一种基于ANSYS的舰船静电场分析方法

基于ANSYS有限元软件,建立了舰船的3-D有限元模型。利用TREFFTZ方法对舰船模型进行了分析,得到了舰船在周围海水中形成的静电场分布状况。对比仿真结果与实验结果,验证了基于ANSYS的舰船静电场分析方法的正确性和有效性,并对仿真的电场云图进行了分析,所获得的结果为消除舰船静电场奠定了基础。

舰船静态电场深度换算方法

从舰船静态电场的产生机理和源特性出发,提出了基于电性模拟体的舰船静态电场深度换算方法.该方法和舰船电场建模相联系,在深海、浅海环境中均可使用,可实现由水下标量电位、电场三分量、电场垂直分量分别向较大深度的电场各分量及标量电位的换算.并在实验室中对船模水下标量电位分布进行了换算,换算结果和实测数据分布特征相同,且对应点的量值数量级吻合较好,表明换算方法的正确性.

基于拉氏方程的舰船静态电场深度换算

从舰船静态电场的物理特性出发,对其在深海环境下的深度换算方法进行研究,提出基于拉氏方程的静态电场深度换算方法.利用该方法可实现静态电场的某分量向较大深度处自换算;由场垂直分量向较大深度的其他分量互换算以及由水下标量电位向较大深度的电场各分量的换算.以单个水平电偶极子的场为计算原型,以互换算为例对换算方法进行了仿真验证,通过对换算误差的分析,表明该换算方法是可行的.换算方法对实际舰船的静态电场的分布研究具有现实意义.

基于点电荷模型的腐蚀相关静电场快速预测方法研究

针对舰船腐蚀相关静态电场实时预测难的问题,提出了基于点电荷(电极)模型的快速建模方法。对舰船的结构进行合理分区,通过计算混合电位值确定电极的极化状态;在电极极化曲线及电化学系统电流和为0的准则基础上,建立了点电极电位和电流之间的函数关系;利用最小二乘算法计算点电极的电流值,并根据点电荷3层模型下的电位计算方法预测舰船腐蚀相关静态电场;分别利用仿真数据和船模试验数据对所提方法的有效性进行了检验。结果表明,所提方法能够实现对舰船腐蚀相关静态电场进行快速预测。

舰船水下静态电场深度换算的格林函数法

为从有限深度、有限范围内的舰船水下静态电场数据获知实际舰船更大深度上的场分布特征,在对深海环境中舰船静态电场满足的拉普拉斯方程进行求解的基础上,提出静态电场深度换算的格林函数法,推导出了换算公式的边界积分表达式,给出了实际应用中换算公式的近似计算方法。以舰船静态电场的基本模拟体——单个水平电偶极子的场为例,采用数值仿真的方法对换算公式进行了验证,并对近似计算方法进行了讨论。研究结果表明:该方法可直接通过对测量平面上离散场量进行二重求和来实现静态电场的各类深度换算;与文献中已有的换算方法相比,其换算过程更为快捷。

船舶静态电场跟踪的渐进更新扩展卡尔曼滤波器

为了实现利用船舶静态电场对船舶进行跟踪的目的,针对传统卡尔曼滤波算法中存在的问题,设计一种新的非线性滤波器。建立船舶的状态空间模型,分析传统卡尔曼滤波算法在船舶跟踪中存在的问题;依据渐进贝叶斯思想,利用连续白噪声与离散白噪声序列噪声协方差之间的关系,设计一种新的渐进更新扩展卡尔曼滤波器。仿真结果表明,该滤波器能有效地抑制由于初始误差较大而造成的滤波性能下降和滤波发散,能够有效地跟踪船舶,具有较高的实用价值。

船舶静电场在船舶跟踪定位中的应用

来源于腐蚀防腐电流的船舶静电场具有明显的分布特征,并含有位置信息,可以用来跟踪船舶。论文研究了利用船舶静电场信号对船舶进行跟踪定位的可行性。文中首先建立了船舶运动的状态空间模型,利用点电流法为船舶静电场信号建模,并将船舶等效为点电流阵列;然后分析介绍了4种卡尔曼滤波算法的异同;最后结合Beasy数据,利用仿真对比经典卡尔曼滤波在电场跟踪中的适用性。仿真结果表明,采用船舶静电场信号可以有效地对船舶进行跟踪,具有较好的应用价值;在经典卡尔曼滤波算法中,扩展卡尔曼滤波具有更好的适用性。

轴频电场与静电场一体化腐蚀相关电场隐身方法研究

为降低舰船腐蚀相关电场信号,分析电流补偿方法对轴频电场信号和主动轴接地(ASG)技术对静电场的影响,基于电流补偿与ASG之间的关系,提出轴频与静电场一体化的电场隐身控制方法。把ASG系统的补偿电流值视为船体的轴电流值,并将电流补偿方法中补偿电流与轴电流之间的比值κ作为电流控制量,实现了先轴频电场隐身、后静电场隐身;研制轴频电场与静电场一体化电场隐身控制原理样机,通过模型试验和海上试验结果对轴频电场与静电场一体化控制方法的性能进行检验。结果表明:该方法能够有效降低静电场与轴频电场信号。

一种基于RBF神经网络预测模型的舰船静电场检测方法

海洋环境中,舰船静电场信号易受背景噪声的影响,给目标检测带来了困难.通过对静电场的分析,提出了一种低信噪比下检测舰船静电场的方法,首先对信号进行小波分解并在低频段进行重构,然后利用RBF神经网络对海洋环境噪声建立了预测模型,以模型对于接受信号的一步预测误差作为检验统计量来判断目标是否存在.将该方法用于实测舰船静电场信号的检测,取得了较好的效果.

基于电偶极子模型的舰船静电场深度换算

为实现舰船静态电场的深度换算,给出了空气—海水—海床3层模型中电偶极子在海水中产生的电场强度解析式,并进行了数值仿真;基于电偶极子模型对舰船静态电场进行了建模,根据以往的舰船电场换算实例进行了验证.实验结果表明:可由水下标准测量面电场强度实时换算得到较大深度的电场各分量;实测数据与仿真结果两者吻合较好,显示了舰船静态电场深度换算方法的有效性.该模型需要的参数少、计算量小,能够实现电场的实时换算.

地球静电场对带电卫星的轨道要素的摄动影响

利用摄动理论研究了带电卫星在地球静电场中做椭园轨道运动时静电场对轨道要素的摄动影响．研究结果表明：地球静电场对带电卫星的轨道半长轴、偏心率和近地点经度只有周期摄动而无长期摄动，但对历元平经度和平近点角不仅有周期摄动，而且还有长期摄动影响。

基于滤波器组的船舶静电场跟踪

针对船舶静电场跟踪中先验信息缺失的问题,引入滤波器组方法,提出了一种新的船舶静电场跟踪算法。建立船舶静电场跟踪的状态空间模型,用水平电偶极子对船舶静电场进行建模;以渐进更新扩展卡尔曼滤波为基本滤波单元,采用一组滤波器对目标进行跟踪;根据电场计算公式设计滤波初值,并利用最大似然法确定可靠的跟踪轨迹。仿真和海上电偶极子跟踪实验表明,滤波器组方法能够有效地解决先验信息缺失条件下的船舶静电场跟踪问题,最大似然选择法能够筛选出正确的跟踪轨迹,在跟踪过程中滤波算法对方位信息更加敏感。

基于物理缩比模型试验的舰船静电场特性分析

基于水下电场试验系统,测量和分析了模拟海水环境中舰船物理缩比模型的腐蚀相关静电场,考察了舰船静电场的分布特性,并对不同辅助阳极位置及输出电流强度情形静电场特征进行对比分析,为基于电场特征控制的舰船隐身设计提供理论参考。

舰船静电场特性分析

为了研究舰船静电场特性,对其产生机理进行了分析,并利用Beasy软件仿真,船模及实船试验,分析了舰船静电场信号与海水电导率,舰船涂层及阴极保护状态,舰船航速之间的关系。

减小舰船静电场的隔离电阻估算方法

采用电隔离措施是减小舰船腐蚀静电场的重要方法之一,为了解决电隔离措施方法中根据目标电场估算出最小隔离电阻大小的关键技术问题,首先,建立船体异种金属材料之间的电化学腐蚀电路模型;其次,在点电极理论基础上,建立了绝缘船体和非绝缘船体2种条件下异种金属材料下方的电场值和腐蚀电流的关系,并得到了最小隔离电阻与电场值之间的函数表达式;最后,利用边界元仿真软件对所提方法的正确性进行检验,结果表明,所提方法能够准确预测最小隔离电阻值。

舰船静态电场微分递推换算法的泰勒展开优化

针对舰船静态电场的微分递推换算法在递推换算过程中误差不断积累这一问题,提出运用泰勒展开定理对其优化。推导出垂向二阶偏导数与水平二阶偏导数的关系,将其代入泰勒二阶展开后的递推公式,然后利用拉格朗日五点插值法,求得水平二阶偏导数,实现对递推公式的优化。对改进前与改进后的微分递推法的换算精度进行仿真比较,结果表明改进后的微分递推换算法的换算精度更高,说明了泰勒展开法对其进行精度优化可行。

外加电流补偿方法静电场抑制效果研究

在深入研究外加电流补偿方法基础上,分析了补偿阳极位置、补偿阳极输出电流对静电场抑制效果的影响,结合船模试验验证了分析结论。试验结果表明,补偿阳极位置应尽量靠近螺旋桨,才能保证补偿电流对静电场的抑制效果;补偿阳极输出电流增加到一定程度时,静电场抑制效果最佳。

舰船水下腐蚀电场信号探测传感器性能测试

舰船腐蚀相关电场是舰船目标在海水中的重要暴漏源,其低频部分在海水中的传播距离可达数千米,在远程探测,水中兵器引信研制方面有良好的应用前景。但由于海水对电场信号有极强的衰减作用,使得舰船极低频信号十分微弱,有用信号往往低至mV甚至μV级,因此开展舰船极低频微弱信号探测传感器的研究具有重要意义。比较几种电极后选取Ag/AgCl电极进行性能测试,结果表明Ag/AgCl电极具有较好的可逆性,能及时反应电场变化;Ag/AgCl电极在低频段阻抗值较小,电化学反应性能较好;Ag/AgCl电极在低频段具有较低自噪声;极差电位在0.3mV左右波动,24h内极差波动小于0.1mV。综上Ag/AgCl适用于水下腐蚀电场信号探测。

舰船腐蚀相关静态电场水下电位特征研究

为深入分析舰船静电场信号特征,在船模试验和海上平面电位测量阵列实测数据的基础上,对舰船腐蚀相关静态电场水下电位特征进行研究。首先根据船模试验分析了阴极保护系统工作下的舰船静电场信号特征,发现阴极保护系统对静电场信号的量级影响较大;其次对海上实测数据获得的典型舰船水下电位信号进行时域和频域上的分析,结果表明,静电场能量主要集中在0~0.1 Hz频段内;最后根据水下电位分布规律,发现以12 dB作为检测门限时,在240 m以浅深度,相邻传感器之间的距离不大于320 m时,传感器阵列才能准确探测水面等效源强度为10 A·m的舰船电场。

船舶缩比模型轴频电场的传播特征

为研究船舶轴频电场的传播特征,采用信号测量系统,测量和分析了船舶缩比模型轴频电场信号.轴频电场沿船方向传播的测试结果表明,轴频电场的空间分布具有区域性:当测量点从螺旋桨附近移至船尾时,x分量轴频电场信号由较弱逐渐增强至最大幅值,y分量和z分量轴频电场幅值则急剧降低.测量点由船体向外移动时,x分量轴频电场幅值迅速衰减;测量点移至船长倍数的0.33处时,衰减变得缓慢;测量点继续移至船长倍数的1.65处时,轴频电场特征信号不明显.