潜艇的承载力与水下动力抗沉

阐明了潜艇承载力图谱的一种新算法,分析了危险舵卡的基本挽回方法及其衡准,论述了当前水下动力抗沉的实用方法及评价指标.

一种新型低噪声水下动力螺桨翼型的实验研究

翼型是各种螺桨设计的基础。为了进一步提高水下动力螺桨的抗空化特性，降低噪声，西北工业大学翼型研究中心研制了一组ＰＱ翼型。该翼型通过理论计算优化并经一系列的风洞、水洞试验研究，结果表明，ＮＰＵＰＱ系列翼型在满足初生空化数设计指标的情况下比ＮＡＣＡ６６（Ｍｏｄ）系列翼型有更大的空化斗，显示了更好的空化特性；前者的流体动力特性与后者相当或更好。

闭式循环水下动力系统壳体冷凝器设计

针对闭式循环水下动力系统壳体冷凝器,建立了壳体冷凝器设计计算数学模型,运用MATLAB编制了壳体冷凝器的设计计算软件。通过与实际产品试验数据对比,验证了该软件具有较高的可信度,可为壳体冷凝器的设计开发,优化壳体冷凝器的结构和性能,提高设计开发效率提供数据参考。

往复式水下动力工具的动力特性分析

用动态静力法对一种往复式水下动力工具的动力特性进行了研究。利用计算机的计算结果绘制了位移、速度、加速度曲线和输出力曲线,并且分析了海况对动力工具动力特性的影响,为进一步研制水下动力工具提供了必要的理论依据。

新型闭式铝粉燃烧斯特林机水下动力系统构型分析

针对现有的动力电池、柴油-液氧型斯特林机等常规水下动力系统的能量密度多在300W·h/kg以内的问题,提出了一种以铝粉燃烧为基础的新型高能量密度斯特林水下动力系统方案。通过数值仿真方法,分别构建了铝水燃烧联合燃氢斯特林机水下动力系统以及铝水燃烧+氢氧燃烧联合液钠斯特林机水下动力系统,并与传统柴油-液氧斯特林机动力系统进行了能量密度以及燃料成本的比较。结果发现,铝水燃烧联合燃氢斯特林机水下动力系统的能量密度高达648Wh/L,为传统柴油-液氧斯特林机动力系统的2倍,燃料成本为传统柴油-液氧斯特林机动力系统的2倍;铝水燃烧+氢氧燃烧联合液钠斯特林机水下动力系统的能量密度为传统柴油-液氧斯特林机动力系统的1.7倍。可见,新型闭式铝粉燃烧斯特林水下动力系统有着良好的发展潜力,可为未来水下动力系统的设计提供理论参考。

用作水下动力源的压力平衡式铅酸蓄电池

压力平衡式蓄电池系统的进展使蓄电池放在耐压壳外成为可能。对压力平衡系统的结构、电池箱、柔性补偿器和压力传递液体（油）进行了讨论。研究了油浸电池的倾斜问题。电池可在１０．３ＭＰａ环境压力下正常工作，在高压下安时容量约增加７％～１５％，在低温（－２℃～０℃）时下降１０％～３０％（取决于放电率），高压和低温的综合效应使电池放电性能基本相抵或影响很小。在常压下，可进行整体充电，但在压力下充电，其容量随循环下降。

水下爆炸动力学的起源、发展与展望

水下爆炸动力学是研究炸药等含能物质水下爆轰后,产物与水介质互作用的物理效应的专门学科,多学科相互交叉、渗透的特点尤为突出。文中在充分、详尽的文献分析基础上,首先讨论了水下爆炸动力学的研究范畴并梳理了其起源过程;然后以水下爆炸冲击波、气泡、边界效应和深水爆炸为主题,从理论认识与技术发展的角度概述了水下爆炸动力学的发展现状;最后,从水下爆炸载荷、水下爆炸毁伤和新技术的应用3个方面对水下爆炸动力学的发展方向进行了建议与展望。不仅可以为从事水下爆炸研究的科研人员提供有益的参考、借鉴以及思路的启迪,还能够对水下爆炸动力学相关专业知识有迫切需求的非专业领域工作者提供入门指导。

水下闭式循环动力系统动态过程数值仿真研究

水下闭式循环动力系统具有高比能量、大比功率以及无工质排放的优点,能够大幅提高水下航行器航速、航程、航深和隐蔽性。本文首次针对某新型水下闭式循环动力系统建立其动态模型,其中燃烧室模型考虑气相氢、氧气和液相冷却水的相互耦合作用,汽轮机模型考虑其转子惯性和容积惯性,冷凝器模型考虑3个相区:过热区、饱和区和过冷区。利用该模型对系统动态过程进行仿真分析,结果表明只要氢、氧气和冷却水流量在系统动态过程中保持一定的比例关系,则燃烧室温度基本保持不变,而燃烧室压力和汽轮机输出功率仅取决于总工质流量。该结论为制定系统解耦控制策略奠定了基础。

水下热动力推进系统的变结构控制

对于某水下热动力推进系统实施闭环控制是提高武器效能的需要。通过分析系统的物理特性,给出了适用于控制律综合的系统模型,进行了非线性变结构控制系统的设计。该控制系统跟踪指令准确、快速,抗干扰能力强,且燃烧室压强不超调、安全性好。基于该控制算法而研制的功率控制单元已通过了试验验证。

水下热动力推进系统的无级变速控制研究

对水下热动力推进系统进行无级变速研究是提高武器作战效能的需要,而对系统实施闭环控制是实现无级变速的必然。文章从系统物理特性、可实现性以及安全特性出发,建立了适用于闭环控制律综合的数学模型,基于非线性变结构控制原理设计了控制率,并首次在实验室条件下实现了热动力水下航行体的无级变速控制。实验证明所设计的控制率很好地实现了对航行体航深、姿态的补偿,使航速具备了跟踪时变信号的能力;燃烧室压强控制无超调,保证了系统的安全性;利用航速与航深的制约关系,使动力系统潜力得到了充分发挥。

水下热动力推进系统无级变速半物理仿真试验台研究

提出了一种新颖的水下热动力推进系统无级变速半物理仿真系统。介绍了无级变速技术方案、半物理仿真系统的组成,结构和测控软件设计,并对一次半物理仿真试验结果进行了分析。利用所研制的无级变速半物理仿真试验台系统,可方便的实现对航行体航深、姿态的补偿,使航速具备了跟踪时变信号的能力;燃烧室压强控制无超调,保证了系统的安全性;利用航速与航深的制约关系,使动力系统潜力得到了充分发挥;实现了热动力水下航行体的无级变速控制。试验结果表明,所研制的水下热动力推进系统无级变速半物理仿真试验台满足了规定的性能指标,达到了预期的目的。

水下三组元动力系统燃烧稳定性实验研究

设计了应用于水下航行器热动力系统推进的OTTO/HAP/海水三组元推进剂试验系统,对不同的燃烧室压力、燃料组元比例、喷嘴压降、燃烧室转速条件下的燃烧稳定性进行了试验,观察到燃烧室压力的低频不稳定燃烧.试验表明,在推进剂流量一定情况下,较高的喷嘴压降和适当较低的氧化剂比例有利于燃烧的稳定,海水在推进剂中重量比例≥41.5%时,将会引起燃烧室压力的不稳定,(500～1600)r/min的燃烧室整体旋转不会对稳定燃烧产生影响.

基于压力阀的水下热动力系统闭环控制研究

对于某水下热动力推进系统实施闭环控制是提高武器效能的需要。本文从系统物理特性、可实现性以及安全特性的角度出发 ,对于压力阀闭环控制方案进行了论证 ,并进行了基于非线性滑动控制思想的控制系统的研制 。

滑动控制在水下热动力系统中的应用

由于水下开式循环热动力系统的强烈非线性特征及航行器的姿态变化，采用开环方式或线性化控制方法难以满足新型水下武器（如鱼雷）的战术要求。本文对水下开式循环热动力系统做了全面分析，充分利用滑动控制的强鲁棒性，完成了系统模型的简化及滑动控制律的设计，并兼顾了中间状态量的交化情况。

水下热动力推进系统闭环控制单元设计

基于PC 104模块,在研究水下热动力推进系统的基础上,完成系统闭环控制单元的总体结构设计。根据系统的工作环境要求,进行外围模拟电路和数字模块的设计与选择;基于模块化程序设计的思想,运用Turbo C语言完成主程序和中断子程序的编写。完成硬件结构的搭建并进行模拟实验。实验结果表明,该控制单元具有良好的可靠性和实用性。该设计思路对水下热动力推进系统控制理论研究提供参考价值。

水下热动力推进系统闭环控制半物理仿真试验台设计

对于某水下热动力推进系统实施闭环控制是提高武器效能的需要。本文针对水下热动力推进系统闭环控制关键组、部件性能和联调试验的需要,研制了一套新型半物理仿真测控试验台设备,该试验台控制灵活、可靠性高、操作简便。该试验台的实用性和可靠性已被预研项目试验所验证。

水下热动力转速控制单元的研究与开发

转速控制单元是水下热动力推进系统的重要组成部分,其直接影响着动力推进系统的性能;为了实现对系统的精确控制,采用以PC104嵌入式计算机为核心,开发了系统的转速控制单元方案,给出了系统的工作原理及基本硬件组成,介绍了多周期同步计数转速测频方法、抗干扰措施、各软件模块功能及中断处理;通过数字试验台实验证明该系统具有良好的实用性和可靠性。

水下热动力系统的模型参考自适应控制研究

针对开式循环水下热动力系统动态性能要求高及参数非线性的特点,通过对热动力系统物理特性的分析,设计出适于开式循环的某水下热动力系统的模型参考自适应控制系统。仿真结果表明该方法控制精度高,抗干扰能力强,系统稳定,证明了方法的正确性和有效性。

水下热动力系统半实物仿真研究

水下热动力半实物仿真试验台可提供仅次于鱼雷热动力系统热车功率试验置信度的试验手段。以实时仿真计算机、背压模拟装置、负载模拟装置、调速与驱动装置构成半实物仿真试验系统的核心,以比例和比例积分控制算法进行背压和负载压力的闭环控制,通过低通数字滤波改善数字仿真模型的稳定性,对数字仿真模型进行动态特性修正以实现半实物系统与实际系统特性的良好吻合,系统背压动态模拟精度达到了0.5%,转速和负载动态模拟精度达到了1.5%,整个半实物仿真系统获得了较高的模拟准确度。

某水下热动力系统热爆事故的润滑失效原因分析

针对某水下热动力系统换速试验中多次出现的旋转燃烧室头部的热爆事故,基于流体力学、传热学以及数值计算的理论和方法,充分考虑了密封环节在整个系统中的工作环境变化,给出了一种关于旋转密封失效原因的工程分析方法。得出以下主要结论(1)缓慢的系统升速过程不会引起摩擦面处温度的超调,系统的安全性可以得到保证;(2)过快的系统升速过程会造成摩擦面处的温度超调,超调量随换速过程的加快而增大,且较大幅度的温度超调会造成润滑失效,从而引发热爆事故。根据以上分析将系统过渡过程放慢,热爆事故得以有效地避免,多次热车试验证明了文中理论和分析的正确性。分析方法和采取的措施已经应用于工程实践。