2021, 4(4):257-263. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.001
摘要:美军凭借强大技术优势,领跑新型无人作战装备发展,其水下无人作战力量建设经验和发展趋势对世界各国海军有着重要启示和借鉴作用。简述了美军水下无人作战力量发展规划,重点从美军水下无人作战能力建设、装备发展以及部队建设 3 个方面研究了美军水下无人作战力量发展趋势,从装备发展方向、 顶层设计思路、军民融合途径、建用结合方法以及人才培养体系 5 个层面归纳总结了 5 点启示。
2021, 4(4):264-268. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.002
摘要:针对自主式潜航器航行中自主规避障碍物传统算法存在的障碍物区域探测精度低、障碍物识别不准确、潜航器航路不最优等问题,采用三维成像声呐和深度学习算法开展了自主规避障碍物优化技术研究, 并通过仿真和漳河水库试验测试了本算法的有效性,可有效提高航行器规避障碍物的成功率和精度,以及 AUV 航行路径优化。
2021, 4(4):269-278. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.003
摘要:采用代理模型的整体敏感度分析方法对模型泵的结构参数(叶轮叶片进口安放角和出口安放角) 进行优化设计。研究结果表明:叶轮出口安放角对喷水推进泵效率和轴功率影响较大,整体敏感度分别约为 95%和 68%;进口安放角的影响相对较小,整体敏感度分别为 5%和 32%。优化后的叶轮进口安放角和出口安放角分别为 0.69°和 3.92°,满足 Pareto 最优解,喷水推进泵效率提高了 1.7%,功率密度提高了 6%。
2021, 4(4):279-287. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.004
摘要:基于自编程序发展了一种平板近壁面通气气液两相湍流流动数值模拟方法,并对近壁面双孔通气气液两相流场进行了数值模拟分析。研究结果表明:建立的数值计算方法摆脱了对传统 RANS 湍流模型的依赖, 可以较好地捕捉气液界面的失稳现象,模拟结果与实验结果吻合较好。平板近壁面双孔通气气泡的掺混融合过程可以分为 3 个流动阶段:独立稳定发展阶段、初步掺混融合阶段以及充分融合阶段。流场中气泡的发展演化与旋涡结构相关,剪切层涡和反向旋转涡对在其掺混融合过程中起着主要作用。
2021, 4(4):288-293. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.005
摘要:侧扫声呐回波信号是形成侧扫声呐图像的基础,是侧扫声呐系统对水下目标的最直接观测量, 将一维小波变换与非线性增强方法相结合,提出了一种基于小波变换的侧扫声呐回波信号非线性增强算法, 用以改善侧扫声呐图像对比度低、噪声强度大的问题。首先利用改进的 Bayes 阈值对侧扫声呐 ping 信号进行一维小波分解,提取信号特征信息;然后利用 2 种不同的非线性函数对高、低频小波系数进行处理;最后利用小波反变换重构信号,形成增强后的侧扫声呐图像。实测数据验证结果表明:利用该算法对侧扫声呐 ping 信号进行处理,实现了侧扫声呐图像对比度的增强和对噪声的抑制,可以获取较好的图像视觉效果。
2021, 4(4):294-300. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.006
摘要:水面水下无人系统的运动控制、航路规划算法设计和仿真中均需要考虑海流影响,定常海流动力学模型应用最为广泛。该模型基于流体力学原理简化推导得到,缺乏验证试验支撑其可信度和准确度。针对这一问题,设计了一种验证试验。试验中记录海流信息和无人潜航器多个航向的实航试验数据,同时设计具有与实航试验相同海流工况的半实物仿真对比试验。最后将实航数据与半实物仿真试验数据对比,对定常海流动力学模型的准确性进行了评估。
2021, 4(4):301-304. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.007
摘要:美军经历了多次水雷战,尝尽了作战对手所布水雷的苦头。因此,美军吸取教训大力加强反水雷力量建设,反水雷作战理念和方法也不断地更新。对美军反水雷作战思想进行探讨,从“注重一体化作战, 运用层次防御;航空反水雷为主,舰潜兵力配合;猎扫雷方式并举,强调机动规避”3 个方面分析了其可借鉴之处,可为我军反水雷作战思想提供改进及创新思路。
2021, 4(4):305-309. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.008
摘要:为满足小型智能可控导弹的装舰需求,介绍了一型适用于小喷口固体火箭发动机的定轴转动式扰流片。数值仿真研究了扰流片安装位置和喷口压力对发动机主推力的影响。结果表明:扰流片旋转轴与发动机喷口距离改变对主推力调节特性影响小;增加旋转轴与发动机轴线的距离可增大主推力调节范围,但主推力起控角度同时增大。随着舵偏角的增大,发动机喷口的激波型面向发动机喷口靠近,且激波型面由斜激波逐渐变为正激波。
2021, 4(4):310-317. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.009
摘要:针对舰船地震波信号的非平稳性,将希尔伯特–黄变换(HHT)应用于舰船地震波信号处理中, 并基于 Hilbert 能量谱提出舰船地震波信号实时检测算法。首先,对实测地震波信号进行 HHT 分析,获得信号的时频谱、边际谱、瞬时能量谱以及 Hilbert 能量谱。然后,基于舰船地震波信号 Hilbert 能量谱的特点,选取 Hilbert 能量谱中特定频带内的能量作为检测特征量,利用滑动窗截取数据更新特征量和相应的自适应阈值。 最终,根据一定的检测规则,提出了舰船地震波信号的实时检测算法。实测数据和仿真数据表明:该检测算法能够实时地完成对目标信号的检测,具有较远的检测距离,且在信噪比为–10 dB 时,检测概率达到 100%。
2021, 4(4):318-322. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.010
摘要:针对多径条件下相干声源方位估计问题,研究了矢量水听器阵列信号方位估计的 MUSIC 与 ESPRIT 方法,并通过空间重采样推广到宽带信号方位估计中。实船噪声的计算机仿真表明:6 元矢量水听器阵列可以分辨空间间隔不大于 15o 的 2 个目标,并可利用相干信号子空间方法解相干源,在声引信多目标分辨中有应用前景。
2021, 4(4):323-327. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.011
摘要:基于 FLUENT 流体 CFD 软件,对带鳍舵布局的某无人水下航行器进行了阻力特性数值模拟。选择了合理入口边界条件、出口边界条件、压力与速度的耦合求解方法。数值模拟结果与风洞实验对比表明: 该方法对无人水下航行器的阻力特性的预测精度较高,且对流场的显示更加详细、直观。所取得的研究成果对带鳍舵布局无人水下航行器的外形设计具有一定的参考价值。
2021, 4(4):328-333. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.012
摘要:为了探究航行器在跨介质过程中的动力学响应,基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法建立航行器跨介质数值计算模型,仿真分析了不同初始参数对航行器跨介质冲击载荷的影响规律,给出了最大冲击载荷与跨介质速度与跨介质角度之前的函数关系。研究结果可为航行器跨介质弹道及结构设计提供参考。
2021, 4(4):334-339. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.013
摘要:声学多普勒计程仪的安装偏角误差和比例因子误差是影响水下自主导航精度的主要误差源,需要进行精确误差标定。然而任何声呐性能均与海洋环境密切相关,如何实现复杂环境精确标定是计程仪工程应用中面临的实际问题。为此,在分析真实测速数据统计分布基础上,提出了一种基于修正 Kalman 滤波预处理的误差校准方法,并与标准 Kalman 滤波预处理方法的校准性能进行了比对;试验结果验证了新方法的有效性,降低了对标定试验场地的要求,大幅提高了校准效率。
2021, 4(4):340-344. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.014
摘要:发射装置在发射时,产生的强大的后坐力对整个发射装置具有很强的冲击,从而会影响发射装置的性能。舰船设备具有好的抗冲击性能,主要是由于液压阻尼器在发射装置中起到了重要的缓冲作用,从根本上影响了发射装置的持续作战能力以及打击目标的精确性。分析了某新研发射装置中的液压阻尼器,通过运用试验的方法模拟发射装置发射产生的后坐力。分别对 4 种型号的液压阻尼器受到负载冲击产生的缓冲能力进行了测试,将试验数据与理论参数进行比对,最终为某新研发射装置中的液压阻尼器选择了合适的阻尼孔的孔径。
2021, 4(4):345-350. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.04.015
摘要:拖曳绞车用于收放水下拖体,是保障水下拖曳系统正常工作的重要装置。参照 BV043 和 GJB1060 标准确定其冲击环境,利用 ABAQUS 有限元软件,采用时域分析方法对拖曳绞车进行有限元计算分析,校核拖曳绞车在受到垂向、横向、纵向 3 个方向冲击载荷作用时的强度。结果表明:拖曳绞车结构所受应力在许用应力范围以内,满足规范抗冲击准则,但不同冲击方向下,最大应力位置不同;安装位置不同,绞车子设备加速度响应规律差异很大,固定安装于支架的控制柜和液压阀组衰减规律明显,悬挂安装的防松马达不易进入稳定状态。