母编队舰载战斗机防空作战出动能力分析

为深入研究美航母编队舰载战斗机防空作战出动能力,在分析其防空作战的特点及其防空作战空域划分的基础上,总结了舰载战斗机交战区的确定依据,建立了舰载战斗机防空作战出动能力的分析模型,并仿真计算了各主要因素对其出动能力的影响。该模型和仿真计算结果可为研究美航母舰载战斗机防空作战能力提供参考。     

中小型舰载无人机上舰应用发展研究

针对目前舰载无人机上舰技术发展现状中存在的关键技术难题,对中小型舰载无人机上舰应用发展进行分析。概述舰载无人机当前使命任务,对无人机构型、着舰引导技术、出动及回收方式进行详细分析与总结;剖析舰载无人机上舰关键技术的原理并阐述其发展趋势,引申出舰载无人机未来海战场的应用场景。结果表明,可为海军舰载无人机的体系化建设和战术层面运用提供参考。     

冲击谱在舰载设备抗冲击设计中的应用

介绍了冲击谱的计算原理和方法,设计了一个小型浮动冲击平台水下实爆试验,测量了舰载设备在水下爆炸冲击载荷作用下的冲击响应并计算了冲击谱,测量及分析结果表明:浮动冲击平台试验是舰船设备抗冲击性能考核的有效方法,设备安装频率是设备抗冲击性能的关键,冲击谱可以为舰船设备防护措施的改进提供依据。     

舰载直升机引导反舰导弹超视距攻击误差分析

使用舰载直升机引导反舰导弹进行超视距攻击是未来水面舰艇导弹攻击的一种重要样式,对反舰导弹超视距攻击时的舰载直升机引导误差进行了分析研究,提出了一种以误差传递理论为基础的直升机引导定位误差分析方法;并以单向相对定位为例,详细分析了舰载直升机进行超视距引导时的误差,得出了引导误差计算公式,并给出了相应的仿真验证。