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。     

UUV布放回收技术

阐述了UUV的布放回收工作对UUV自身安全及作业能力的重要性。介绍了几种典型的水面舰艇布放回收系统的演变趋势,概述了各种布放回收系统的动作原理、过程优缺点和使用要求,指出了UUV布放回收技术的发展方向,探讨了水面布放回收UUV的关键技术。介绍了潜艇布放回收AUV的3种方式以及优缺点分析;提出了集成化设计的思想以及UUV应设计标准制式或系列化的自动对接定位装置等观点。     

海洋环境对UUV布雷作战影响分析

UUV布雷作战很大程度上受到海洋环境因素的影响。在分析UUV布雷作战样式、流程和技战术特点的基础上,从水深、潮汐、水流、风浪、海底地形底质以及温度、盐度、透明度等因素多方面探讨了海洋环境对UUV布雷作战影响;并提出相关行动方法,对UUV攻势布雷作战具有一定的借鉴和参考意义。     

美国海军UUV的任务与能力需求

美国海军近来发布了新版本的UUV主计划,这引起了各国海军的广泛关注。这里介绍了这一计划的要点,主要涉及美国海军战略需求,UUV的级别、任务及其优先级以及UUV的能力需求,介绍了UUV的9项主要任务,并从“21世纪海上力量”的新战略需求出发,对UUV的需求背景进行了分析。     

美国水下无人航行器发展及其对美军作战思想的影响

为了维护海洋权利,应对可能出现的局部海上冲突,把握海军水下装备的未来趋势,从而制定合理的发展策略,针对近年来美军的水下无人航行器发展状况及其对美海军作战思想影响开展了研究。介绍了美国水下无人航行器(UUV)的发展历程,将UUV分为便携型、轻型、重型、巨型和特种五个部分展示了近年来美国水下无人航行器发展概貌,并对UUV发展对美国水下装备体系(包括潜艇和海底监听网)带来的改变进行了分析,给出了近三十年来水下无人航行器发展的关键节点。对比分析了这些年来美国海军作战思想的发展演化过程,总结了UUV发展对美国海军作战思想的影响,并由此得出一方面需大力发展水下无人航行器及其相关技术,另一方面也必须重视海军作战思想的转型、搭建和完善,进一步牵引UUV技术发展,以适应时代潮流,赢得未来战争的主动权。     

智能仿真在军用UUV装备体系研究中的应用

根据基于水下网络战的多无人水下航行器(UUV)集团攻击作战研究的需求,在分析从面向对象仿真到面向智能仿真技术发展的基础上,给出了军用UUV智能建模和仿真目标,包括专家系统识别、智能控制决策、作战指挥流程和战法研究等,指出了因智能仿真技术的引入使得多UUV武器装备体系的研制仿真和战术级层次上的作战仿真这2种仿真系统在形式和内容上正趋向一致,并初步构建了一种基于多智能体系统(MAS)的UUV编队作战仿真系统,为军用UUV智能仿真及其作战效能评估提供了技术支撑。     

基于有限元法的耐压壳体连接法兰方案优化

耐压壳体是UUV结构中最重要的组成部分之一,其结构强度是深海耐压和总体性能的重要保证,也关系到UUV自身的安全和任务的成功。采用有限元法对UUV迎流段前法兰进行了耐压强度分析,通过对不同加强方案的分析和比较,指导了某型UUV耐压壳体的改进设计。     

拖曳式导航浮标对回转体UUV操纵性的影响

为了验证回转体无人水下航行器(UUV)采用拖曳式导航浮标进行卫星辅助导航的可行性,研究了拖曳式导航浮标对回转体UUV操纵性的影响。根据达朗伯原理建立了拖曳系统运动数学模型,根据动量和动量矩方程建立了回转体UUV六自由度运动数学模型,并对拖曳式导航浮标对回转体UUV操纵性的影响进行了仿真。仿真结果显示:导航浮标对回转体UUV的操纵性造成一定的影响,但回转体UUV仍可以稳定的运动;导航浮标对回转体UUV的运动参数都有一定的影响,回转体UUV的运动曲线、俯仰角、速度、角速度、攻角等参数都有一定的振荡变化,一定时间后趋于稳定;回转体UUV拖曳导航浮标运动期间,由于拖曳导航浮标系统对回转体UUV尾部有一定的作用力,造成回转体UUV的轴向速度有较大的减小。研究表明,回转体UUV采用拖曳式导航浮标进行卫星辅助导航是可行的。     

水下驻留无人水下航行器驻留过程建模与仿真

针对水下驻留无人水下航行器（UUV）的运动特点,建立了大攻角下UUV运动仿真的六自由度数学模型,提出了一种驻留UUV辅助推进器的控制方法,并对UUV驻留过程中的下潜运动进行了仿真研究。具体分析了UUV下潜驻留运动中攻角、侧滑角、速度、俯仰角等参数的变化规律。仿真结果表明：航行器的轴向速度在阻力作用下逐步减小,趋近于0;在辅助推进器的作用下,UUV下潜速度被限定在安全范围内,导致UUV攻角逐步增大,直至接近90°;在前后2个辅助推进器的作用下,航行器的信仰角始终被控制在合理范围内,从而确保UUV具有良好的着陆姿态。     

基于UUV的猎雷声呐的发展

在简述反水雷UUV发展的历史渊源基础上,着重论述了各种基于UUV使用声呐的发展状况、主要型号、参数、开发商及装备情况,指出了在UUV上使用声呐的应用特点及未来发展趋势,对UUV及声呐研究人员会有一定帮助。     

基于UUV组群的水下协同探雷搜索与仿真

水下无人运载器(UUV)组群的水下协同探雷搜索策略包括:将作业区进行划分,各自独立搜索不同区域;两UUV并行搜索,中间保留重叠区域;及交叉搜索模式.仿真表明双UUV搜索较单UUV搜索效能显著提高.由于搜索时间增长,随着重叠指数增大,搜索效能会小幅度下降.而随着覆盖指数增大,搜索效能也呈下降趋势.为获得较高搜索效能,需对搜索时间、重叠指数,覆盖指数、搜索概率等因素综合考虑.     

具有通信约束的多UUV协调路径跟踪控制

针对多UUV间通过水声通信进行交互信息时存在时延的问题,研究了在通信时滞下多UUV沿多条给定路径编队运动的控制器设计问题。基于反步法设计了单个UUV的路径跟踪控制器,利用Lyapunov理论证明了路径跟踪控制系统是输入-状态稳定;针对通信拓扑中存在固定传输延迟问题,提出了基于平均一致连通性切换网络的时延协调控制律,并证明了当通信拓扑对应的无向图满足平均一致连通时,设计的编队控制系统是稳定的,有效地解决了通信时滞下多UUV的协调路径跟踪控制问题。仿真结果验证了该控制器的有效性。     

军用无人潜器的发展及其关键技术

给出了无人潜器的概念;归纳了无人潜器的军事使命任务;详细综述了国外无人潜器的最新进展以及在军事领域的应用。     

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。     

基于自适应模拟退火法的UUV艏部线型优化设计

基于多目标空间的全局搜索理论,将无人水下航行器(UUV)艏部丰满度,流体动力与流噪声作为集成判定指标的综合一体化UUV艏部线型优化设计方法。建立了针对UUV艏部外形设计的一体化设计优化模型,结合经典粘流理论、CFD算法实现了集成优化设计,针对UUV外形优化设计要求,提出了复杂外形参数化和设计变量的选取原则,并对具体算例进行外形综合仿真优化设计。结果表明,基于自适应模拟退火法能够有效实现对UUV期望目标的一体化优化设计,在相互制约的多种目标函数所组成的目标域中获得最优解,优化后UUV艏部流体动力和声学性能都有较大提高。     

基于双目视觉的UUV避障半实物仿真系统

由于无人水下航行器（UUV）避障研究的实物海洋试验成本高且风险较大,故针对在试验室进行UUV自主避障规划的需求,利用双目视觉展开了UUV避障半实物仿真试验系统的设计研究,包括多自由度运动台架模拟UUV的运动,双目摄像机代替前视声纳作为避障传感器。阐述了实物双目视觉子系统的关键技术和UUV模型子系统的软件实现方法,以及系统的体系结构、数据交换方法,并进行了基于规则的避障仿真联调试验,结果表明,该系统结构简单,试验实施便利,可作为演示、验证和评估避障路径规划正确性和有效性的实用手段。     

基于ADC和AHP的UUV装备作战效能分析

为提高水下无人航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)装备作战效能,对其进行分析。根据某型UUV装备的特点,结合ADC和AHP建立可用性、可信性和固有能力矩阵模型,并开展UUV装备作战效能定量评估。结果表明：该分析可作为评估UUV装备作战效能的参考,也可为后续UUV装备建设发展提供支撑。