水下空气腔角反射器声散射特性

针对水下金属板角反射器目标强度低、具有明显的频率特性等不足,设计了一种新的弹性空气腔角反射器。采用结构有限元耦合流体边界元法,对水下空气腔角反射器和单层金属薄板角反射器的声散射特性进行仿真计算和对比,分析了入射波频率为5～15 kHz范围内,平板厚度、入射角度等因素对不同类型角反射器目标强度的影响及其散射机理并进行了实验验证。研究结果表明：空气腔角反射器散射强度大,无明显的频率特性,去耦作用明显;空气腔角反射器声散射仿真结果和消声水池实测数据进行对比,二者基本一致;相比笨重且回波强度较弱的单层金属板角反射器,空气腔角反射器具有更优的反声性能和更轻的质量,是理想的水下声反射装置。     

机械误差对仿真中抛物面反射器特性的影响

在射频目标仿真中,影响导引头跟踪误差的主要有目标模拟器的机械运动和抛物面反射器的机械误差(包括表面误差和馈源支架的安装与变形误差).其中抛物面反射器的机械误差主要影响相位.本文分析了各种误差之间的关系,并根据工程设计需要建立了机械误差与相位关系的数学模型.     

水下弹性角反射器声散射特性

计算水下弹性角反射器声散射问题,需要考虑声波多次散射以及结构和水的流固耦合作用。针对现有水下弹性角反射器声散射特性分析方法的不足,利用结构有限元耦合流体间接边界元法对水下弹性角反射器的远场散射声场进行仿真计算。分析了入射波频率为5.0～20.0 kHz范围内,平板材料、厚度、入射角度及角反射器类型等因素对目标强度的影响及其散射机理。结果表明：水下弹性角反射器的散射声场具有很强的频率特性,且随材料、平板厚度和入射波频率的变化而改变;多次散射波对角反射器的反向散射声场具有重要贡献,仿真数据和实测数据基本一致。进一步提出了角反射器结构设计和优化方法,为水下无源声反射器的论证与设计提供了理论参考依据。     

组合式水下目标体反射特性试验研究

根据声学软的物体目标强度高于声学硬的物体这一声学理论,研究了水中气泡和充气圆柱的反射特性,得出上述2种物体在低频时都表现有共振特性,可以得到较大的目标强度。并基于此对气泡构成的平面阵列和充气圆柱构成的圆柱阵列的反射特性进行了研究,通过利用乳胶管和气泡板等做成的实物模型进行的水池试验验证得出,气泡和有限充气圆柱可以作为基本的散射单元来构成符合要求的组合式水下目标体。试验同时证明,由气泡或者充气圆柱构成的平面阵列,在间距小的时候可以等效为一个空气层,其反射系数为-1。     

潜艇目标模拟器

本文介绍了德国Ａｌｌｉｅｄ Ｓｉｇｇｎａｌ ＥＬＡＣ Ｎａｕｔｉｋ公司在１９８７年１－９９３年为德国海军开发的目标模拟器，ＳＵＢＴＡＳ系统的主休是经过改造的ＭＫ３７鱼雷，它可模拟潜艇有战条件五的所有声学特性和动态特性专门用于反潜战训练。目标模拟器可以从辅助船上发射，在甲板上充电后，可反复执行多项任务。     

基于板块元法的水下复杂目标强度预报

近场高频照射情况下,水下复杂目标声反射强调各个部位、细节对声纳照射的综合作用。对此,引入了声纳目标计算的板块元法,通过3DS MAX软件将任意形状复杂目标表面划分为无数小曲面,由板块元近似小曲面,借助K irchhoff声散射理论完成对水下复杂目标目标强度的计算。该方法克服了声学亮点模型因忽略目标几何结构影响而过于粗糙,以及数值积分方法无法计算非标准几何体目标强度值的缺陷。数值计算及试验结果均验证了该方法的有效性。     

基于沿海声层析技术的水下目标探测技术

针对难以对水下目标进行快速有效探测的难题,利用声层析的方法观测域内的水下目标尾流分布及其随 时间演变过程,通过流场变化以实现对水下目标的探测。通过沿海声层析(coastal acoustic tomography,CAT)5 站声 同步传输观测试验,获得双向声传播时间数据,进行流场分布反演;利用3 维反演方法观测得到自主式水下潜器 (autonomous underwater vehicle,AUV)潜航所在深度的水平流场演变过程,反演结果与直接计算的路径平均流速基 本吻合;实验过程中,鱼雷型水下机器人经过后流场产生明显波动,声学多普勒流速剖面仪(acoustic doppler velocity profiler,ADCP)与CAT 观测结果分别为1.57, 1.43 m/s。结果表明：利用CAT 方法在小尺度区域内观测探测AUV 目 标取得的成功,为后续的观测实验打下了基础。     

水下声自导武器目标跟踪建模与仿真

目标跟踪是水下声自导武器智能化发展的重要方向之一。水下主动声自导武器目标跟踪过程具有观测基座运动和观测时变的特点,本文利用水下声自导武器导航定位及航行姿态参数和水下声自导武器检测到的目标信息,基于坐标变换将目标坐标从水下声自导武器坐标系变换到大地坐标系,解决了观测基座运动的问题,通过实时计算采样周期解决了观测时变问题,建立了基于卡尔曼滤波的水下声自导武器目标跟踪模型,分析了滤波初值选取问题,给出了滤波初值选取的工程方法。仿真结果证明,本文所建模型正确,跟踪算法具有较快的收敛速度,跟踪效果良好。     

目标声定位时延估计的对比研究

根据被动声定位珠基本原理，对影响定位精度的关键因素进行了研究，讨论了战场环境中各种时延估计方法的使用条件和效能，分析了广义互相关法，相位谱法，自适应滤波器参量法，并进行了对比，用ＲＯＴＨ权函数广义互相关法对直升机声场信息进行相关分析。     

智能雷弹被动声定位精度问题

主要研究反直升机被动声定位的精度问题．建立了定位的计算模型,重点分析了影响定位精度的因素,论证了保证定位精度所需要的采样率和采样分辨率,论证了采用高频窄带信号来提高时延估计计算精度的可行性,使得定位精度可以达到５％ 以上．还分析了一种压缩信号频谱方法来提高相关分析的分辨率,从而提高雷弹的定位精度．并在此基础上设计了实现目标识别和定位的系统结构原理框图．     

泡沫铝的吸声性能初探

研究中对低压渗流制备方法进行了改进，并对制备的样品用驻波管法进行了吸声系数的测定。结果表明，样品随孔径的减小、空隙率的增大，综合吸声系数有增大的趋势。     

基于I-DEAS的三维参数化绘图方法及其在火炮设计中的应用研究

提出了通过结构型式分类 ,类模型的提取 ,尺寸赋值建立变结构参数化模型的方法 ,在此基础上提出了基于 I-DEAS的火炮零部件三维参数化绘图方案 ,实现了火炮零部件设计计算结果向图形的自动转化 ,为实现火炮总体结构的参数化、系列化和优化设计打下了基础     

自适应舰船被动跟踪与尺度估计的实验研究

本文应用声强度矢量作为观测量,对舰船体积目标的三个特定部位进行观测.在舰船机动的情况下,应用自适应卡尔曼滤波对舰船进行了跟踪,并估计出舰船的尺度大小.计算机仿真表明了本文方法的有效性.     

气动式水下发射器的发射阀仿真设计研究

本文提出了可实现预期内弹道的气动式水下发射器发射阀仿真设计方法，建立了发射阀仿真设计的三个基本模型：内弹道、发射阀开启面积变化规律计算和发射阀设计模型。运用该方法进行了发射阀特形孔的实例仿真设计，证明了设计方法的可行性，可用于新型气动式水下发射器发射阀计算机辅助优化设计。     

基于高阶谱的声压梯度声源定向

声压梯度法用于声源的定向是一种新方法.该法对声源定向既存在系统误差(确定性误差),又存在随机误差.本文研究了在高斯随机干扰噪声下,非高斯信号声源的基于高阶谱的随机误差消除方法,应用高阶谱对高斯噪声的不敏感性,由此可以消除高斯噪声的影响.仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于卡尔曼滤波水下弹道测量系统研究

水下弹道测量系统利用多传感器完成对鱼雷、靶标的跟踪定位．针对通常的几何定位方法,其算法复杂且定位精度不高的问题,研究了用于水下弹道测量系统的纯距离目标跟踪定位卡尔曼滤波算法,推导了相应的滤波公式．通过系统的仿真结果表明：该算法在收敛速度和估计精度方面都比较令人满意．     

节制杆式驻退机参数化设计

研究了基于I－DEASMasterSeries软件的参数化技术在节制杆式驻退机设计中的应用,提出了节制杆式驻退机的参数化设计方案,建立了节制杆式驻退机的参数化模型,用I－DEAS的PRG编制了节制杆式驻退机参数化绘图程序。结果表明,该软件实有可靠,能大大提高设计效率。     

高精度内圆磨床整机集成优化设计研究

机床结构动态优化设计是提高机床加工精度的关键。本文建立发内圆磨床整机有限元模型，分析了原磨床在结构上的缺陷；修正了主要结构部件的模态频率，使其模态频率分离，避免了部件集成整机时由于整机的激励频率接近部件模态频率出现整机振幅增大现象。以整机第一阶模态下磨头与工件之间振动模态相对位移值作为整机动态性能的评价指标，采用模态力法找出机床结构的薄弱环节，并对其进行优化。优化后的磨床与原型相比，第一阶固有频率提高17％，对应的磨头与工件振动模态相对位移量降低10％，磨头处的响应位移量在第一、二阶频率处下降28％和41％，实现了磨床的动态优化。     

考虑表面活性剂作用的多相渗流研究

基于表面活性剂对油水界面的作用，建立了活性剂作用下饱和多孔介质中多相渗流模型，模型中考虑了活性剂在介质表面的吸附，高温下的热降解以及活性剂分子与介质中矿离子的化学反应，利用有限差分法隐式格式将该模型进行了数值求解，讨论了活性浓度，活性剂性质等因素对饱和多孔介质多相渗流的影响。