Reliability analysis of torpedo loading based on fractional-order optimization model

A fractional-order cumulative optimization GM(1,2)model based on grey theory is proposed to study the relationship between torpedo loading and working reliabilities.In this model,the average relative error function related to order and background value is established.Taking the average relative error function as the objective function,the optimal value of the two parameters is obtained through the optimization method,and the minimum value of the average relative error is determined.The calculation example shows that this method can greatly improve the accuracy of the model and more accurately reflect the relationship between torpedo loading and working reliabilities compared with the traditional GM(1,2)model.

空水跨介质鱼雷动力推进系统构型比较分析

目前外军装备的跨介质鱼雷均为助推运载器+鱼雷战斗部的构成形式,空水复用动力推进系统可使运载器与鱼雷合二为一,从而有效提高水下攻击有效载荷量与航程,且全寿命成本低廉,并有发展多次出入水功能的潜力。空水复用动力推进系统在常规鱼雷动力系统的基础上改造,使之具备空中推进和多模式切换的能力。文中针对3类可能的空水复用动力推进系统构型,从运行原理、系统性能、燃料选择、系统控制、研发难度以及发展潜力等方面展开讨论。研究结果表明,对于轻型跨介质鱼雷,可采用单一OTTO-Ⅱ燃料的构型,对于重型鱼雷则倾向于采用煤油和OTTO-Ⅱ双燃料双燃烧室系统的构型。

无人水面艇轻型鱼雷武器应用研究

轻型鱼雷武器应用于无人水面艇,可实现无人水面艇对潜艇目标的“发现即打击”。根据无人水面艇平台和轻型鱼雷武器的特点,提出无人水面艇轻型鱼雷武器的典型配置,总结轻型鱼雷武器在无人水面艇上的典型应用。从无人自主控制、安全性分析设计、长时间运行可靠性、模块化与快速部署、作战能力迭代升级等方面,讨论无人水面艇轻型鱼雷武器应用所面临的问题,并对部分问题针对性地提出解决途径,并开展试验验证。研究成果可用于指导反潜型无人水面艇以及反潜任务载荷设计、实现以及使用。

潜艇强机动变深规避鱼雷攻击仿真研究

潜艇利用强机动变深规避鱼雷末端攻击弹道是其规避鱼雷攻击的方法之一,也是潜艇防御鱼雷的最后措施。研究这种规避方法的可行性和有效性,可以为潜艇指挥员科学合理地操纵潜艇规避鱼雷攻击提供参考,对提高潜艇生命力和战斗力具有十分重要的理论研究意义和军事应用价值。通过对强机动规避方案基本原理及不同机动方式的效果进行理论剖析,并对潜艇和鱼雷相对运动态势进行建模仿真计算,验证了潜艇强机动变深规避鱼雷攻击的效果。仿真计算表明,在一定距离范围内,高速机动的潜艇利用高压气吹除主压载水舱的水,同时采用上浮大舵角使潜艇大尾倾高速上浮至水面来规避鱼雷末端攻击弹道,随后迅速下潜到浅水层完成规避鱼雷攻击,这种战术机动规避措施在理论上是可行的,但是该方案采用时机亦应当充分考虑分析。

基于比例导引法的鱼雷声自导导引弹道仿真分析

建立了鱼雷声自导比例导引法数学模型,并以某典型空间攻击态势为例进行弹道仿真,进而以命中概率和机动性作为评价准则、对比例导引法弹道的导引效果进行检验分析,结果表明:比例导引法弹道在鱼雷的机动性和命中概率两方面均优于尾追法弹道,最后通过仿真计算给出了鱼雷在确定的命中概率下对目标速度的可攻性范围,相关结论可为鱼雷声自导的弹道优化和作战使用提供参考借鉴。

《水雷秘要》的翻译与晚清西方海军技术的引进

《水雷秘要》是晚清第一本以专书形式全面介绍水雷、鱼雷相关知识的兵学译著,其翻译活动发生于19世纪80年代前后洋务派力图“自主”引进相关西方海军技术和装备的时期。本文对《水雷秘要》的底本内容、译员安排和文本翻译等情况进行分析,梳理其与其他相关文献的承接关系,讨论推动和影响翻译活动的特殊社会因素,考察《水雷秘要》及相关其他译本的翻译与出版对晚清西学和海军相关技术装备引进活动的影响和意义。

不确定环境下潜艇综合防御鱼雷的作战决策分析与优化方法

针对潜艇综合防御决策时存在的目标类型不明、目标运动信息解算不明、对抗环境信息不明3类信息不确定问题,构建基于不确定信息的潜艇防御鱼雷组合优化框架,设计基于蒙特卡洛模拟的随机搜索优化模型,采用基于离散边界收缩的粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)方法计算局部最优决策。建立战术对抗仿真模型对潜艇防御鱼雷策略进行选择与优化,针对不同鱼雷报警位置和行动策略,以安全余量作为评价标准,综合考虑3类不明条件下使用潜艇转向+定深规避与潜艇转向+使用水声器材防御两种策略,并结合PSO方法与过程仿真分别给出两类策略的选择边界条件及不同作战态势下的决策建议。防御效能分析结果表明:目标解算不收敛是最主要的防御行动影响因素,基于PSO方法的潜艇转向角度决策精度为±10°/20°;在相同的条件下,组合优化框架的决策加速比相比于传统搜索方法达到92~156,相比于并行计算方法达到10~16,在满足决策实时性的基础上可以为潜艇防御鱼雷争取更大的防御决策时间。

反鱼雷鱼雷目标识别方法研究

由于反鱼雷鱼雷的作战对象为鱼雷,鱼雷具有目标强度小、速度快、弹道复杂多变等特点,所以反鱼雷鱼雷自导系统必须具有小目标检测、高目标信息数据率和快速的自适应、目标识别等能力,论文分析鱼雷与其他水下目标之间信息的不同特点,确定目标识别需提取的特征值,同时采用类内加权的LDA算法对目标进行识别。

Maximizing the probability an aerial anti-submarine torpedo detects its target

As a result of the high speed of anti-submarine patrol aircraft as well as their wide range, high efficiency and other characteristics, aerial torpedoes released by anti-submarine patrol aircraft have become the key anti submarine tool. In order to improve operational efficiency, a deep study was made of the target detection probabilities for aerial torpedoes released by anti-submarine patrol aircraft. The operational modes of aerial torpedoes were analyzed and mathematical-simulation models were then established. The detection probabilities of three attacking modes were then calculated. Measures were developed for improving low probabilities of detection when attacking a probable target position. This study provides an important frame of reference for the operation of aerial torpedo released by anti-submarine patrol aircraft.

基于MBSE的潜艇鱼雷武器系统设计

潜艇鱼雷武器系统作为大型复杂系统,其运行场景繁多,逻辑功能和接口关系复杂。传统基于文本的设计方法存在诸多弊端,例如文档报告繁多相互独立,研制项目之间难以快速实现型号迭代等。为提升潜艇鱼雷武器系统的正向设计能力,通过对潜艇武器系统设计现有的业务流程的研究,将基于模型的系统工程(MBSE)方法与传统潜艇鱼雷武器系统设计方法相融合,提出了一种基于MBSE的潜艇鱼雷武器系统设计方法。在此基础上对潜艇鱼雷武器系统从黑盒到白盒进行逐层分析拆解,并利用Magicdraw开发平台,以图形化的SysML建模语言构建对应的需求模型、功能模型和架构模型,形成了完整潜艇鱼雷武器系统的设计方案。论文提出的方法能够有效支撑潜艇鱼雷武器系统设计,实现从设计需求到设计实现的完整性。

一种自导鱼雷发现概率变化趋势预测方法

针对自导鱼雷发射前预知鱼雷发现概率随发射态势变化趋势的需求,提出了一种自导鱼雷发现概率变化趋势预测方法。根据现时刻攻击态势构建鱼雷发射态势预测模型,生成后续鱼雷发射态势序列;基于正态分布原理进行目标散布处理,并分别提出面积比值法和长度比值法计算声自导和尾流自导鱼雷单个发射点发现概率计算方法;综合以上处理方法,计算自导鱼雷未来一段时间内连续发射态势点的发现概率,生成变化趋势。最后,采用典型的发射态势对自导鱼雷发现概率变化趋势预测结果进行了测试验证。

鱼雷射击原理探究式实验平台设计与实现

针对学生在鱼雷射击原理课程学习过程中感觉理论性强、理解难的问题,基于Matlab GUI设计了一个探究式实验平台。该平台通过参数设置、仿真推演和参数解算三大模块,引导学生完成从提前角基本认知到提前角优化求解,再到实战运用的鱼雷射击原理探究式学习过程。该平台的功能模块由浅入深,符合学生认知逻辑。

考虑颗粒破碎的砂土中鱼雷锚贯入离散元分析

鱼雷锚作为一种新型深海锚固装置,在海洋油气开发等工程中应用广泛,但目前关于钙质砂海床中鱼雷锚贯入特性的研究较为匮乏。基于离散元方法,对钙质砂地基中的鱼雷锚贯入过程进行了数值分析,通过与已有室内试验结果的对比验证了数值模型的可靠性,数值模拟重点分析了鱼雷锚贯入过程中锚周土体颗粒破碎的演化规律及其对锚体贯入特性的宏细观影响。结果表明:在鱼雷锚贯入过程中,锚尖及锚端周围土体破碎严重,锚侧颗粒破碎相对较弱,颗粒破碎数量随着贯入深度的增加而增加;颗粒速度场分布基于锚体中心轴基本对称,随着贯入深度的增加,颗粒速度场分布范围扩大,颗粒运动速度峰值在贯入过程中先增加后下降;随着贯入深度增加,应力峰值先增加后逐渐减少,在翼板开始接触土体后,应力峰值达到最大值。研究结果可为岛礁工程动力锚贯入设计提供参考。

推进泵快速启动水力特性及流场演变研究

为了提高鱼雷的出管速度,本文基于雷诺时均N-S方程和SST k-ω湍流模型建立鱼雷发射推进泵快速启动瞬态计算模型,采用数值方法研究三种启动时间条件下推进泵的水力特性及流场演变。研究结果表明:随着时间推移,流量和推力持续增加,扬程、轴向力、轴向力矩和功率先增大后减小,效率先增加后保持稳定。扬程、轴向力、轴向力矩和功率在加速结束瞬间存在极大值,且极大值随着启动时间的增大而减小。启动初期,叶轮区域存在严重的来流冲击、流动分离和漩涡结构,随着时间推移,流场逐渐趋于稳定;启动时间对推进泵流场演变具有显著影响,启动时间越小,流场越快达到稳定状态。为保证推进泵在启动过程中无空泡产生、内部流场以较快时间运行至稳定状态,建议以0.2 s启动时间启动推进泵。

混铁车内衬优化后铁水温度变化分析

通过实测和数值模型计算,研究了混铁车内衬改造前后的铁水温度变化。研究结果表明:在不改变混铁车内衬厚度的情况下,优化混铁车内衬结构对铁水温度有明显影响。实测结果表明:在混铁车铁水量少、铁水初温低及运行时间长的情况下,改造后的混铁车实测铁水终温提高了17℃,铁壳表面温度降低了55℃。数值计算结果表明:在混铁车铁水量、铁水初温及运行时间与改造前混铁车实测相同的情况下,改造后混铁车铁水终温提高了24℃,铁壳表面温度降低了54℃。说明混铁车内衬改造方案保温效果显著。

基于改进YOLOv5s的鱼雷检测算法

针对目前深海鱼雷检测中存在检测精度低和检测速度慢的问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的鱼雷检测算法。使用可分离视觉变换器(SepViT)模块来替换主干层网络最后一层中的C3模块,增强骨干网络与全局信息的联系以及鱼雷特征的提取,降低漏检率和误检率。在YOLOv5s网络模型的主干层网络中引入ECA注意力机制,提高复杂的深海环境下检测模型对于鱼雷深层次关键特征的提取能力,同时避免了降维,以有效的方式捕捉跨通道的交互信息,以此来提高鱼雷检测模型的检测精度。将网络模型颈部层中的路径聚合网络(PANet)替换为双向特征金字塔网络(BiFPN),采用跨尺度连接去除路径聚合网络(PANet)中对特征融合贡献较小的节点,实现多尺度特征的快速融合,提高鱼雷检测模型的检测效率。实验结果表明:改进的YOLOv5s鱼雷检测算法的均值平均精度(mAP)达到了97.0%,较原来的YOLOv5s算法提高了3.7%,检测速度达83 FPS,有效地提高了深海鱼雷检测的精度和速度。

螺栓隔振结构在鱼雷噪声控制中的应用

为进一步研究隔振结构在鱼雷噪声控制中的作用,文中通过建立基于梁模型的隔振材料动力特性识别实验台,对聚醚醚酮材料的弹性模量和阻尼进行了识别和验证。同时建立了螺栓隔振结构的有限元模型,并验证了模型的精确性。将该模型应用于鱼雷发动机与壳体连接处,首次结合隔振圈建模理论和螺栓隔振结构,建立了鱼雷动力的整机隔振仿真模型。仿真结果揭示,综合使用隔振圈结合螺栓连接的隔振措施可使鱼雷振动噪声降低3.64 dB。研究结果为鱼雷振动噪声控制提供了有力的理论支撑。

基于水下无人作战平台的反潜攻防模式设想

反潜作战是海上战争的重要形态,是舰艇编队出海作战的安全保证,受制于潜艇隐蔽性和水下环境复杂的特点,反潜攻防一直是短板弱项,也是国内外军事研究的重点。水下无人平台具有零人员伤亡和高作战效能等优势,利用水下无人作战平台集群反潜是未来水下战争的趋势,论文根据水下无人作战平台数量优势和自主作战等特点,提出了基于UUV集群的防御鱼雷和攻击潜艇方案设计,并对其中涉及到的主要关键技术提供解决思路。

基于MBSE的鱼雷全电子安全系统安全性与任务可靠性分析

随着武器装备研究的深入推进,传统方法难以满足复杂系统安全性与可靠性分析的需求;为提升系统研发与评估效率,以形式化的系统建模语言分析鱼雷全电子安全系统的安全性、可靠性成为必然趋势;文章在传统安全性与可靠性分析的基础上,基于系统工程开展安全系统建模过程,以功能需求、系统架构、活动视图以及时序逻辑控制作为安全性与作用可靠性分析的构成元素,对系统功能模型进行故障传播建模;最后以安全建模语言构建事故树模型得出安全性与可靠性的影响因素,为引信系统的安全性与可靠性分析工作提供一定参考价值。

鱼雷锚拉拔过程的三维有限元模拟分析

随着海洋风电由浅海走向深海,固定式海洋平台逐渐被漂浮式海洋平台取代。鱼雷锚基础作为漂浮式锚泊系统的基础部件,克服了固定式锚泊系统在安装过程中依赖水深等特点,成为海洋风电走向深海的“主力军”。为研究鱼雷锚基础的拉拔特性,本文基于PLAXIS 3D有限元软件开展了鱼雷锚拉拔过程的数值模拟研究,分析了鱼雷锚贯入土体后的最终贯入深度、倾斜状态对拉拔位移和鱼雷锚变形的影响规律。研究结果表明,鱼雷锚的拉拔位移随贯入深度的增加而减小,并且对鱼雷锚进行倾斜可有效减小鱼雷锚的拉拔位移。该研究成果可为鱼雷锚的设计和安装提供有益的借鉴与参考。