两栖车辆任意倾斜状态下浮心计算研究

为解决两栖车辆任意倾斜状态下浮心计算的难题,基于SolidWorks对两栖车辆进行三维建模,建立了惯性和非惯性2个坐标系描述浮心和倾斜状态;研究了横倾角、纵倾角与坐标变换的关系;在此基础上结合SolidWorks的API函数,采用向量运算确定了求解浮心位置的二分法及其迭代区间和车辆的入水部分。对SolidWorks进行二次开发,形成了任意倾斜状态下浮心求解程序,进一步将本程序运用于浮态计算。与传统方法相比,其计算速度快、结果精确,且不必对车辆外形进行简化。这为浮态设计和稳性分析提供了有效的手段。     

基于Solidworks二次开发的两栖武器浮心与浮态计算方法

利用传统的作图法进行两栖武器静水浮心和浮态进行计算时,计算量大,计算精度较差.利用Solidworks的建模功能及其提供的质量特性模块和坐标转换函数,用VB对Solidworks进行二次开发,设计出一种计算浮心和浮态的软件.计算时车体静止,利用高效精确的算法不断调整水线面相对于车体的倾角和高度,使其快速收敛到静水平衡时的水线面,进而求得静水浮心和浮态.经检验该软件不仅计算精确度高,而且算法简单,收敛速度快.     

两栖车辆的有效干舷问题研究

干舷是衡量两栖车辆的水上浮性的一个重要指标,它对于两栖车辆的设计及使用有重要意义.本文研究了两栖车辆的有效干舷问题,提出了一种理论求解方法.根据流体力学的基本原理,利用连续性方程、贝努利方程、浮力与重力之间的关系,建立了车辆吃水量和航速的函数关系.由此得到了由于航速变化引起的干舷变化量,并结合由于兴波影响而产生的干舷变化,求得总的干舷变化量.通过对某型两栖车辆有效干舷的理论计算和模型试验结果的比较,验证了理论计算的有效性,为两栖车辆的设计和使用提供依据.     

提高两栖战斗车辆水上航速的研究

通过分析航态对阻力特性的影响可知，要提高两栖战斗车辆水上航速，必须使两栖车辆进入到滑行状态。根据对美国研制的先进两栖突击车（AAAV）的研究，提出了提高两栖战斗车辆水上航速的基本思路和方法。     

离散化求解方法在两栖车水线确定中的应用

基于离散化思想编制了对已知材质分布的两栖车水线面位置的近似求解程序,程序先将车辆覆盖区域划分为多个子单元,积分求解车辆的质量与排水体积,根据空间点力系等效原理,按照逐步迭代逼近的思路,进而求出车辆的质心、浮心坐标和水线位置。最后利用该工具对所研究两栖车水线面位置在假定材质均匀分布的极端情况下进行了计算,分析表明尽管存在一定误差,但计算结果能够满足后期的流场计算需求。     

基于CFD的两栖车辆水动力导数的计算方法

通过采用标准k-ω模型,结合动网格技术,使用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术模拟两栖车辆的PMM(Planar Motion Mechanism)实验,拓展了针对两栖车辆的水动力导数的数值计算方法.研究中,对比直航试验以验证计算的有效性,并分析提取数值数据,实现了水动力导数的求取.将计算所得水动力导数与船舶经验公式值对比,分析了两栖车辆与船舶的差异对水动力导数造成的影响.     

两栖车辆航行粘性阻力数值分析

采用数值模拟方法,针对某两栖车辆不加防浪板和加装3种不同防浪板4种情形,就车体粘性阻力问题进行了分析.模拟计算所得结论与实验结果吻合较好,证明所进行的模拟计算方法是基本正确的,从而为新型两栖车辆的车体设计提供了新的手段,对两栖车辆加装前防浪板提出了优化设计方案.     

两栖装甲车辆

两栖装甲车辆是指在水中具有浮渡能力的一类装甲车辆，与其他装甲车辆的最大区别就在于它具有两栖性能。两栖装甲车辆的种类繁多，根据陆地上行进装置的不同，可分为轮式和履带式两种；根据水上推进装置的不同，分为螺旋桨、喷水推进器、履带或轮胎划水三类；根据作战任务的不同可分为两栖装甲战斗车辆和两栖装甲保障车辆两类，其中战斗车辆包括水陆坦克、两栖装甲突击车、两栖装甲步兵战车、两栖装甲输送车、两栖火炮发射车、两栖导弹发射车等；保障车辆包括两栖装甲指挥车、两栖装甲侦察车、两栖装甲工程车、两栖装甲抢修车、两栖装甲弹药车、两栖装甲救护车等。     

两栖车辆实时控制水陆性能虚拟试验系统开发

两栖车辆有水上、陆上、水陆过渡3种工况。目前对两栖车辆的仿真计算主要有两种：一是利用多体动力学软件平台进行陆上仿真;二是利用计算流体力学软件进行水上性能仿真。都是针对单一工况进行仿真。为了解决多种工况下的动力学计算问题,采用粒子流场与刚体碰撞耦合的理论,结合传统多体动力学计算方法,建立了实时控制的两栖车辆全工况的动力学仿真系统。在此基础上实现了对多项水陆性能的虚拟试验,并以某高速履带两栖车辆为实例进行了验证。两栖车辆有水上、陆上、水陆过渡3种工况。目前对两栖车辆的仿真计算主要有两种：一是利用多体动力学软件平台进行陆上仿真;二是利用计算流体力学软件进行水上性能仿真。都是针对单一工况进行仿真。为了解决多种工况下的动力学计算问题,采用粒子流场与刚体碰撞耦合的理论,结合传统多体动力学计算方法,建立了实时控制的两栖车辆全工况的动力学仿真系统。在此基础上实现了对多项水陆性能的虚拟试验,并以某高速履带两栖车辆为实例进行了验证。验证结果表明：与试验数据对比,该仿真方法的计算误差小于15%,具有一定的准确度。     

轮式两栖军车高航速技术探讨

水上车速一直是限制军用两栖车辆性能发挥的重要因素,近年来,一些的高速航渡技术大大地提高了两栖车辆的航速.国外的高速两栖技术使轮式两栖车辆的航速超过45公里/小时,基于高速两栖技术的军用高速两栖车族正被推出.轮式高航速两栖车辆的关键技术在于喷水推进器、滑水型车身和车轮的收放与驱动.喷水推进器和滑水型车身的设计理论与制造工艺相对成熟,车轮的收放与驱动可以通过采用油气元件的独立悬架技术和合理的结构设计实现.研制轮式高航速两栖军车具备可行性.     

水下航行体充气上浮仿真方法研究

为研究气囊展开对水下航行体充气上浮过程中的姿态变化以及运动轨迹的影响,提出一种多学科协同仿真方法。建立水下气囊的展开动力学模型,基于控制体积算法获得气囊充气展开过程的体积膨胀率曲线;在保持气囊体积膨胀率等效的条件下,建立可以同时耦合航行体6自由度刚体运动和气囊局部变形的水动力模型,并基于Navier-Stokes方程进行计算。通过仿真计算,得到水下航行体充气上浮的精细化过程,并获得水下航行体上浮时合力分量的时间历程曲线和姿态变化数据。结果表明:气囊的增浮作用能有效实现航行体的上浮回收;在上浮过程中,由于漩涡结构的不对称性使得航行体受到一定侧向力的作用,上浮时处于螺旋上升过程;上浮时,航行体会受到水流提供的竖向力作用,因此为加快上浮,上浮前应尽量调整航行体的攻角为正。     

公交车辆GPS定位跟踪系统的实践

某城市公交车辆GPS定位跟踪系统,是将GPS接收机安装在公交车辆上,通过无电发射机,将车载GPS定位数据发射回基地控制站,基地控制站将数据解调处理后,在地理信息环境中的数字地图上反映车辆的移动状态,实施该系统须解决车载GPS中单点定位漂移和公交专用电子地图制作等2项关键技术。     

坦克随机动态系统的计算机模拟

本文讨论坦克随机动态系统计算机模拟的数学模型和程序设计。文中采用Monte-Carlo法对地面输入量进行统计模拟,面向车辆随机动态系统的状态方程,采用Rugge-Kutta法求常微分方程初值问题的数值解,并经概率统计处理,给出状态响应的均值、均方根值、概率密度函数以及功率谱密度函数等统计性质。对所研究的数学模型编制了适用一般履带战斗车辆随机动态系统模拟计算的FORTRAN程序,并在SIMENS 7760计算机上以FOR1编译系统进行了调试和运算。文中摘要介绍了八种坦克车辆计算的若干结果。用所给出的计算曲线和图表,可描述坦克的动态特性,计算数据可用于坦克的系统分析,为车辆总体性能预测和全面优化设计提供定量的参考资料。     

基于无人驾驶单流传动的中型履带车辆大坡道起步控制

为解决基于二级行星转向机速差转向的无人驾驶履带车辆坡道起步控制问题,对该类型车辆的起步过程进行分析,提出一种无人驾驶履带车辆的协调自动起步控制策略,并进行了实车验证。控制策略包括车辆起步负载的获取与计算,起步过程中发动机、操纵杆控制策略和车辆起步控制流程。在大坡道（≥15°的坡道）起步的情况下,利用双侧二级行星转向机进行起步,减少起步过程中摩擦元件的磨损,避免起步过程中发动机熄火,减少或者避免车辆“倒溜”现象的发生。控制策略通过无人驾驶履带车辆自身装备的环境感知设备和电子地图信息对车辆当前状态进行准确估计,生成发动机转速等初始坡道起步控制参量。对起步过程中操纵杆动作进行聚类分析,确定操纵杆第一位置敏感区域和非敏感区域的分界面,对不同区域进行针对性控制。依据试验数据确定发动机初始转速,制定控制规则。实车试验结果表明,上述控制算法能够有效保证无人驾驶二级行星转向机的履带车辆坡道起步成功率。     

移动荷载作用下考虑纵向连接间隙的浮桥结构计算

基于弹性基础梁理论，建立了计算移动荷载作用下长浮桥竖向变位和桥跨弯矩的数学模型。在此基础上，根据变位互等定理和影响线理论，引入间隙角和转角影响线的概念，推导并证明了移动荷载作用下考虑纵向连接间隙的浮桥计算方法。该方法可以求解存在连接间隙的浮桥在移动荷载作用下的变位和受力情况。研究结果表明：连接间隙增大使浮桥的吃水增大，桥跨弯矩和桥节连接处受力减小；荷载移动速度增大，浮桥最大吃水和桥节连接处的受力都将增大；浮桥纵向连接间隙和荷载移动速度对于浮桥的变形和受力是不可忽视的，设计合理的连接间隙，对于优化浮桥结构至关重要；浮桥通载过程中，一定要按照限定的速度和载重通行，确保通行安全；模型计算结果与文献［16］中的数值计算和模型试验结果对比，具有较好的一致性。     

车辆动力学状态观测器设计

针对混合动力电驱动车辆,基于信息融合理论和车辆非线性动力学,通过研究车辆关键动力学参数估计方法、优化设计传感器配置,设计了一种车辆动力学状态观测器.根据整车的系统结构,综合考虑运算速度、数据存储、电磁兼容、硬件成本和可靠性,设计了该状态观测器的硬件电路和软件系统.利用硬件在环试验平台,在不同路面附着系数、不同转向操作、不同车速工况条件下,对动力学状态观测器的参数估计效果进行验证.试验结果表明,观测器估计精度较高,满足工程应用要求.     

UUV自航发射鱼雷过程仿真

无人水下航行器(UUV)外挂鱼雷具有重要的战术价值.由于UUV体积小、质量轻,自航发射鱼雷时运动状态会发生改变.为了定量分析这种变化以验证发射的可靠性,建立了UUV自航发射鱼雷的运动模型,根据此模型利用FLUENT对发射过程进行了仿真.仿真结果表明,UUV发射鱼雷时运动状态会发生一定的变化,但采用自航发射仍然具有可行性.同时得出鱼雷脱离发射导轨时的运动参数,为精确计算鱼雷的外弹道提供了依据.     

波浪和海流条件下潜射飞行器出水姿态参数研究

在铅垂平面内研究波浪和海流条件下潜射飞行器出水姿态参数确定问题,给出波浪和水流的数学模型,建立铅垂平面内飞行器的水中运动方程,给出确定惯性力、粘性力和浮力的公式,针对某飞行器进行出水过程的仿真计算,结果与理论分析相吻合.     

导气与枪管浮动混合式自动机动力学特性研究

为了研究导气与枪管浮动混合式自动机在高初速榴弹发射器上应用的可行性及通过调节导气装置结构参数匹配枪管组件与枪机框组件后坐能量达到降低武器系统后坐力的目的,基于气体动力学理论和热力学理论,推导考虑热量散失及枪管浮动作用的内弹道和导气装置气流问题的基本方程组。利用该计算模型对高初速榴弹发射器发射动力学进行仿真,得出武器系统自动机运动特性曲线及后坐力随时间变化的曲线。将仿真结果与实验结果进行对比,验证模型的正确性。探讨导气装置导气孔直径、导气孔开孔位置、导气室初始容积结构参数对导气室气体压力变化的影响规律,并分析其对自动机速度曲线及后坐力的影响。在完成自动机自动循环的前提下,采用导气与枪管浮动混合式自动机可将武器的最大后坐力控制在1 100 N内,实现武器低后坐发射。