舰船姿态及测量基元对水下定位精度影响分析

水下目标的测量定位,受到各种因素的影响,为了得到尽可能精确的数据,需要分析各个因素与定位精度的关系,有效地降低误差。分析了影响水下目标定位精度的2个主要因素:舰船姿态和测量舰船对于水下目标的距离(斜距),通过仿真分析得出了测量定位时舰船姿态及斜距大小对定位精度的影响程度,其结果对提高水下目标定位精度有重要意义。     

基于水下爆炸实船试验的舰船阻尼的研究

以实船试验的实测结构响应数据为基础,运用经典峰值处理法计算得到不同冲击因子下实船总振动阻尼比。采用最小二乘复指数法识别舰船结构模态参数,运用无量纲化方法使计算结果唯一。运用离散快速傅里叶变换对模态参数进行校验,验证了计算结果的正确性。根据所提取的结构模态频率和模态阻尼比,对系统的结构阻尼进行统计和定量分析,给出瑞利阻尼系数的试验值,为舰船冲击响应计算与分析提供参考。最后,与美国DDG53的瑞利阻尼系数进行对比,比较结果表明两者差距较大。     

水下爆炸载荷下舰船双层底部结构的毁伤特性

为研究舰船双层底部结构在水下爆炸载荷下的毁伤特性,进行电火花气泡与带破口双层结构模型相互作用实验,使用高速摄影机捕捉气泡在带破口双层结构下方的脉动特征,并使用LS-DYNA软件对该实验工况进行模拟,通过实验验证数值模型的有效性。在此基础上建立实尺度舰船双层底舱段有限元模型,通过改变爆距和双层板间水位,设置15个模拟工况,深入分析冲击波和气泡载荷对舰船双层底部结构的毁伤特性。研究结果表明：爆距较小时,外底板出现破口,内外底板之间的内气泡的膨胀作用加剧外底板破口的撕裂,同时使内底板出现塑性变形;爆距较大时,外底板仅发生变形,并与内底板接触,同时带动内底板的变形。双层板间水位较低时,冲击波载荷衰减较大,对内底板毁伤作用较小,此时内气泡的膨胀对内底板的变形起到主要作用;双层板间水位较高时,冲击波载荷衰减较小,冲击波和气泡脉动二次压力波载荷通过水介质共同作用到内底板,使内底板产生变形。     

含铝炸药水下爆炸及其对舰船毁伤的数值模拟

炸药对舰船的毁伤效果是考核炸药配方是否合理的重要依据之一。为了研究含铝炸药的铝氧比对舰船毁伤的影响,通过数值模拟的方法研究了黑索今基含铝炸药的能量输出对舰船的毁伤效果,从位移、加速度、应力和应变四个方面对舰船毁伤效果进行评估。结果表明,在近场范围内,随着铝氧比的增加,舰船总体毁伤效果和局部损伤效果呈先增大、后减小的趋势,并且在铝氧比为0.36时,炸药对舰船的毁伤效果最佳。依据铝氧比和能量释放规律的关系可以得出,近场冲击波能是舰船毁伤的主要原因。     

基于ABAQUS软件的舰船二维水下爆炸空化效应研究

水下爆炸作用下结构冲击响应的模拟与仿真是一个多学科交互的复杂领域,诸如炸药水下爆轰过程、冲击波传播、气泡特性和脉动载荷、空化效应、自由面效应和流固耦合等。利用ABAQUS软件对舰船中横截面进行了二维水下爆炸空化效应研究,模拟了空化对结构的二次加载过程。     

导弹水下发射装置的发射动力学环境

利用同心筒发射装置可以在无需对导弹进行改进的情况下实现潜艇水下发射导弹。利用火箭燃气射流可以使导弹在飞出海水期间处于干燥的通道中。这种水下导弹发射装置方案最初通过计算机模拟验证,建造了一个小比例发射装置并在水池里进行了试验,对射流轨迹和发射环境进行了研究。     

浅海多途环境下的水声跳频通信方法

浅海海域强多途传输引起的码间串扰严重影响了水声通信的性能,本文采用跳频方法来抗多途和码间串扰。除了采用以往的单一滤波接收处理方法,本文还采用了一种新的接收处理方法,即前置跳频滤波接收处理方法,与其他方法不同的是在信号接收系统的混频之前增加了可控的前置跳频滤波器,可以增强抗多途和码间串扰能力,并对此方法分别采用PN码和递增序列2种跳频序列进行仿真研究。仿真结果表明,采用递增序列的前置跳频滤波接收方法使误码率大大降低。当信噪比大于10dB,串扰信号与直达信号能量比小于0．6时,误码率可达10^-4。     

不同极化条件下舰船表体电位与大轴电流密度的关系验证

针对目前建立舰船电场模型单纯引入极化曲线,未充分考虑不同极化条件下大轴电流密度与舰船表体电位的函数关系问题,提出了不同极化条件下的舰船表体电位与大轴电流密度的关系验证方法。该方法分别在高过电位区和低过电位区对舰船表体电位与舰船大轴电流密度建立了两套关系函数,并给出了相关数值模拟。实验验证结果表明,舰船船壳电位偏离其自腐蚀电位0.1V以上时,船壳表体电位与大轴电流密度成对数关系;当船壳电位偏离其自腐蚀电位不足0.1V时,螺旋桨电位几乎无变化,船壳电位与大轴电流密度近似成线性关系;且越接近螺旋浆区域,船壳表体电位变化越快,但电位偏离自腐蚀电位越小。     

不同信道环境的激光水下传输仿真

为更深入研究水下激光在武器探测及通信中的应用与不同信道环境传输过程中的特性,验证蒙特卡洛法仿真在水下激光传输中,关于水下散射体直径、密度和距离对接收光子权重、单光子散射次数以及时间展宽的影响,将米氏散射解析模型与蒙特卡罗法仿真结合,通过改变米氏散射模型中的散射体直径、密度以及传输距离从而改变仿真过程中需设置的散射系数、消光系数、不对称因子以及光子自由运动距离,得到其仿真结果关于光子权重随散射体直径、密度以及传输距离的增大而减小的结论,分析了造成其结果的原因;研究了水下散射体直径在蒙特卡洛罗仿真中对单光子平均散射次数的影响。仿真结果表明：在米氏散射模型中单光子散射次数随着散射体直径的增大而增加,分析了散射体直径对造成时间展宽的影响。     

浅海混响对自导接收目标信号的影响

针对轻型鱼雷在实航试验中出现的由于浅海混响干扰引起自导接收跟踪非目标信号现象进行了分析，认为此现象为强界面混响干扰时产生的合成波束副瓣的误采样所致。因此，在满足此鱼雷总技术条件规定的浅海混响干扰条件下需采取必要的技术措施使抗界面混响的影响得以改进。     

浅海水声信道模型差异对纠错码性能分析的影响

由于水声信道复杂多变,很难进行信道建模,迄今为止并没有一个标准的统计信道模型。针对不同的研究对象,往往需要采用不同的水声信道模型,而评估信道建模差异对研究结论的影响则具有重要意义。从信道纠错码角度,在分析时不变信道模型、时变信道模型和准静止衰落信道模型的基础上,结合高效信道纠错码(以LDPC码为例),讨论了水声信道模型差异对研究纠错码性能可能带来的影响,为实际设计水声通信系统提供参考。仿真结果表明,尽管不同信道建模方式对系统解码的具体信噪比数值要求不大相同,但编译码参数优化设计的方案基本一致,海试数据则进一步验证了上述结论。     

舰船建造施工过程的影响可靠性要素浅析

本文对舰船建造过程中的施工阶段进行分析,确定了船体建造和舾装过程中对舰船可靠性的影响要素,提出了在施工过程中需要重点控制的问题,以及解决问题所需开展的工作项目和研究内容。     

航速对舰船气泡尾流几何特性的影响

为了了解航速对舰船气泡尾流几何特性的影响,探索不同尺度的气泡在尾流中的作用规律,为气泡尾流的声探测以及鱼雷的尾流自导提供理论依据,该文采用抛物化的雷诺平均纳维斯托克斯（PRaNS）方程、气泡输运方程及k-ε两方程湍流模式,对2类典型船型的远场气泡尾流场进行了建模与分析,数值估算了舰船尾流中气泡数密度的分布特征,比较了不同航速下气泡尾流几何特性的差异,并与实测结果进行了比较,二者吻合得较好。计算结果表明,航速对气泡尾流的几何分布形状影响不大,但对尾流中气泡浓度的大小影响明显。航速越大,相同尾龄时的气泡数密度也越大,尾流特征越明显;在尾流不同尺度的气泡中,半径10μm的气泡尾流浮升角最大;半径52μm的气泡尾流浮升角最小,半径30~50μm的气泡存活时间最长,所以对气泡尾流的探测应以半径30~50μm的气泡为主。     

吸声材料对水下平台声学特性的影响

为了减小水下平台的反射系数,提高其声学隐身性能,提出了在平台表面覆盖吸声材料的方法。利用传递矩阵法,推导了水下平台复合层结构在声波斜入射条件下的反射、透射系数,计算了覆盖吸声材料前后水下平台的反射系数,并分析了材料的摆放顺序、参数变化时对平台声学特性的影响。研究结果表明,未覆盖吸声材料时,平台对声波的反射系数接近于1;覆盖吸声材料后,平台的等反射系数曲线随声波的入射角度、频率大致呈双曲线状,对高频声波的反射明显减小;平台对声波的反射具有频率选择性,增加材料的厚度可以使平台对声波的吸收频段往低频转移;当材料的损耗系数增加时,平台的反射系数降低。实验结果验证了理论计算的正确性。     

测量误差对水下地形匹配性能的影响研究

在水下地形匹配辅助导航过程中,潜航器的深度、速度和航向测量误差直接对地形匹配性能产生不同的影响。为了确定各种测量误差的影响程度,在两块不同的真实地形上运用PMF(point-mass filter)算法对这些误差大小进行了仿真研究。结果表明:在平坦地形中深度测量误差对匹配性能的影响最大;而当速度误差和航向误差达到一定值时,匹配结果不再收敛。研究成果可以为水下地形匹配辅助导航技术的工程应用提供理论参考。     

舰船辐射噪声调制度对调制谱的影响

基于调制谱理论和舰船辐射噪声是高斯过程的假定,把调制谱谐波信号与非谐波分量分别当作信号与噪声,定量地讨论了调制系数与调制谱谐波信号信噪比的关系,分析了背景噪声对调制谱谐波信号信噪比的影响。     

拖缆对水下航行器的操纵性能影响

为探究拖缆对水下航行器的操纵性能影响,基于集中质量法建立了拖缆的动力学方程,利用边界耦合条件,将拖缆首端产生的张力影响计入水下航行器的六自由度运动方程组,建立了拖缆-水下航行器耦合运动模型。通过数值仿真计算,对比分析了拖缆对航行器直航、回转和下潜运动时的操纵性能影响。数值分析结果表明：航行器加装拖缆后,航行器在直航、回转和下潜运动时的速度有所降低;航行器回转运动时,拖缆会减小回转半径;航行器下潜运动时,拖缆降低了航行器的下潜稳定性,且减小了航行器弹道倾角的绝对值,增大了航行器达到预定深度的距离,同时由于航速降低,导致航行器达到预定深度的时间会增加,从而也降低了航行器下潜性能。     

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。     

含氟粘结剂对含硼炸药水下爆炸能量的影响

为了有效提高含硼炸药的爆轰能量,通过测试含不同粘结剂的含硼炸药的爆热和水下爆炸能量,分析了含氟粘结剂对含硼炸药能量的作用机理。试验结果表明:含氟粘结剂能够显著提高含硼炸药的水下爆炸总能量和爆热,水下爆炸能量随粘结剂中氟含量的提高而提高,但随粘结剂含量的提高而降低。