无人水下航行器海底停驻流体动力特性分析

为了研究无人水下航行器(UUV)在海底停驻时水流侧向流过时的受力特性以及垂推对其的影响,采用计算流体力学（CFD）方法,用ANSYS ICEM对海底定点停驻UUV有、无垂推两种模型在距离海底不同距离以及海底不同倾角时的状况进行结构化网格划分,并利用CFX对其在不同水流速度下的流场进行了数值模拟,得到了其侧向力、升力随水流速度、距海底距离及海底倾角的变化曲线,并对计算结果进行了分析。最后,根据有、无垂推两种模型的受力仿真结果,分析了垂推对海底定点停驻UUV流体动力特性的影响。分析结果表明：侧向力受近壁面影响较小,而升力受其影响很大;侧向力和升力均随着水流速度的增大而迅速增大;侧向力随着海底倾角绝对值的增大总体呈减小的趋势,其升力则随着倾角的增大迅速增大;UUV有垂推时所受侧向力比无垂推时要大5%~15%,而升力则大数倍。     

水下航行器舱门开启过程仿真

针对水下航行器的舱门在开启过程中航行器外形会发生变化的情况,对航行器舱门开启过程的流体特性进行仿真分析。根据舱门开启过程的流体特性,将得到的流体系数作为航行器动力学方程参数的变化曲线,对舱门开启过程的运动进行了仿真,并给出详细的计算过程。仿真结果表明:该舱门开启过程设计合理,随着舱门的开启,虽然航行器的速度和攻角有所下降,但各物理量的变化幅度仍然在常规范围内,该方法为水下航行器存在外形变化时的运动仿真提供了思路。     

潜艇与智能无人水下航行器协同系统控制体系及决策研究

无人作战是未来战争发展的必然趋势,然而,当下无人水下航行器（UUV）的智能水平有限,造成UUV编队在水下网络中心战（UWNCW）中的应用具有局限性。针对以上问题,将人的智能引入智能UUV编队,形成一种潜艇与智能UUV结合的协同系统,分析了系统的优点及复杂性,并对系统的控制体系结构及决策问题等关键技术进行了研究。对系统在突发威胁情况下的航迹规划过程进行了仿真,仿真结果表明潜艇与智能UUV协同系统能够有效地实现避障并能躲避突发威胁,提升了整个系统的应急能力。     

无人水下航行器外挂鱼雷武器运动矢量建模与仿真

为建立外挂鱼雷武器的无人水下航行器(UUV)的空间运动矢量模型,本文首先根据稳性计算和流体动力仿真计算,确定外挂鱼雷的最佳位置。接着基于经典的动量和动量矩定理,推导外挂鱼雷武器的UUV运动矢量模型,同时重点分析了作用在无人航行器上的流体动力和力矩,以及鱼雷对无人航行器的反作用力和力矩。并在建立的外挂鱼雷武器的UUV六自由度空间运动模型的基础上进行了仿真计算,并对仿真结果进行了分析。     

无人水下航行器能改变未来水下战争

简要介绍了美英两国的无人水下航行器的发展计划及其进展；为扩大水下航行器用途，突破鱼雷发射管的制约，美国在开发可保形配置在潜艇艇体外的水下航行器。     

无人水下航行器发展与应用

无人水下航行器作为无人运载平台的一个重要分支,在民用领域和军用领域都发挥着极其重要的作用。首先介绍了几个发达国家UUV的发展现状及其未来发展计划,强调了UUV的应用领域,如海洋探测与开发、水雷对抗、潜艇对抗等等,在此基础上分析了UUV发展必须突破的几项关键技术,如能源问题、自主导航、协同使用等等。     

挪威无人水下航行器

据挪威《水下工程》8月号报道，挪威无缆水下航行器已具备当今世界最强的深海侦察能力。该航行器的头部为水滴形，主体呈圆柱状，圆锥形尾部装有十字形舵叶和螺旋桨，直径750mm，长3．85—5m，重650kg，以锂离子电池为动力源，巡航速度3～4kn，作战航速2～6kn，续航时间取决于搭载物和航速，工作水深为3000m，可连续工作48h。     

全能的水下卫士－无人水下航行器

冷战结束后 ,无人机正成为军队越来越感兴趣的作战兵器。随着无人机在空中作用的日益体现 ,世界各国海军也逐渐认识到无人水下航行器在未来海战中也将发挥巨大作用 ,并开始研制 2 1世纪新一代无人水下航行器。无人水下航行器被称作海军的“力量倍增器” ,有着广泛而重要的军事用途。无人水下航行器可以作为潜艇自卫和进攻的手段 ,例如由潜艇鱼雷管发射的无人水下航行器可进行水下监视、探测敌水雷场、跟踪并消灭敌潜艇 ;无人水下航行器还可作为潜艇远距离航行时的通信中继站 ,提高潜艇的生存能力 ,还可以作为诱饵将敌潜艇诱至埋伏区 ,然后协…     

UUV海底停驻策略及其关键技术

无人水下航行器（UUV）的应用越来越广泛,但满足不了长期定点探测的要求。在介绍了现有海底停驻功能的UUV的一些研制情况、工作原理、关键结构和主要组成部分的情况下,提出了2种海底停驻策略的UUV——液压支撑式和锚链式UUV,并对这2种策略UUV的主要组成部分、工作原理和大体工作过程进行了简单的描述,最后结合这2种海底停驻策略探讨了海底停驻UUV的关键技术,旨在为相关研究人员提供参考。     

基于Kane方法的波浪驱动水下航行器动力学模型建立

基于多体系统动力学理论,定义并选取适当的坐标系和广义坐标,对波浪驱动水下航行器多体系统进行运动学分析,得到各部分的速度和加速度;基于Kane方法进行动力学分析,计算各部分的偏速度和偏角速度,进而求得系统的广义主动力和广义惯性力。将系统的广义惯性力和广义主动力代入Kane方程中,得到波浪驱动水下航行器多体系统动力学模型。在受力分析中,不仅考虑了惯性力、惯性力矩、重力和浮力以及流体动力,还重点分析了波浪力和多体系统的附加质量力。对波浪驱动水下航行器进行了运动仿真,仿真结果显示航行器航行稳定,所建立的模型是有效的。     

无人驾驶轮式车辆电控气压制动技术研究

以有人驾驶4×4轻型战术轮式车辆为基础,开展无人驾驶电控制动技术研究。针对原车气压制动的结构和特点,设计一种电控气压制动系统,实现该车无人驾驶模式电控制动功能的同时,保留人工驾驶模式人工制动功能,且两种模式能够灵活切换。通过实车试验辨识电磁阀控制特性、不同路面车辆滚动阻力系数、电控制动车辆减速度与车速及控制输入的关系,并与无人车辆其他模块联调,为后续无人车辆控制策略的制定提供试验依据和理论支撑。试验结果表明：所开发的电控气压制动系统能够快速、精确地响应制动请求,人工行车制动与电控行车制动切换灵活、过渡平稳,可广泛应用于其他使用气压制动系统的商用车辆,以实现无人驾驶或辅助驾驶功能。     

面向海底光学探测使命的自治水下机器人水平路径跟随控制

针对利用光学探测设备对海底目标探测与搜索的使命,自治水下机器人（AUV）需具备更精确的航行控制性能,为此提出一种不依赖模型的改进型PID控制算法,通过对增设的左右水平推进器进行控制,以实现AUV低速时水平面的精确航行。将整个控制器分为两层：内层为偏航距离PID控制器,将输出量转化为所需偏转角;外层为航向PID控制器,将内层计算结果转化为航向偏差,对其进行PID计算,输出为偏转所需推力和推力矩值。通过对设定探测路线进行路径跟随,以反映水平面航行控制精度。通过湖上试验,得出精确的路径跟随航迹,实现了航向角偏差均值为0.09°、航向距离偏差均方差为0.29 m的航行稳定控制,验证了该控制方法的可行性。     

潜用UUV回收技术

回收是潜艇装备UUV急需解决的一大难题。研究了潜用UUV回收过程,并对比分析了现有UUV回收方法的优缺点。在充分利用现有发射装置,避免潜艇加装和改造设备的前提下,提出了一种利用拖缆导引装置,实现牵引回收的方法。该方法对现役潜艇装备UUV具有一定的实用价值。     

基于BTT控制的无人水下航行器动力学模型

针对传统采用侧滑转弯（STT）控制技术的无人水下航行器（uuv）快速机动时由于侧滑产生较大诱导力矩及其自动驾驶仪三通道间产生较强的耦合而降低其控制系统稳定性的问题,提出了采用倾斜转弯（BTT）控制技术的改进方法。根据UUV的航行动力学模型与倾斜转弯控制的特点,对UUV空间动力学方程进行了必要的简化,得到了基于BTT控制技术的UUV动力学模型,并从自动驾驶仪设计的简便性出发,提出了利用其法向过载作为状态变量的全状态可测量数学模型,为进一步设计基于BTT控制技术的UUV控制系统提供参考。     

无人地面车辆测评体系研究

预先制定好的测评体系能够明确相关技术的指标,从而引导无人地面车辆的快速发展。提出了一种科学的无人地面车辆综合测评体系,包括：测试内容、测试环境、测试方法和评价方法。设计了从简单到复杂、由易到难的分层次测试内容。根据无人地面车辆测试内容的层次性要求设计了多层次（复杂度）的测试环境。为了实现对测试车辆测试过程的实时、全方位的监测,研制了移动测试平台和无线图像传输系统。采用模糊可拓展层次分析法实现了无人地面车辆的定量评价。提出的无人地面车辆的测评体系已经成功应用于“中国智能车未来挑战赛”。     

开放系统——鱼雷和UUV设计的方向

描述了英国开发的开放系统方法在鱼雷上的应用项目“先进数字信号处理自导头”，介绍了与之相关的分别由英国和美国开发的开放式声纳系统项目“声纳COTS技术快速插入”和“声学快速COTS插入”的情况，对鱼雷和无人水下航行体（UUV）开放系统设计中的平台独立性、功能模块化、通用功能软件工具、数据独立性、构件技术应用、模块化与一体化关系等问题进行了讨论。提出：独立于平台的软件是必需的，数据应作为独立构件；应在行业内采用通用软件工具；应对功能模块化水平进行合理设计，在开放性和管理效率之间取得平衡；一体化的核心是信息综合和运用层次上的一体化，一体化设计不应影响关键子系统和功能构件在物理层面的相对独立性。