水下平台潜在区域威胁评估方法

为进一步提升对水下平台任务过程的复盘量化分析能力,分析开展水下平台潜在任务空间区域威胁评估迫切需求,讨论了水下平台潜在活动区域所面临的主要威胁因素和典型海洋环境影响因素;从威胁评估特征分析及指标体系构建、贝叶斯网络构造与推理以及威胁评估仿真实验设计3方面论述了水下平台潜在区域威胁评估方法,给出了水下平台潜在区域威胁评估典型实验过程及结果;对水下平台潜在区域威胁评估方法在水下平台任务复盘评估保障应用前景进行了展望。

相位感知的水下平台背景宽带噪声干扰抑制

针对水下航行器等平台存在宽带背景噪声干扰导致目标检测能力下降问题,提出一种适用于多通道水听器阵列的深度学习宽带背景噪声干扰抑制方法。该方法通过含干扰信号的多通道频域特征级联保留了相位信息,使用深度复数神经网络建立了一个估计纯净目标信号频谱特征的学习模型实现干扰抑制,再利用常规波束形成方法实现目标检测与跟踪。仿真结果表明,在信干比为-15 dB,-20 dB,-25 dB的双目标信号条件下,所提干扰抑制方法可以有效减少近场干扰影响,提高了常规波束形成的检测能力。湖试结果表明,该方法能够自适应地实现平台宽带背景噪声干扰抑制,有效提升目标检测和跟踪性能。

基于超级电容的水下平台混合能源系统研究

针对燃料电池发电系统输出特性偏软,动态响应慢以及负载具有随机性、间歇性、波动性等问题,在水下平台混合动力系统中加入了超级电容。采用双向DC/DC变换器作为超级电容充放电主拓扑,设计了基于PI控制器的双闭环控制,实现了母线和超级电容之间能量的双向流动。运用PSIM软件对超级电容正常工作放电和充电2种工况进行仿真。仿真结果表明:通过双向DC/DC变换器可在系统重载时将超级电容存储的电能释放出来,在系统轻载、减速或制动等工况下降回馈再生电能存储至超级电容中,整个过程可以使大功率负载安全地接入系统,减小母线电压振荡,提高能量利用率。

水下平台中继供电变换技术研究

本文研究了水下平台有缆中继供电模式下的电能变换技术,水面平台交流电能经脐带缆传输至水下平台,通过本文提出的二极管不控整流+四路交错Buck拓扑将波动交流电变换为稳定直流电供给负载,大大提升了水下平台的续航能力和作业效率。分析了该电路的运行原理,最后搭建了一台功率80 kW的电路仿真模型,并在100%负载、50%负载和25%负载工况下进行了仿真,结果显示在各工况下有能效减少纹波,多路交错并联Buck变换器各功率器件应力小,电感设计简单,热设计良好,在大功率应用场合优势非常明显。

基于有限元分析的水下平台结构优化设计

设计了一种复合材料水下平台,简要概述了其结构要点,基于Patran软件建立了水下平台有限元模型,进行了两种工况下平台强度仿真计算,并探讨了壁厚和缠绕角对平台强度和挠度的影响。分析结果表明:缠绕角相同时,随着浮筒壁厚减小平台挠度增大;壁厚相同时,随着缠绕角变小平台挠度减小。最终确定水下平台在浮筒壁厚10 mm、缠绕角±30°时挠度为0.151 m,最大应力为60.2 MPa。该方案在满足使用要求的同时减轻了水下平台质量,也为水下平台复合材料工艺设计及制造奠定了一定基础。

吸声材料对水下平台声学特性的影响

为了减小水下平台的反射系数,提高其声学隐身性能,提出了在平台表面覆盖吸声材料的方法。利用传递矩阵法,推导了水下平台复合层结构在声波斜入射条件下的反射、透射系数,计算了覆盖吸声材料前后水下平台的反射系数,并分析了材料的摆放顺序、参数变化时对平台声学特性的影响。研究结果表明,未覆盖吸声材料时,平台对声波的反射系数接近于1;覆盖吸声材料后,平台的等反射系数曲线随声波的入射角度、频率大致呈双曲线状,对高频声波的反射明显减小;平台对声波的反射具有频率选择性,增加材料的厚度可以使平台对声波的吸收频段往低频转移;当材料的损耗系数增加时,平台的反射系数降低。实验结果验证了理论计算的正确性。

无人水下平台对潜艇网络中心战能力的影响

介绍了网络中心战的概念与实质 ,指出了网络中心战对潜艇隐蔽性带来的挑战。通过介绍无人水下平台的概念、使命及特点 。

水下平台液舱的水量测量及压力差控制系统研究

介绍一种水量测量及压力差控制系统,可用于水下平台不规则液舱内部水量的准确测量,并可控制液舱与舷外海水之间的压力差。提出的水量测量方案能够减小由于液舱形状不规则、注排水期间液面波动以及水下平台纵横倾等引起的测量误差,压力差控制方案利用水下平台携带的压缩空气,能够将液舱与舷外之间的压力差控制在设定的范围之内。重点说明系统整体方案、软硬件技术方案及陆上验证试验。研究结果表明,该系统为水下平台的浮力调整和不平衡力矩调节提供技术基础。

水下平台声学兼容性技术综述

声学兼容性是多声学设备协同工作的基础,决定着水下平台是否能够最大限度地发挥其探测作业的效能。本文针对水下平台多声学设备声学兼容性问题,阐述了声学兼容性的主要影响因素,分析了声学兼容性国内外研究现状及进展,提出了声学兼容性研究与设计的关键技术,为解决水下平台声学兼容性问题提供了参考与思路。

水下平台电缆密封装置设计

传统的水下电缆密封在交变温度和压力作用下容易发生泄漏,因此迫切的需要一种新型的电缆密封来解决此问题。该文设计专门的橡胶密封垫和垫片来增加电缆密封的可靠性,采用具有储能作用的蝶形弹簧垫片来解决交变压力和温度引起的变形泄漏问题。实验室和海上试验证明,该结构简单、易于实现,工作可靠,具有良好的应用前景。

基于CATIA二次开发的水下平台静水力计算

通过对CATIA软件进行二次开发,在水下平台三维建模基础上,编制静水力和重量重心计算程序,可直接计算和获取静水力要素并实现重量重心的自动统计,达到计算的自动化、程序化和数据及时更新,提升设计手段,对潜艇和潜器等水下平台设计中控制浮态和稳态具有重要作用,工程应用价值较高。

水下平台三维航路多约束多指标规划的蚁群策略研究

为综合考虑各类约束因素和综合性能指标的实际需求,克服传统的单性能(航程)指标优化和地形障碍约束的局限性,从安全性、隐蔽性、快速性角度实现三维海洋环境要素的充分运用,提高三维航路规划算法的有效性和适用性,设计了水下平台三维航路多约束多指标规划的蚁群策略。引入了栅格模型对三维海洋空间环境进行描述;充分考虑了水下平台性能、地形、海洋环境以及任务约束,构建了三维航路蚁群规划策略,设计了多约束启发函数和多指标评价函数;对算法进行了仿真验证。结果表明,该算法充分考虑海洋环境要素影响,基于多约束启发函数和多指标评价函数,通过灵活设定规划系数,实现不同性能指标、不同任务约束的三维航路规划,能够较好地符合水下平台的航行需要。

水下平台自调平控制系统设计与仿真

提出了一种水下平台的总体设计方案,针对该水下平台调平控制系统的高精度要求,进行了机电式支腿的模糊控制系统设计及仿真。采用快速粗调与慢速精调相结合的位置式调平控制方案,在调节过程加入"虚"腿控制环节,减少支腿间相互干扰。仿真结果表明,所设计的调平系统,能够在90s内达到5′调平精度。

活塞调节升降式信息战水下平台技术及应用

针对未来海战的需求,提出了一种活塞调节升降式信息战水下平台。该平台利用螺旋传动原理,通过电机螺杆机构的驱动,使平台内部若干个活塞沿筒体向平台外围有序地伸缩运动,引起平台某一部位的体积随其改变,导致系统浮力发生变化,据此实现平台在水中自主升降、自行定深漂浮、搭载不同类型的信息战功能模块、各种海洋环境监测设备、卫星通讯装备等功能。文章对该平台在未来海战中的具体应用给予了详细叙述,对其组成及功能进行了简单介绍,对升降漂浮控制原理、工作过程进行了重点论述。

基于扩展单调速率算法的水下平台通信系统

针对水下平台工作环境复杂、通信实时性和可靠性要求高的特点,设计了一套分布式冗余通信系统。该通信系统以西门子PLC S7-400H和工控机为主控制器,基于波分复用技术建立了冗余的光纤传输通路;同时提出了一种新型的扩展单调速率算法,对水下平台的任务进行了优先级分配,并基于此算法进行了通信系统软件设计。经过可靠性分析和半实物仿真试验验证,该通信系统的实时性、可靠性及冗余机制符合设计要求,可以成功应用于水下平台,效果良好。

水下平台进水下潜过程的稳定性控制

介绍了某型水下平台的压载水系统组成,分析了其进水下潜过程的工作特点,结合静力学原理对平台进行分析和建模。针对进水控制系统为MIMO型且存在多变量耦合,采用模糊解耦的方法进行解耦分析,提出了一种基于模糊控制算法的平台进水下潜过程稳定性控制方法。经Matlab仿真表明,这种控制方法能够满足平台自动进水下潜过程的稳定性以及快速性要求。最后,通过实际系统水下试验进一步验证其可靠性。

一种自沉浮水下平台的设计

平台在水下工作过程中,由于采用电机驱动丝杆方式来实现平台的自沉浮功能,易出现电机反转、定深精度不准以及调节能力差等问题。研究一种新型驱动机构,通过在驱动机构中的液压脉冲控制阀内设计锥形单向阀的方式,解决了驱动机构在深海环境大背压下的自锁问题,实现了平台在水下的精确调节功能,为同类产品的设计及研究提供参考。

单点系留水下平台稳定性研究

对单点系留水下平台和系留方式作了静态稳定性分析,并由此讨论了衡重参数对平台系留稳定性的影响。用静平衡的方法计算、分析水下平台的系留稳定性,全面了解水下平台系统在运动和系泊力方面的特征,从而为水下平台设计和实际使用提供理论决策依据。

基于投影变换的水下平台航行误差散布域构建方法

为提高机动平台水下活动时的生存概率,以平台及目标运动的向量误差构建相对误差散布域。分析目标散布要素和平台散布要素,以目标位置为中心点建立相对位置散布图,研究各向量误差的作用机理;以水下平台航向作为基准轴,依据时变的向量误差推导出合成误差椭圆要素;由平台和目标的初始态势及纯方位解要素的均方误差作为初始条件,仿真得到不确定位置散布域,以此作为水下平台规避威胁目标的依据。